Journal of Renewable Energy & Mechanics (REM)                                    E-ISSN: 2614-8315 Vol.04 No.01 2021: 1-6                                                                                P-ISSN: 2714-621X DOI: 10.25299/rem.2021.vol4(01).4271               Received 2019-12-17; Accepted 2020-02-04

## THE EFFECT OF SILICA PELLET PRESSING TOWARDS POROSITY AND PERMEABILITY
(PENGARUH PENEKANAN PELLET SILIKA TERHADAP POROSITAS DAN PERMEABILITAS)
Heri Fadli 1 , Dedikarni 1 , Rieza Zulrian Aldio 1* , Dody Yulianto 1
1 Mechanical Engineering Department, Faculty of Engineering, Universitas Islam Riau Jl. Kaharuddin Nasution Km. 11 No. 113 Pekanbaru *Corresponding author : rieza@eng.uir.ac.id

## ABSTRACT
The silica classification (SiO2) is divided into four basic characteristics of silica which are crystal structure, dispersity, surface composition and porosity. Silica sand is widely used by the oil and gas industry as proppant or as water filters. The proppant choice depends on the type of permeability or grain strength required. Moreover, proppant with a larger size will provide better fracture permeability, because the permeability value  will  increase  along  with  the  increasing  of  grain  diameter.  This  study  aims  to determine the effect of silica pellet pressing towards porosity and permeability. This silica pellet pressing uses a hydraulic press machine KW05-135 and with 10,000 kg capacity.  Researcher  conducts  silica  pellets  with  the  same  grain  size  of  silica  sand content (100 mesh) as much as 8.74 g / cm3, using an adhesive type of Polyethylene Glycol (PEG) 400 as much as 0.57 g / cm3, and Aluminum Powder 3.42 g / cm3. The mold used is Silica Pellet Type Alloy 410  with an inner diameter  27 mm, an outer diameter  57 mm and the height of  mold hole 89 mm with the pressure of 1000 Kg, 3000 Kg and 5000 Kg, and provides a sintering temperature  1200 ° C. The optimum porosity value obtained is 39.25% and the optimum permeability value gained is 57 mD.
Keywords: Permeability, Porosity. Pressing, Silica Pellet

## ABSTRAK
Klasifikasi  silika  (SiO2)  dibagi  dalam  empat  karakter  dasar  silika  yaitu  struktur kristal, dispersitas, komposisi permukaan dan porositas. Sebelumnya pasir silika ini banyak digunakan oleh industri minyak dan gas sebagai proppant (pasir frak) maupun sebagai filter air. Pilihan proppant tergantung pada jenis permeabilitas atau kekuatan butir  yang  dibutuhkan.  Dimana  proppant  dengan  ukuran  yang  lebih  besar  akan memberikan permeabilitas rekahan yang lebih baik, karena nilai permeabilitas akan meningkat  seiring  dengan  bertambahnya  diameter  dari  butiran.    Penelitian  ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penekanan pellet silika terhadap porositas dan permeabilitas. Penekanan pellet silika ini menggunakan mesin press hidrolik dengan type  KW05-135  dan  kapasitas  10.000  Kg.  Peneliti  membuat  pellet  silika  dengan kandungan  pasir  silika  berukuran  butir  seragam  (100  mesh)  sebanyak  8,74  g/cm3, menggunakan perekat jenis Polyethylene Glycol (PEG) 400 sebanyak 0,57 g/cm3, dan
Aluminium Powder 3,42 g/cm3. Cetakan yang digunakan Mold Pellet Silika Type Alloy 410  dengan  diameter  dalam  27  mm,  diameter  luar  57  mm  dan  ketinggian  lubang cetakan 89 mm dengan penekanan 1000 Kg, 3000 Kg, dan 5000 Kg, serta memberikan suhu  sintering  sebesar  1200°C.  Adapun  nilai  porositas  optimum  yang  diperoleh sebesar 39,25% dan nilai permeabilitas optimum yang di dapatkan sebesar 57 mD.
Kata Kunci: Pellet Silika, Penekanan, Permeabilitas, Porositas

