Apakah dunia benar-benar mulai kekurangan pasir?
(practical.engineering)- Penjelasan bahwa dunia sedang menghabiskan pasir itu sendiri cenderung berlebihan; masalah pasir untuk konstruksi lebih merupakan persoalan pasokan yang melibatkan kualitas, lokasi, biaya, dan regulasi lingkungan
- Untuk pasir beton, ukuran dan distribusi partikel penting; bahkan di wilayah yang kekurangan pasir alami, batuan besar dapat dihancurkan dan diayak untuk membuat pasir manufaktur
- Anggapan umum bahwa pasir gurun yang bulat tidak bisa dipakai untuk beton terlalu menyederhanakan masalah; kinerja sebenarnya sangat dipengaruhi bukan hanya oleh bentuk partikel, tetapi juga oleh workability dan rasio air-semen
- Dalam eksperimen garasi, pada rasio campuran yang sama beton dengan pasir manufaktur bersudut 3 kali lebih kuat, tetapi saat workability dibuat sama, campuran pasir bulat memakai air 30% lebih sedikit dan hasilnya sekitar 10% lebih kuat
- Beban dari penambangan pasir perlu dilihat sebagai trade-off rekayasa dan ekonomi yang mencakup biaya transportasi, kerusakan lingkungan akibat penambangan sungai, biaya kepatuhan regulasi, hingga kemungkinan daur ulang
Masalah material konstruksi yang lebih kompleks daripada sekadar kelangkaan pasir
- Pasir digunakan untuk berbagai keperluan seperti kaca, semikonduktor, serat optik, filter, abrasif, tekstur permukaan, permainan, dan estetika; di bidang konstruksi, pasir terutama merupakan bahan inti beton
- Beton dapat dibuat dari bahan sederhana seperti air, semen, kerikil, dan pasir; harganya murah, tahan lama, dan dapat dicetak ke berbagai bentuk
- Pasir konstruksi umumnya ditambang dari lokasi yang dekat
- Biaya transportasi menyumbang porsi besar dalam biaya pasir
- Jarak antara sumber dan lokasi penggunaan langsung terkait dengan keekonomian
- Pasir sungai sering cocok untuk beton, tetapi penambangan sungai dapat mengubah karakteristik alur air dan berdampak baik ke hulu maupun hilir
- Pasir adalah sumber daya tak terbarukan yang digunakan jauh lebih cepat daripada laju pembentukannya melalui proses geologi, tetapi pasir konstruksi juga dapat dibuat dengan menghancurkan batuan besar
Kriteria pembedaan pasir dalam rekayasa
- Dalam segitiga tekstur tanah USDA, material granular dengan kandungan pasir 85% atau lebih diklasifikasikan sebagai pasir
- Dalam Unified Soil Classification System (USCS), ukuran partikel menjadi kriteria utama
- Lebih dari separuh partikel harus lolos saringan Number 4, sekitar 5 mm
- Lebih dari separuh partikel tidak boleh lolos saringan Number 200, yaitu saringan yang lebih kecil dari sekitar 75 mikron
- Pasir bersih yang umumnya dibayangkan mendekati clean sand menurut standar USCS, dengan partikel yang lolos saringan Number 200 kurang dari 12%
- Kriteria ini menunjukkan bahwa pasir bukan satu material tunggal, melainkan mencakup rentang tanah granular yang cukup luas
Kinerja beton dari pasir manufaktur dan pasir bulat
- Pasir manufaktur dapat dibuat dengan menghancurkan batuan besar, lalu mengayak partikel yang terlalu besar dan terlalu kecil
- Tambang batu dan fasilitas penghancur yang sudah memproduksi agregat kasar seperti kerikil telah tersedia
- Dalam sebagian kasus, partikel kecil bisa menjadi produk sampingan
- Penambangan darat yang jauh dari sungai berpotensi mengurangi dampak lingkungan
- Bentuk partikel memengaruhi kekuatan beton
- Pasir yang diauskan dengan tumbler memiliki partikel bulat dan halus
- Pasir hasil penghancuran memiliki partikel tajam dan bersudut
