Indonesia adalah negara yang sangat kaya akan mineral dan sumber daya alam. Sehingga penguasaan teknologi pengolahan mineral menjadi hal yang mutlak harus dikuasai. Dampak buruk penambangan dan pengolahan mineral sedapat mungkin harus dikurangi untuk mencapai keberlanjutan, atau sustainability, pada masa depan. Metoda-metoda baru di bidang ilmu pengetahuan dan teknologi pengolahan mineral harus terus dikembangkan agar keberlanjutan masa depan ini dapat dicapai. Salah satu teknologi yang dapat digunakan untuk pengolahan mineral adalah penggunakan teknologi pemanas gelombang mikro, atau microwave. Proses pengolahan berbasis gelombang mikro ini memungkinkan untuk memisahkan mineral berharga dari bahan limbah sebelum digiling. Hal ini mengurangi energi yang dibutuhkan untuk penggilingan. Dengan energi yang lebih efisien ini, juga limbah yang jauh lebih sedikit, menjadikan teknologi gelombang mikro sebagai kandidat teknologi pengolahan mineral yang sustainable.
Gelombang mikro merupakan gelombang elektromagnetik pada rentang frekuensi 300 MHz sampai 300 GHz. Pada prosesnya, energi elektromagnetik diserap oleh bahan yang diserap gelombang mikro dan kemudian diubah menjadi energi panas. Jadi, pembangkitan panas didasarkan pada interaksi molekul dengan medan elektromagnetik. Teknologi gelombang mikro pada material telah diperkenalkan sejak beberapa dekade yang lalu. Tidak hanya pada pengolahan mineral, tetapi teknologi pemanasan dengan gelombang mikro yang menggunakan prinsip gelombang elektromagnetik juga menjadi teknologi yang menjanjikan untuk pengolahan material yang lain seperti beton. Meskipun teknologi gelombang mikro untuk pengolahan mineral bukan hal yang baru, akan tetapi pemanfaatannya untuk skala industri masih merupakan sebuah tantangan tersediri. Diantaranya hal ini dikarenakan, mekanisme pemanasan yang melibatkan interaksi-interaksi molekul bijih mineral dan energi gelombang mikro masih relatif kurang dipahami. Dalam hal ini, teknologi pemodelan dan simulasi, yaitu menggunakan metode elemen hingga, atau Finite Element Method (FEM), dapat digunakan untuk menganalisa dan memahami proses yang rumit ini.
Penelitian-penelitian sebelumnya dibidang simulasi dan pemodelan lebih menfokuskan pada penggunakan teknologi gelombang mikro untuk bahan makanan. Masih sangat sulit untuk menemukan literature tentang pemodelan pengolahan mineral dengan teknologi gelombang mikro. Sehingga, penelitian tentang hal ini sangat diperlukan. Salah satunya adalah penelitian yang dilakukan oleh Dr Mas Irfan Purbawanto Hidayat dan tim yang meneliti tentang pemanasan gelombang mikro untuk pengolahan mineral, yaitu Ilmenit FeTiO3, dengan metoda FEM. Pada penelitian ini, efek bentuk/geometri sampel dan ketebalan sampel pada distribusi temperatur di dalam mineral ilmenit (FeTiO3) akibat pemanasan gelombang mikro dipelajari secara numerik menggunakan FEM. Analisis dilakukan sedemikian rupa sehingga aliran energi gelombang mikro diubah menjadi energi panas yang setara di dalam mineral sesuai teorema Poynting yaitu hukum kekekalan energi untuk medan elektromagnetik. Dalam pemodelan ini, silinder dan pelat ilmenit diiradiasi dari permukaan atas dan bawah dengan variasi ketebalan silinder dan slab.
Sifat material ilmenit yang bergantung pada suhu diperhitungkan dalam simulasi FEM. Hasil numerik menggunakan software FEM, yaitu ANSYS, menunjukkan bahwa, jika perbedaan temperature antara lokasi yang memiliki suhu maksimum dan minimum, geometri berbentuk pelat cenderung menghasilkan nilai yang lebih tinggi dibandingkan dengan geometri berbentuk silinder dengan variasi ketebalan, sedangkan profil suhu di dalam sampel ilmenit adalah serupa untuk kedua geometri. Untuk pemanasan gelombang mikro dengan durasi yang sama, geometri berbentuk pelat, menghasilkan ketidakseragaman suhu yang lebih besar di dalam ilmenit. untuk sampel ilmenit dengan ketebalan lebih besar dari 1,5 cm, lokasi titik api tidak berada di tengah sampel, tetapi di permukaan sampel. Selain itu, dari beberapa nilai ketebalan yang dipertimbangkan dalam penelitian ini, sampel ilmenit dengan nilai ketebalan 3 cm memberikan nilai trade-off yang baik antara nilai suhu maksimum yang dicapai dan perbedaan suhu di dalam sampel, untuk kedua geometri. Jadi dapat disimpulkan bahwa bentuk geometri dan ketebalan dari sampel ilmenit mempengaruhi keefektifan pemanasan gelombang mikro dari ilmenit, dalam hal maksimum suhu yang dicapai, perbedaan suhu, dan keseragaman suhu.
Akhir kata, penelitian dibidang teknologi pengolahan mineral yang berkelanjutan harus terus dilakukan. Sekali lagi, penerapan teknologi gelombang mikro untuk pengolahan mineral pada skala industri masih merupakan tantangan tersendiri yang harus dipecahkan oleh para peneliti dan akademisi. Riset dan pengembangan untuk menemukan metode inotatif untuk mengolah mineral dengan efisien dan berkelanjutan harus dilakukan dengan menjalin kerjasama penelitian yang lebih intensif antara lembaga penelitian/universitas dengan industri tambang serta dukungan penuh dari pemerintah.
Penulis artikel: Affiani Machmudah
Publikasi: Hidayat, M.I.P.; Felicia, D.M.; Rafandi, F.I.; Machmudah, A. Effects of Sample Shapes and Thickness on Distribution of Temperature inside the Mineral Ilmenite Due to Microwave Heating. Minerals 2020, 10, 382. https://doi.org/10.3390/min10040382
Artikel lengkapnya dapat dilihat pada link berikut ini,
https://www.mdpi.com/2075-163X/10/4/382