## PENDAHULUAN
Indonesia merupakan salah satu negara yang memiliki sumber daya alam yang melimpah,  yang  menjadi  nilai  tambah bagi Indonesia. Baik sumber daya alam yang  terhampar  dipermukaan  bumi ataupun yang terkandung di dalamnya. Dari  sekian  banyak  kandungan  yang terdapat  pada  alam,  silika  merupakan salah  satu  diantaranya.  Silika  adalah bahan  alam  yang  sangat  melimpah  di Indonesia  yang  terkandung  dalam berbagai unsur anorganik seperti pasir, lumpur,  sekam  padi  dan  lain-lain. Terdapat  diwilayah  pantai  Indonesia, beberapa  diantaranya  yaitu  di  Pulau Rupat,  Bengkalis,  Riau  dan  Pantai Bancar Tuban, Jawa Timur.
Pasir  kuarsa  di  Indonesia  banyak mengandung  silika  yang  berkisar  60- 98%  dalam  bentuk  SiO2  dengan  di sertai  pengotor  antara  lain  Al2O3, Fe2O3,  CaO,  TiO2,NaO2,  atau  K2O. Pasir  kuarsa  banyak  dimanfaatkan sebagai  penyaring,  mineral  pengisi, bahan  penyekat,  bahan  penggosok, adsorben, katalis, sumber silika reaktif, material pembangun dan perekat (Aldes Lesbani, 2011).
Sebelumnya pasir silika ini banyak digunakan oleh industri minyak dan gas sebagai  proppant  (pasir  frak)  maupun sebagai  filter  air.  Istilah  proppant digunakan karena secara harfiah
menopang fraktur terbuka yang memungkinkan minyak atau gas mengalir  keluar.  Proppant  adalah material  granular  yang  mencegah penutupan  fraktur  yang  dibuat  setelah perawatan  fraktur.  Jenis  proppant termasuk  pasir  sillika,  pasir  berlapis resin, bauksit, dan keramik buatan manusia.
Nizar  (2012)  dalam  penelitiannya
yang berjudul Sistem Pengaruh Tekanan Kompaksi Dan Waktu Kalsinasi  Terhadap Pellet  Zeolit  Alam Sebagai  Dessicant  dimana  semakin besar tekanan kompaksi yang diberikan,  maka  pori  zeolit  yang terbentuk semakin kecil.
Perbedaan  penelitian  kali  ini  dari penelitian  sebelumnya  adalah  tentang Pengaruh  Penekanan  Pellet  Silika Terhadap  Porositas  dan  Permeabilitas. Karena  itu  peneliti  ingin  membuat pellet  silika  dengan  ukuran  butir  yang seragam  (100  mesh),  menggunakan perekat  jenis  PEG  400  Polyethylene Glycol, Aluminium Powder dan menggunakan  cetakan  Mold  Pellet Silika Type Alloy 410 dengan diameter dalam 27 mm dan diameter luar 57 mm, ketinggian lubang cetakan 89 mm serta penekanan sebesar 1000 Kg, 3000 Kg, dan  5000  Kg,  serta  memberikan  suhu sintering  sebesar  1200°C.  Selanjutnya dilakukan  pengujian  porositas  dan permeabilitas  yang  mendekati  nilai
porositas  dan  permeabilitas  proppant tersebut.

## Pengertian Silika
Silika  adalah  bahan  keramik  dengan temperatur tinggi yang banyak digunakan pada industri baja dan gelas. Pembuatan batu silika dilakukan dengan membakar kuarsa yang tingkat kemurniannya  rendah  pada  temperatur 1450°C, dengan mengkonversi sedikitnya  98.5%  bagiannya  menjadi campuran tridimit dan kristobalit yang bentuknya  lebih  terbuka  dan  kurang padat.

## Pellet Silika
Pellet  silika  merupakan  hasil  produk yang  telah  diaglomerasi  baik  secara langsung  dengan  cara  dikompresi maupun dengan penambahan sejumlah kecil  bahan  pengikat.  Pellet  silika memiliki  dua  bentuk,  ada  yang berbentuk  silinder dan yang berbentuk bola (granular). Dengan lubang dipusat yang  rasio  tinggi  atau  diameternya kurang  dari  (1%).  Namun  dalam beberapa  kasus  ada  pula  yang  rasio tinggi atau diameternya (50-200%).

## Gambar.1 Pellet Silika

## Aluminium Powder
Aluminium  bubuk  digunakan  dalam produksi  berbagai  jenis  bahan  peledak
dan  kembang  api.  Hal  ini  juga digunakan  dalam  pembuatan  jenis tertentu  elektronik.  Produk  tertentu yang  dirancang  untuk  membawa  arus listrik,  seperti  sel  surya,  juga  sering dibuat
menggunakan serbuk aluminium.

## Polyethylene Glycol (Peg) 400
Polyethylene  glycol  (PEG)  merupakan polimer  dari  etilen  oksida  dan  air, dibuat menjadi bermacam-macam panjang  rantainya.  Bahan  ini  terdapat dalam  berbagai  macam  berat  molekul dan  yang  paling  banyak  digunakan adalah  polyethylene  glycol  200,  400, 600, 1000, 1500, 1540, 3350, 4000, dan 6000.

