Pasir Kuarsa Indonesia

Kebutuhan energi yang terus meningkat, disertai berkurangnya sumber energi tak terbarukan, mendorong inovasi dalam pencarian alternatif energi baru. Negara-negara maju berlomba menciptakan teknologi mutakhir guna memanfaatkan sumber energi alternatif yang lebih efisien. Untuk menghasilkan energi alternatif yang optimal, terdapat sejumlah syarat penting: jumlah energi yang dihasilkan harus signifikan, biaya produksi ekonomis, dan dampak lingkungan minimal. Salah satu solusi yang kini dikembangkan adalah pemanfaatan energi matahari melalui panel surya, yang mengubah radiasi sinar matahari menjadi energi listrik.

Indonesia memiliki potensi energi surya yang sangat besar berkat letaknya di wilayah tropis, sehingga menerima sinar matahari sepanjang tahun. Namun, perkembangan energi ini menghadapi kendala tingginya harga panel surya akibat masih bergantung pada impor peralatan. Keterbatasan produksi silikon murni di dalam negeri juga menjadi tantangan utama, sebab Indonesia belum mampu memproduksi bahan baku utama panel surya tersebut. Sementara itu, Indonesia memiliki cadangan pasir kuarsa yang melimpah, namun pasir ini tidak dapat langsung digunakan sebagai bahan baku silikon murni hanya melalui proses pencucian standar. Diperlukan proses pengolahan lanjut untuk memperoleh silika murni berkadar tinggi, yang dapat dijadikan logam silikon dengan kemurnian di atas 99,99% sebagai prasyarat panel surya.

Saat ini, Tiongkok, Amerika Serikat, Brasil, Norwegia, dan Prancis merupakan produsen silikon utama di dunia. Keunggulan mereka dalam industri silikon global ditopang oleh ketersediaan sumber daya silika yang melimpah serta pasokan listrik yang memadai.

Pengembangan pemanfaatan pasir kuarsa asal Indonesia sebagai bahan baku panel surya memerlukan penguasaan teknologi pemurnian silika dari pasir kuarsa. Salah satu persyaratan krusial adalah kemampuan menghasilkan produk dengan tingkat kemurnian SiO2​ lebih dari 99,99%, sebagaimana diperlukan untuk pembuatan silikon pada panel surya.

Potensi cadangan pasir kuarsa di Indonesia

Potensi cadangan pasir kuarsa di Indonesia tersebar di berbagai wilayah. Data pada tabel berikut memperlihatkan bahwa pasir kuarsa berkualitas rendah umumnya ditemukan di Pulau Jawa, khususnya di Jawa Tengah dan Jawa Barat, dengan kadar SiO₂ antara 70% hingga 84,84%. Sementara itu, wilayah Kalimantan, Sulawesi Tenggara, Sumatera Barat, dan Sumatera Utara memiliki cadangan pasir kuarsa yang sangat besar dengan kualitas yang lebih tinggi, dimana total cadangan di daerah-daerah ini diperkirakan melebihi 1 miliar ton.

Daftar Deposit dan Kadar SiO2 Pasir Kuarsa di Indonesia

No	Daerah	Deposit (Ton)	Kadar SiO2​
1	Kalimantan Barat	243.700.000	95,0-99,0%
2	Kalimantan Timur	554.900.000	98,0%
3	Kalimantan Selatan	162.300.000	97,3%
4	Kalimantan Tengah	660.000.000	88,0-99,0%
5	P. Belitung	13.000.000	97,3%
6	P. Bangka	47.000.000	95,0-98,0%
7	Sumatera Barat	5.400.000.000	85,0-94,0%
8	Sumatera Selatan	5.500.000	98,0%
9	Sumatera Utara	1.010.990.000	84,0-89,2%
10	Lampung	141.750.000	92,8-96,86%
11	Riau	304.750.000	86,5-99,51%
12	Sulawesi Selatan	100.000.000	90,0%
13	Sulawesi Tenggara	4.986.000.000	90,16-97,4%
14	Jawa Barat	8.000.000	84,84%
15	Jawa Tengah	71.000.000	70,0%
16	Banten	50.000.000	95,0%
17	Jawa Timur	468.000.000	93,5%
18	Nusa Tenggara Timur	397.500.000	96%

Sumber pasir kuarsa berkadar tinggi di Indonesia meliputi Bangka (SiO2​ = 95-98%), Kendawangan Kalbar (SiO2​ = 99%), Samarinda dan Kutai Kartanegara Kaltim (SiO2​ = 98%), serta Belitung (SiO2​ = 97%). Hingga saat ini, pasir kuarsa domestik belum dapat langsung dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan panel surya. Pemanfaatan utama pasir kuarsa hasil tambang di Indonesia masih terbatas pada industri kaca, semen, dan sebagian besar diekspor dalam bentuk mentah.

