Langsung ke konten utama

Pemanfaatan Soda Kue untuk Pembuatan Bata Tanpa Air


 

Pemanfaatan Soda Kue untuk Pembuatan Bata Tanpa Air



Pendahuluan

    Kebutuhan penghematan air di manufaktur bahan bangunan makin mendesak, apalagi di daerah rawan kekeringan. Salah satu jalur inovatif adalah memproduksi bata dengan proses minim–hingga nyaris tanpa air melalui aktivasi alkali kering (one-part AAM) dan/atau curing CO₂. Dalam skema ini, soda kue (NaHCO₃) berperan sebagai (1) in-situ sumber karbonat (melepas CO₂ saat terdekomposisi/terlarut), dan (2) aditif alkali ringan yang mempercepat pembentukan fase pengikat kalsium/magnesium karbonat atau mempercepat reaksi awal sistem berbasis semen/abu terbang/slag. Bukti laboratorium menunjukkan NaHCO₃ mampu mempercepat karbonasi awal dan “mengunci” sebagian CO₂ ke dalam matriks semen tanpa menurunkan integritas struktur. PMCcee.mit.edu

Prinsip Material & Mekanisme Ikat

Ada dua jalur kunci yang bisa dikombinasikan:

  1. Karbonasi terkendali (CO₂-curing) dengan pembawa NaHCO₃

    • NaHCO₃ di dalam campuran “kering-lembab” (air sangat rendah) dapat terlarut pada kelembapan residual, lalu berinteraksi dengan Ca(OH)₂/CaO/MgO dari bahan kaya kalsium/magnesium (mis. slag, residu kalsium karbida, dolomit aktif), membentuk CaCO₃/MgCO₃ sebagai jembatan ikatan. CO₂ tambahan dapat dipasok dari ruang curing sehingga ikatan karbonat bertumbuh cepat dan kuat. Studi mutakhir menunjukkan precure carbonation yang diinduksi NaHCO₃ dapat memineralisasi hingga ~15% CO₂ terkait produksi semen pada tahap awal. PMCcee.mit.eduMIT News

  2. One-part / solution-free Alkali-Activated Materials (AAM)

    • Sistem “satu komponen” memakai aktivator padat (mis. natrium silikat padat + alkali), dicampur kering dengan prekursor (GGBFS/slag, fly ash, abu biomassa, dll.), lalu hanya membutuhkan kelembapan minimal saat pemadatan—tanpa larutan alkali cair. Riset terbaru menunjukkan binder solution-free bisa mencapai >40 MPa pada curing ambien, sambil memangkas drastis kebutuhan air proses. Na₂CO₃ sering dipakai sebagai aktivator “ramah” (low-alkalinity) dalam AAM; NaHCO₃ dapat menjadi buffer/source karbonat atau dipakai bareng aktivator lain. Global NEST JournalScienceDirectFrontiers

Rancangan Proses Konseptual “Bata Tanpa Air” Berbasis NaHCO₃

Bahan:

  • Prekursor reaktif: slag (GGBFS) / fly ash / residu kaya Ca (mis. calcium carbide residue) / MgO reaktif.

  • Aktivator padat: natrium silikat padat; opsional sedikit Na₂CO₃; aditif NaHCO₃.

  • Agregat halus: pasir lokal; serat nabati halus opsional.

Langkah inti:

  1. Pencampuran kering (dry blending) semua bubuk hingga homogen (target kadar air total <2–4% hanya dari kelembapan bahan).

  2. Pemadatan tekanan tinggi (dry-pressing) ke bentuk bata.

  3. Curing karbonasi:

    • Opsi A (suhu rendah 25–40 °C): alirkan CO₂ 5–20% vol dalam ruang curing 8–24 jam. NaHCO₃ melarut sebagian → menaikkan alkalinitas awal dan menyediakan karbonat in-situ, mempercepat pembentukan kalsit/aragonit sebagai “lem” antar partikel.

    • Opsi B (hangat 60–80 °C, kelembapan terkontrol): percepat dekomposisi parsial NaHCO₃ → Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O (uap), sehingga karbonasi dan pembentukan matriks berlangsung lebih cepat; lanjutkan CO₂-curing untuk memaksimalkan ikatan karbonat.

  4. Pematangan ambien hingga kuat akhir tercapai.

Landasan ilmiahnya: precure carbonation berbasis NaHCO₃, karbonasi terkontrol meningkatkan kekuatan & durabilitas, serta skema solution-free/one-part yang meminimalkan air proses. PMCScienceDirectGlobal NEST Journal

Performa yang Diharapkan

  • Kekuatan tekan: Bata AAM/karbonasi umumnya bisa >20–40 MPa; sistem solution-free menunjukkan >40 MPa pada mortar uji (indikatif potensi pada bata). Hasil aktual bergantung komposisi & tekanan pemadatan. Global NEST Journal

  • Ketahanan: Matriks karbonat (CaCO₃) + gel C-(A)-S-H dari slag memberi densifikasi pori, menurunkan permeabilitas, dan memperbaiki shrinkage dibanding sistem alkali cair. ScienceDirect

  • Jejak air & karbon: Hampir tanpa air pencampur (hanya kelembapan residual) dan berpotensi menyerap/“mengunci” CO₂ selama curing. PMC

Batasan & Catatan Teknis

  • “Benar-benar nol air” sulit; bahkan proses kering biasanya butuh kelembapan residual/udara. Namun, pendekatan solution-free + CO₂-curing memotong konsumsi air jauh dibanding mortar/beton konvensional. Global NEST Journal

  • Kontrol gas & keselamatan: Ruang curing CO₂ perlu kontrol tekanan/ventilasi.

