Cara Mendapatkan Uranium

Uranium merupakan salah satu logam berat yang dapat digunakan sebagai sumber energi.. Martin Klaproth merupakan orang yang berjasa menemukan unsur ini pada tahun 1789 pada sebuah mineral yang disebut pitchblende. Nama Uranium sendiri diambil dari nama planet Uranus [1].

Uranium memilki dua isotop di alam. Sekedar catatan, isotop merupakan unsur yang memiliki jumlah proton sama, namun memiliki neutron berbeda sehingga massa atomnya berbeda [2]. Isotop-isotop tersebut adalah Uranium-238 (U-238) sebanyak 99.3% dan Uranium-235 (U-235) sekitar 0,7%. Nah, diantara 2 isotop tersebut, isotop U-235 adalah yang paling penting karena dalam kondisi tertentu  dapat meluruh dan menghasilkan energi yang tinggi. Peluruhan ini disebut reaksi fisi [1].

Energi dari Uranium

Inti atom U-235 terdiri dari 92 proton dan 143 neutron (92 + 143 = 235).Ketika inti atom U-235 menangkap sebuah neutron, dia akan meluruh menjadi dua (reaksi fisi), menghasilkan energi dalam bentuk panas, dan mengeluarkan dua atau tiga neutron. Jika neutron yang dikeluarkan tersebut cukup untuk memecah atom U-235 lain, maka reaksi fisi akan terjadi kembali. Bisa dibayangkan, jika reaksi fisi ini terjadi berulang-ulang (reaksi berantai, maka energi yang dihasilkan akan sangat besar meskipun Uranium yang digunakan dalam jumlah kecil.

Reaksi Fisi pada Uranium (http://www.world-nuclear.org/info/Nuclear-Fuel-Cycle/Introduction/What-is-Uranium–How-Does-it-Work-/)

Bagaimana medapatkan Uranium?

Energi besar yang dihasilkan membuat penambangan Uranium semakin gencar dilakukan. Proses penambangan Uranium dapat dilakukan secara terbuka (open pit) maupun dari dalam tanah. Amerika Serikat adalah salah satu negara yang telah melakukan penambangan Uranium dengan kedua cara tersebut. Pada daerah pertambangan Uranium dapat ditemukan bersama dengan Radium dan Vanadium.

Penembangan Uranium Terbuka (Open Pit) di Australia (http://large.stanford.edu/courses/2012/ph241/weil2/)

Pada proses penambangan bawah tanah, setelah melalui proses eksplorasi dan identifikasi, maka selanjutnya adalah proses pengeboran di tempat bijih Uranium ditemukan. Saat proses pengeboran, air terus dialirkan untuk mencegah paparan radiasi langsung terhadap pekerja tambang. Prosedur ini juga dilakukan untuk tambang mineral lainnya. Bijih yang dihasilkan terdiri dari U₃O₈ (Uranium oksida) dan senyawa-senyawa lainnya. Senyawa ini masih harus dianalisis dengan alat pendeteksi beta-gama. Analisis ini dilakukan untuk mengukur kadar Uranium yang terdapat pada mineral. Proses kimia baru dilakukan setelah bijih diisolasi (dipisahkan dari pengotor lainnya). Teknik yang digunakan untuk mengekstrak Uranium dari bijihnya adalah leaching (pencucian) [3].

Proses leaching (pencucian) merupakan proses ekstraksi Uranium dari bijih Uranium dengan cara mereaksikannya dengan asam atau basa. Sebelum proses leaching dilakukan, bijih Uranium diberikan perlakuan awal, yakni roasting (pemanggangan) and grinding (penggilingan). Proses roasting dilakuakn untuk membakar spesi karbonat (CO₃^2-) yang masih terdapat di dalam bijih Uranium dan membuat bijih tersebut menjadi lebih reaktif saat proses leaching. Sebagai tambahan informasi, spesi karbonat merupakan matriks yang dapat mengahalangi suatu senyawa untuk bereaksi. Pada beberapa kasus, bijih Uranium dipanggang bersama dengan garam untuk menaikkan tingkat kelarutan logam kontaminan, seperti Vanadium pada proses leaching, sehingga logam Uranium akan mudah didapat [4].

Meskipun begitu, detail proses perlakuan awal tergantung dari kondisi dari tambang Uranium, namun seluruh tambang selalu diawali dari perlakuan awal tersebut. Proses leaching menggunakan bantuan asam atau basa. Pemilihan asam atau basa biasanya dilakuakan atas dasar ekonomis, yang tergantung dari sifat bijih Uranium yang didapat.

Tahapan Proses Pemurnian Uranium 93. http://large.stanford.edu/courses/2012/ph241/weil2/)

1. Acid Leaching (Pencucian Asam)

Pencucian Asam memiliki beberapa keuntungan yakni lebih efektif terhadap bijih yang sulit dimurnikan, membutuhkan temperatur rendah dalam prosesnya, dan waktu yang dibutuhkan relative lebih singkat dibandingkan pencucian dengan basa. Selain itu, pencucian asam juga membutuhkan perlakuan awal yang lebih sedikit karena ukuran partikel yang dibutuhkan setelah proses grinding tidak perlu terlalu kecil. Pada proses pencucian asam ini terjadi proses oksidasi senyawa Uranium. Oksidator yang biasa digunakan adalah Mangan dioksida (MnO₂),  Natrium Klorat  (NaClO₃), dan garam Besi (II). Reaksi tersebut menggunakan bantuan asam sulfat. Penggunaan asam sulfat juga untuk melarutkan kompleks uranil sulfat yang dihasilkan [UO₂(SO₄)₃]^4-. Reaksi ini menghasilkan produk samping berupa gas H_2, H₂S, dan CO₂.