Pasir kuarsa asal Indonesia dikenal memiliki tingkat kemurnian tinggi serta tampilan kristal yang baik, namun tetap mengandung pengotor yang terikat secara kompleks pada kristal silikanya. Ikatan antara kristal silika dan unsur pengotor seperti oksida besi, aluminium, titanium, kalsium, magnesium, dan lainnya membentuk struktur yang sukar dipisahkan. Metode pemisahan fisik konvensional—seperti pencucian, flotasi, atau pemisahan berdasarkan sifat kemagnetan—umumnya tidak efektif untuk menguraikan ikatan ini, dan hanya mampu memisahkan pengotor organik dari pasir kuarsa. Hasil pemisahan fisik biasanya menghasilkan produk dengan kadar silika maksimum hingga 99%. Untuk mencapai kemurnian SiO₂ ≥ 99,99%, diperlukan metode khusus yang mampu memecah ikatan kompleks dalam mineral silika. Dengan demikian, material silika yang diperoleh akan terbebas dari unsur pengotor dan memenuhi standar sebagai bahan baku panel surya.

Kadar minimal

SiO2​ pada pasir kuarsa untuk pengguanaan berbagai keperluan industri ditunjukkan pada berikut.

SiO2​ pasir kuarsa sebagai bahan baku industri

No	Industri	Kadar SiO2​
1	Kaca Lembaran	Min 99%
2	Gelas Kemasan & Rumah Tangga	Min 98,5%
3	Kaca Optik	Min 99,5%
4	Perlengkapan Makan	> 98%
5	Cenderamata	> 98%
6	Tegel/Ubin	> 98%
7	Refraktori	Min 95%
8	Pengecoran	Min 90%

Sebagaimana yang telah disebutkan sebelumnya, pasir kuarsa dari Indonesia mengandung unsur pengotor utama berupa Al, Fe, Mn, dan Ti yang membentuk ikatan kompleks dengan senyawa

SiO2​. Ikatan kompleks tersebut membentuk senyawa kompleks dalam mineral pembentuk kuarsa. Akibatnya senyawa kompleks tersebut memiliki sifat fisik yang sama dengan

SiO2​ baik berat jenis, sifat kemagnetan, ukuran butiran, dan kelarutannya dalam air. Dengan sifat fisik yang sama, maka pengotor tersebut tidak dapat dipisahkan dengan

SiO2​ menggunakan metode-metode pemisahan fisik seperti konsentrasi gravitasi, flotasi, dan magnetic separation.

Salah satu metode pemurnian pasir kuarsa yang mengandung bahan pengotor adalah terlebih dahulu dengan mengkonversi

SiO2​ menjadi bentuk senyawa yang larut dalam media air. Pada metode ini diperlukan penambahan senyawa alkali misalnya sodium karbonat (

Na2​CO3​) pada suhu yang tinggi (1200∘C) yang mampu merubah senyawa silika kompleks pada pasir kuarsa menjadi senyawa sodium silikat yang larut dalam air. Kristal sodium silikat dapat diperoleh dengan melebur pasir silika dengan menambahkan sodium karbonat sehingga bereaksi membentuk senyawa sodium silikat sesuai dengan reaksi:

Na2​CO3​+SiO2​→Na2​SiO3​+CO2​ (1.1)

Selanjutnya kristal sodium silikat yang terbentuk dilarutkan dalam air panas sehingga terbentuk larutan sodium silikat dengan unsur-unsur pengotor yang ikut terlarut. Unsur pengotor dilarutkan agar pengotor terdapat dalam bentuk ion sehingga dapat dilakukan proses pemurnian larutan yang salah satunya adalah dengan metode adsorpsi pertukaran ion menggunakan beberapa adsorbent. Prinsip proses pemurnian larutan adalah dengan mengadsorpsi ion-ion pengotor yang terlarut pada permukaan butiran-butiran adsorbent melalui mekanisme pertukaran ion. Ion-ion pengotor akan menggantikan posisi mobile ion pada struktur adsorbent. Setelah unsur-unsur pengotor dipisahkan diharapkan dapat meningkatkan kadar

iO2​ hingga mencapai persentase yang memenuhi spesifikasi untuk memproduksi silicon solar grade seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1.3.

Spesifikasi unsur pengotor dalam silikon solar grade

No	Unsur Pengotor	Kadar
1	Karbon (C)	50 ppm
2	Besi (Fe)	16 ppm
3	Titanium (Ti)	10 ppm
4	Aluminium (Al)	5 ppm
5	Boron (B)	nol
6	Fosfor (P)	nol

Dengan semakin mahalnya harga BBM di masa yang akan datang, penggunaan energi alternatif seperti sinar matahari melalui pengembangan sel surya menjadi cukup menarik. Pendapatan masyarakat yang semakin meningkat diprediksi akan semakin meningkatkan konsumsi listrik, sehingga perlu dikembangkan pembangkit listrik dengan sumber energy yang kompetitif. Pemenuhan kebutuhan energi listrik dengan tenaga surya pada masa yang akan datang cukup potensial di Indonesia karena sinar matahari yang cukup di Indonesia dan tersedianya bahan baku untuk memproduksi silicon metallurgical grade di dalam negeri.