  • Kompatibilitas komposisi: Tak semua abu/slag bereaksi sama dengan NaHCO₃; kadang kombinasi Na₂CO₃/Na₂SiO₃ diperlukan untuk kekuatan optimal. FrontiersScienceDirect

  • Skalabilitas: Teknologi baking-free/CO₂-cured bricks berkembang pesat, termasuk paten pada slag magnesium; validasi lokal (material Jepara) tetap perlu. Google Patents

Kesimpulan

Soda kue menjanjikan sebagai aditif kunci untuk bata “tanpa air” dengan dua fungsi: mempercepat karbonasi awal dan mendukung aktivasi alkali kering bersama aktivator padat lain. Digabung dry-pressing dan CO₂-curing, pendekatan ini berpotensi menghasilkan bata kuat, hemat air, dan rendah emisi. Tahap berikutnya: uji komposisi lokal (slag/fly ash setempat), optimasi dosis NaHCO₃–Na₂CO₃–Na₂SiO₃, tekanan pemadatan, serta durasi/tekanan CO₂-curing.

Daftar Pustaka

  1. Stefaniuk, D. et al. (2023). Cementing CO₂ into C-S-H: A step toward concrete carbon neutrality. PNAS Nexus 2(3): p.gad052. (akses bebas). PMC

  2. MIT CEE. (2023). New additives could turn concrete into an effective carbon sink. Ringkasan riset NaHCO₃ di semen. cee.mit.edu

  3. Wang, Y. et al. (2019). Comparison of Effects of Sodium Bicarbonate and Sodium Carbonate on the Hydration and Properties of OPC Paste. Materials, 12(7):1033. (akses bebas). PMC

  4. Rajesh, R. et al. (2024). Effect of dry mix alkali activated slag binder composite properties cured in ambient condition. Global NEST Journal (PDF). (one-part/solution-free; >40 MPa). Global NEST Journal

  5. Elzeadani, M. et al. (2022). One-part alkali activated materials: A state-of-the-art review. Case Studies in Construction Materials. (aktivator padat, termasuk Na₂CO₃). ScienceDirect

  6. Lao, J. C. et al. (2023). Utilization of sodium carbonate activator in strain-hardening UHPC geopolymer. Frontiers in Materials. (kinerja tinggi dgn Na₂CO₃ + Na₂SiO₃). Frontiers

  7. Bae, J.-H. et al. (2022). CO₂ curing of cement-based materials: properties & durability. Case Studies in Construction Materials (ulasan). ScienceDirect

  8. CN115215631B (2023). Baking-free brick dari slag magnesium dengan aktivasi alkali. (paten; relevan ke skema bata non-pembakaran & minim air). 

Komentar

Posting Komentar

Postingan populer dari blog ini

Pemanfaatan Rumput Liar sebagai Bahan Baku Kertas

  Pemanfaatan Rumput Liar sebagai Bahan Baku Kertas Pendahuluan      Kertas pada umumnya diproduksi dari kayu, namun ketersediaan sumber daya hutan semakin terbatas. Oleh karena itu, rumput liar menjadi alternatif bahan baku yang berpotensi—ringan, cepat tumbuh, dan tersedia luas di berbagai wilayah. Potensi dan Keunggulan Rumput Liar      Rumput liar secara ekologis bermanfaat dalam mencegah erosi melalui sistem perakarannya yang kuat serta berperan penting dalam serapan karbon, mencapai sekitar 2 ton CO₂ per hektar per tahun Manfaat dan kesehatan . Selain itu, beberapa spesies rumput liar seperti Typha telah digunakan secara tradisional sebagai bahan baku pulp, memberikan tekstur berat dan daya tahan, meskipun sulit diputihkan secara industri Wikipedia . Studi Eksperimental: Rumput Gajah (Pennisetum purpureum)      Penelitian di Universitas Brawijaya menunjukkan bahwa rumput gajah memiliki kandungan serat kasar tinggi (40,85 %) ...
Posting Komentar
Baca selengkapnya

Mengganti Bata Konvensional dengan Inovasi Cerdas Smart Brick: Bata Berbasis Limbah Organik dengan Sensor Suhu Terintegrasi

Mengganti Bata Konvensional dengan Inovasi Cerdas Smart Brick: Bata Berbasis Limbah Organik dengan Sensor Suhu Terintegrasi Pendahuluan             Masalah kelebaban dinding dan kasus tembok berjamur masih menjadi masalah hingga sekarang, termasuk di wilayah Jepara yang memiliki kelembapan udara yang relatif tinggi, sekitar 65% ke atas, yang merupakan angka kelembapan cukup tinggi. Dinding yang lembab tak hanya merusak estetika dan struktur, namun juga menyebabkan lingkungan yang kurang sehat, seperti beberapa penyakit yang disebabkan oleh jamur. Dan AC (Air Conditioner) biasanya dijadikan sebagai alternatif, namun penggunaannya justru menambah masalah baru, yaitu peningkatan emisi gas CFC (Chlorofluorocarbon) yang dapat merusak lapisan ozon, sehingga batu bata konvensional masih tidak efisien untuk menangani masalah tersebut. Melihat masalah tersebut, munculah ide untuk inovasi Smart Brick dengan teknologi IoT. Batu bata ra...
Posting Komentar
Baca selengkapnya