2. Alkaline Leaching (Pencucian Basa)

Meskipun memiliki beberapa kelemahan dibandingkan dengan pencucian asam, pencucian basa memiliki keuntungan yang cukup besar. Larutan alkalis yang digunalan dapat lebih selektif terhadap mineral Uranium sehingga larutan yang dihasilkan dari pencucian akan lebih sedikit pengotornya. Uranium oksida dapat langsung didapat tanpa pemurnian lebih lanjut. Proses pencucian ini menghaslilkan anion yang mudah larut yakni uranil trikarbonat UO₂(CO₃)₃^4-. Seperti pada pencucian asam, oksidator digunakan untuk mendapatkan kation Uranium heksavalen (U⁶⁺ ). Larutan alkalis yang digunakan antara lain Natrium bikarbonat dan Natrium karbonat. Larutan tersebut menjaga pembentukan senyawa uranil hidroksida yang sukar larut.

3. Metode Alternatif

Proses ekstraksi Uranium juga dapat dilakukan secara in situ, yakni dengan memompakan larutan pencuci ke dalam tanah yang mengandung bijih Uranium seperti pada Gambar. Pada gambar tersebut tampak larutan pencuci dipompakan ke dalam zona lapisan bijih yang mengandung Uranium. Larutan hasil pencucian dapat dipompa kembali untuk proses lebih lanjut.

Proses Leaching In-situ Uranium (http://large.stanford.edu/courses/2012/ph241/weil2/)

Pemurnian Uranium dari air laur telah diteliti sebagai salah satu alternatif untuk mendapatkan Uranium. Beberapa laporan menunjukkan bahwa kandungan rata-rata Uranium di air laut adalah 3,3 ppm⁶. Kelemahan dari metode ini adalah terjadinya pencemaran terhadap air tanah di sekitarnya dan kebutuhan larutan pencuci yang besar⁵.  Kelemahan utama ekstraksi Uranium dari air laut adalah jumlah yang sangat besar air yang harus digunakan. Penyerap Uranium dan resin penukar ion telah dikembangkan untuk membantu menghilangkan Uranium, tetapi dibutuhkan sejumlah besar energi untuk memompa air melalui sistem ini. Banyak studi mempertanyakan kelayakan ekonomi metode ekstraksi Uranium dengan metode ini. Akibatnya metode ini jarang digunakan.

Dari hasil ekstraksi ketiga metode tersebut, ekstrak yang dihasilkan akan melalui serangkaian proses kembali sehingga didapatkan Uranium oksida. Senyawa ini masih harus melalui proses lagi sebelum digunakan di dalam Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN). Itulah cara mendapatkan Uranium dari alam. Negara kita yang kaya akan Sumber Daya Alam, memiliki sekitar 70 ribu ton Uranium [6]. Sebagian besar cadangan Uranium berada di Kalimantan Barat, sebagian lagi ada di Papua, Bangka Belitung dan Sulawesi Barat. Kajian terakhir dilakukan oleh Badan Tenaga Nuklir Nasional (Batan) di Mamuju, Sulbar, menyebut kadar Uranium di lokasi tersebut berkisar antara 100-1.500 ppm.

Besarnya cadangan Uranium sebenarnya membuat negara kita cukup potensial untuk mengembangkan teknologi yang menggunakan logam berat tersebut, salah satunya adalah PLTN. Namun, penggunaan teknologi nuklir dari Uranium harus melalui tahapan proses persiapan yang sangat baik, karena selain manfaat yang besar, potensi dampak negatif juga dapat terjadi.

Dampak negatif yang dihasilkan berupa radiasi nuklir yang dihasilkan. Radiasi yang dihasilkan oleh reaktor nuklir ini ada dua. Pertama, radiasi langsung, yaitu radiasi yang terjadi bila radio aktif yang dipancarkan mengenai langsung kulit atau tubuh manusia. Kedua, radiasi tak langsung. Radiasi tak langsung adalah radiasi yang terjadi lewat makanan dan minuman yang tercemar zat radio aktif, baik melalui udara, air, maupun media lainnya.

Keduanya, baik radiasi langsung maupun tidak langsung, akan mempengaruhi fungsi organ tubuh melalui sel-sel pembentukannya[8]. Kesalahan akibat manusia juga dapat menjadi penyebab dampak serius bagi lingkungan sekitar.

Pembangunan PLTN di negara kita hingga saat ini masih menimbulkan pro dan kontra. Terlepas dari berbagai dampak negatif tersebut sebenarnya jika kita serius mempersiapkan berbagai aspek yang dibutuhkan sesuai prosedur, tidak mustahil negara kita akan mampu menggunakan teknologi nuklir ini. Pertambangan Uranium dapat mulai dikembangkan untuk memasok kebutuhan bahan baku PLTN. Terlebih lagi, krisis energi listrik yang terus menghantui rakyat di negara kita membuat kita harus mencari energi alternatif yang dapat digunakan. Dan, energi dari uranium adalah salah satu jawabannya.

artikel ini disalin lengkap dari: http://teknologi.kompasiana.com/terapan/2013/12/24/bagaimana-uranium-didapat-621187.html
halaman utama website: http://teknologi.kompasiana.com/
jika mencari artikel yang lebih menarik lagi, kunjungi halaman utama website tersebut. Terimakasih!