Pengaruh Variasi Temperatur dan Waktu Proses Aqueous Pressurized Carbonation terhadap Kapasitas Penangkapan CO₂ oleh Nickel Matte Slag yang Teraktivasi Alkali

Farand, Naufal Daffa (2026) Pengaruh Variasi Temperatur dan Waktu Proses Aqueous Pressurized Carbonation terhadap Kapasitas Penangkapan CO₂ oleh Nickel Matte Slag yang Teraktivasi Alkali. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5011221098-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (7MB) | Request a copy

Abstract

Peningkatan emisi CO₂ dari industri peleburan nikel mendorong pemanfaatan limbah padat sebagai media penangkapan karbon. Salah satu limbah yang berpotensi dimanfaatkan adalah nickel matte slag karena mengandung oksida basa seperti MgO yang dapat bereaksi dengan CO₂ membentuk karbonat stabil. Namun, reaktivitas slag ini masih rendah karena magnesium banyak terikat dalam mineral silikat yang stabil. Oleh karena itu, dilakukan pre-treatment alkali menggunakan NaOH (molten) untuk memutus ikatan Si–O–Si pada struktur silikat serta memperkaya fase MgO yang lebih reaktif terhadap CO₂. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh variasi temperatur dan waktu proses aqueous pressurized carbonation terhadap kapasitas penangkapan CO₂, derajat karbonasi, dan efisiensi penyerapan CO₂ pada nickel matte slag yang telah diaktivasi alkali.Karakterisasi material dilakukan menggunakan Thermogravimetric Analysis (TGA) untuk menentukan kapasitas serapan CO₂ dan derajat karbonasi, X-ray Diffraction (XRD) untuk mengidentifikasi perubahan fasa mineral, X-ray Fluorescence (XRF) untuk menganalisis komposisi unsur, serta Scanning Electron Microscopy-Energy Dispersive X-ray (SEM-EDX) untuk mengamati morfologi dan distribusi unsur sebelum dan sesudah karbonasi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa variasi temperatur dan waktu karbonasi memengaruhi performa penangkapan CO₂ dan derajat karbonasi. Peningkatan temperatur hingga 90°C meningkatkan derajat karbonasi karena pelarutan Mg dan reaksi dengan CO₂ berlangsung lebih optimal. Sedangkan pada 150°C, derajat karbonasi menurun akibat berkurangnya kelarutan CO₂ dalam air. Kondisi optimum diperoleh pada temperatur 90°C selama 8 jam dengan derajat karbonasi sebesar 36%. Hasil XRD menunjukkan bahwa proses karbonasi mengubah fase MgO menjadi magnesite (MgCO₃), dengan pembentukan dan kristalinitas magnesite terbaik pada temperatur 150°C. Hasil SEM-EDX menunjukkan terbentuknya partikel karbonat setelah karbonasi, dimana sampel pada temperatur 150°C memiliki morfologi karbonat yang kristalin serta distribusi unsur Mg dan C yang lebih homogen dibandingkan sampel pada temperatur 25°C dan 90°C. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa temperatur serta waktu karbonasi berperan penting dalam menentukan derajat karbonasi, pembentukan fase karbonat, dan perkembangan mikrostruktur produk karbonasi, dengan kondisi optimum pada temperatur 90°C selama 8 jam yang menghasilkan CO₂ uptake sebesar 0,08680 g CO₂/g sampel.
=======================================================================================================================================
Increasing CO₂ emissions from the nickel smelting industry have encouraged the utilization of solid waste as a carbon capture medium. One potential waste material is nickel matte slag, which contains basic oxides such as MgO that can react with CO₂ to form stable carbonates. However, the reactivity of this slag remains low because most of the magnesium is bound within stable silicate minerals. Therefore, an alkali pre-treatment using molten NaOH was applied to break the Si–O–Si bonds in the silicate structure and enrich the more reactive MgO phase. This study aimed to investigate the effect of carbonation temperature and reaction time during the aqueous pressurized carbonation process on CO₂ capture capacity, degree of carbonation, and CO₂ uptake efficiency of alkali-activated nickel matte slag. Material characterization was conducted using Thermogravimetric Analysis (TGA) to determine CO₂ capture capacity and degree of carbonation, X-ray Diffraction (XRD) to identify mineral phase transformations, X-ray Fluorescence (XRF) to analyze elemental composition, and Scanning Electron Microscopy-Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (SEM-EDX) to examine morphology and elemental distribution before and after carbonation. The results showed that carbonation temperature and reaction time significantly affected CO₂ capture performance and the degree of carbonation. Increasing the temperature up to 90°C enhanced the degree of carbonation due to improved Mg dissolution and more favorable reactions with CO₂. In contrast, the degree of carbonation decreased at 150°C because of the reduced solubility of CO₂ in water. The optimum condition was achieved at 90°C for 8 h, resulting in a degree of carbonation of 36%. XRD analysis revealed the transformation of MgO into magnesite (MgCO₃), with the highest magnesite crystallinity observed at 150°C. SEM-EDX analysis confirmed the formation of carbonate particles after carbonation, where the sample carbonated at 150°C exhibited a more crystalline carbonate morphology and a more homogeneous distribution of Mg and C than the samples carbonated at 25°C and 90°C. These findings demonstrate that carbonation temperature and reaction time play important roles in determining the degree of carbonation, carbonate phase formation, and microstructural development of the carbonated products, with the optimum condition at 90°C for 8 h achieving a CO₂ uptake of 0.08680 g CO₂/g sample.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Alkali treatment, Aqueous pressurized carbonation, NaOH, Nickel matte slag
Subjects:	Q Science > Q Science (General) T Technology > T Technology (General) T Technology > TN Mining engineering. Metallurgy > TN799.N6 Nickel--Metallurgy
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Material & Metallurgical Engineering > 28201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Naufal Daffa Farand
Date Deposited:	24 Jul 2026 03:40
Last Modified:	24 Jul 2026 03:40
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/136750

Actions (login required)

View Item