## Peralatan Pemadat Serbuk
Peralatan  pemadat  serbuk  membentuk serbuk  sebagai  bagian  dari  proses pembentukan serta mengkompresi berbagai  bahan  menjadi  bentuk  yang kompak untuk transportasi dan kemudahan  penanganan  (IEEE  Global Spec, 2019). Spesifikasi Pemadat Serbuk Saat  memilih  pemadat  bubuk  penting untuk mempertimbangkan volume material yang perlu dipadatkan. Semakin besar gaya kebawah, semakin besar pula volume material yang dapat dipadatkan.

## Proppant
Proppant dalam penggunaannya sebagai  bagian  dari  proses  rekah hidrolik atau “fracking”, dinilai sebagai salah satu inovasi ladang minyak yang sangat  berpengaruh  pada  abad  ke-21, meskipun  gagasan  fracking  modern
telah  dikembangkan  hampir  70  tahun yang lalu.

## Pengertian Porositas
Porositas atau pori merupakan ruang di dalam  batuan  yang  dapat  terisi  oleh fluida,  seperti  udara,  air  tawar/asin, minyak atau gas bumi.

## Pengertian Permeabilitas
Permeabilitas  didefinisikan  sebagai ukuran
media berpori
untuk meloloskan/melewatkan fluida.

## METODOLOGI PENELITIAN
Prosedur Penelitian
Gambar.2 Diagram Alir Penelitian
Bahan Polyethylene Glycol PEG 400,
Aluminium  powder,  Pasir  silika  dan Mold  Release  Resin  (Resin  anti
lengket).  Kerosin,  Gas  Permeameter, Sampel pellet silika.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Perhitungan Pengaruh Penekanan  Pellet  Silika  Terhadap Porositas Dengan Cara Menimbang
Gambar.3  Grafik  Pengaruh  Tekanan Terhadap Porositas
Berdasarkan  gambar.3  grafik    dapat dilihat  bahwa  pada  tekanan  1000  kg nilai  porositas  yang  didapat  sebesar 36,24%  dengan  kategori  istimewa. Sedangkan  pada  tekanan  3000  kg mengalami  kenaikan  porositas  sebesar 39,25%  dengan  kategori  istimewa  dan pada  tekanan  5000  kg  nilai  porositas yang  didapat  sebesar  36,30%  dengan kategori istimewa.  Dari ketiga tekanan sampel  tersebut  terlihat  bahwa  nilai porositas tertinggi terletak pada tekanan 3000 kg. Hasil Perhitungan Pengaruh Penekanan  Pellet  Silika  Terhadap Permeabilitas 34,00% 36,00% 38,00% 40,00% 1000 Kg 3000 Kg 5000 Kg Por o si tas ϕ 0 20 40 60 1000 Kg 3000 Kg 5000 Kg Pe rm e ab ili tas (K )
Gambar.4  Grafik  Pengaruh  Tekanan Terhadap Permeabilitas
Dari  data  perhitungan  yang  diperoleh pada sampel 1 dengan tekanan 1000 kg didapat  nilai  K  =  35  mD,  sampel  2 dengan tekanan 3000 kg didapat nilai K = 52 mD dan sampel 3 dengan tekanan 5000 kg didapat nilai K = 57 mD. Dari keterangan hasil di atas, dapat disimpulkan  bahwa  semakin  tinggi tekanan  pellet  maka  semakin  tinggi pula  nilai  permeabilitas  yang  di peroleh.  Dapat  dilihat  kenaikan  nilai permeabilitas  yang  sangat  signifikan dengan kategori baik.
Pengaruh Porositas Terhadap Permeabilitas Gambar.5  Grafik  Pengaruh  Porositas terhadap Permeabilitas
Berdasarkan  gambar  grafik  5  dapat dilihat  bahwa  nilai  pengaruh  porositas terhadap  permeabilitas  pada  sampel  1 dengan tekanan 1000 kg menunjukkan nilai    porositas  terendah  yaitu  sebesar 36,24%  dengan  nilai  permeabilitas sebesar  35  mD  yang  mana  ruang  pori tidak  terhubung  (unconnected  pore space).  Sedangkan  pada  sampel  2 dengan  tekanan  3000  kg  mengalami kenaikan nilai porositas sebesar 39,25%  dan nilai permeabilitas sebesar
52  mD  namun  masih  tergolong kedalam  ruang  pori  tidak  terhubung (unconnected  pore  space)  berpori namun  tidak  permeable.  Sedangkan pada sampel 3 dengan tekanan 5000 kg mengalami  penurunan  nilai  porositas sebesar  2,95%  dengan  nilai  porositas sebesar 36,30% dan nilai permeabilitas sebesar  57  mD  mendapatkan  nilai permeabilitas paling tinggi dan tergolong  kedalam  ruang  pori  yang terhubung (connected pore space).

## KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  analisis  data  dan pengujian yang ada pada bab sebelumnya,  maka  dapat  diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Berdasarkan  hasil  pengujian dan  analisis  data  yang  telah dilakukan maka dapat disimpulkan  bahwa  terdapat pengaruh penekanan pellet silika  terhadap  porositas  dan permeabilitas. Dimana peningkatan  tekanan  hingga 3000  kg  meningkatkan  nilai porositas  namun  kembali  turun pada tekanan 5000 kg.
2. Dari  hasil  penelitian  dapat disimpulkan  bahwa  dari  3 sampel  pellet  silika,  pellet  2 dengan tekanan 3000 kg memiliki nilai porositas terbesar dengan nilai 39,25% sedangkan pada  pellet  3  dengan  tekanan 5000 kg memiliki nilai permeabilitas  terbesar  dengan nilai 57 mD.
3. Berdasarkan  hasil  pengujian yang  telah  dilakukan  produk pellet  silika  yang  di  anjurkan
0 20 40 60 1000 3000 5000 K Φ
untuk  di  gunakan  sebagai proppant  adalah  produk  pellet pada  sampel  3  dengan  tekanan 5000 kg.

## DAFTAR PUSTAKA
Afrizon,  dkk.  2017.  Laporan  Akhir Pratikum  Mekanika  Reservoir. UIR Lesbani,  A.  2011.  Studi  Interaksi Vanadium dan Nikel dengan Pasir Kuarsa.  Jurnal  Penelitian  Sains.
Vol. 14 4(C) 14410. Hlm. 43-46. Badan POM RI. 2012. Sentra Informasi Keracunan  Nasional  (SiKerNas) Pusat Informasi Obat dan Makanan. Brindley,  G.W.  and  Brown,  G.  (1980) Crystal Structures of Clay Minerals and Their X-Ray Identification, Mineralogical Society, 305-356. Fridayanti,  Hendradi  &  Isnaeni.  2010. Pengaruh  Kadar  Polietilen  Glikol (Peg)  400  Terhadap  Pelepasan
Natrium Diklofenak Dari Sediaan Transdermal  Patch  Type  Matriks. J. Trop. Pharm. Chem. Vol 1. No.
1. Hildayati.,dkk.  2009.  Sintetis  dan Karakteristik  Bahan  Komposit Karet Alam-Silika. Institut Sepuluh November. Surabaya. IEEE  GlobalSpec.  (2019).  Informasi Peralatan Pemadat Serbuk. Diambil dari https://www.globalspec.com/learn more/processing_equipment/mate rials_processing_equipment/powd er_compacting_equipment Kirk  R.E.  and  Othmer,  D.F.  1993. Encyclopedia of Chemical Technology.  Vol.5.  fourthedition, A Willey Interscience Publication, John  Wiley  and  Sons  Co.,  New York Lasantha, 2011. Memahami Karakteristik  Stamping  Proses
Pada Dunia Industri. Jakarta.
Lawrence,  H.  Van  Vlack,  Ilmu  Dan Teknologi Bahan, Erlangga, 1992. Nizar  .  2012.  Studi  Pengaruh  tekanan Kompaksi  dan  Waktu  Kalsinasi
Terhadap  Pellet  Zeolit  Alam Sebagai Desiccant (skripsi). Jakarta: Universitas Indonesia. R. E. Smallman and R. J. Bishop, 2000. Modern  physical  metallurgy  and materials engineering, Hill International Book Company, New York
Sulastri,  S.  dan  Susila  Kristaningrum.
2010.  Berbagai  Macam  Senyawa Silika.  Yogyakarta  :  Universitas Negeri Yokyakarta.
Supardi,  Imam.  2016.  Pengaruh  Ph Silika  Berbasis  Abu  Vulkanik Terhadap  Komposit  SiO2-MgO
Sebagai Kandidat Seal Fuel Cells. 05 : 23-24 Trianasari. 2017. Analisis dan Karakterisasi  Kandungan  Silika sebagai Hasil Ekstrasi Batu Apung (skripsi).  Bandar  Lampung  :
Universitas Lampung
Warta  Penelitian  dan  Pengembangan Pertanian  Vol.  32,  No.  3,  2010.
Balai Besar Penelitian dan Pengembangan  Bioteknologi  dan
Sumber  daya  Genetik  Pertanian. Bogor.