- Ketika ditumpuk dalam jumlah yang sama, pasir bulat memiliki gesekan lebih rendah sehingga menyebar lebih lebar
- Dalam campuran eksperimen yang dibuat dengan berat material yang sama, beton dengan pasir manufaktur bersudut lebih kuat
- Beton pasir bulat runtuh pada sekitar 2.500 satuan Practical Engineering
- Beton pasir manufaktur runtuh pada sekitar 7.500 satuan
- Ini adalah eksperimen garasi, hanya memakai 1 spesimen, dan load cell-nya juga tidak dikalibrasi
- Studi-studi sebelumnya juga menunjukkan bahwa jika kondisi lain dibuat sama, semakin bersudut agregat halusnya, semakin tinggi kekuatan betonnya
Mitos pasir gurun dan rasio air-semen
- Beton tidak dinilai hanya dari kekuatan; sebelum mengeras, workability agar dapat dimasukkan ke bekisting dan dipadatkan juga penting
- Workability sering diukur dengan slump test
- Beton dimasukkan ke dalam kerucut, lalu kerucut diangkat
- Kemudahan alir dilihat dari seberapa banyak beton merosot
- Menambahkan lebih banyak air untuk meningkatkan workability membuat beton lebih mudah mengalir, tetapi kekuatannya menurun
- Semen bukan perekat yang mengeras karena air menguap, melainkan mengeras dengan memasukkan air ke dalam reaksi kimia saat curing
- Semen dapat bereaksi dengan air sekitar 35% dari beratnya sendiri
- Air yang melebihi itu mengambil volume yang seharusnya bisa ditempati material yang lebih kuat
- Ketika campuran dibuat ulang dengan acuan workability yang sama, hasilnya berubah
- Campuran pasir manufaktur membutuhkan 100 ml air untuk mencapai workability yang sama
- Campuran pasir bulat hanya membutuhkan 70 ml, sehingga memakai air 30% lebih sedikit
- Dalam uji runtuh seminggu kemudian, spesimen pasir bulat runtuh pada 4.800 satuan, sedangkan spesimen pasir manufaktur runtuh pada 4.300 satuan
- Pernyataan bahwa pasir bulat tidak cocok untuk beton lebih merupakan anggapan umum yang disederhanakan
- Menurut bulletin American Concrete Institute, pengaruh bentuk dan tekstur agregat halus terhadap kekuatan beton yang telah mengeras hampir sepenuhnya terkait dengan rasio air-semen yang dihasilkan
- Tulisan PBB yang dikutip dalam buku Vince Beiser menjadikan makalah tahun 2006 tentang pasir gurun Tiongkok sebagai dasar, tetapi makalah itu tidak mengukur tingkat kebulatan partikel atau menafsirkan hasil berdasarkan sifat tersebut
- Kesimpulan makalah tersebut memuat bahwa pasir gurun adalah alternatif yang layak untuk agregat halus lain bagi beton
- Isu utama dalam studi ini lebih dekat pada distribusi ukuran partikel daripada bentuk partikel
Kendala sebenarnya adalah biaya, dampak lingkungan, dan cara pasokan material
- Agregat halus ditemukan di berbagai tempat di dunia dan juga bisa dibuat langsung, tetapi dalam konstruksi nyata, biaya adalah kendala utama
- Pasir manufaktur bisa lebih mahal daripada menambang material alami yang bisa langsung dimasukkan ke campuran
- Untuk memastikan workability, material tambahan seperti chemical admixture mungkin dibutuhkan
- Mengangkut pasir berkualitas baik dari lokasi yang jauh juga meningkatkan biaya
- Biaya penambangan sambil mematuhi regulasi lingkungan yang makin ketat di seluruh dunia juga meningkat
- Daripada mengatakan “agregat halus makin langka di Bumi”, penjelasan yang lebih akurat adalah “pasir menjadi jauh lebih mahal daripada sebelumnya”
- Harga pasir yang rendah dan ketersediaannya yang melimpah adalah salah satu alasan beton banyak digunakan; jika keekonomian pasir berubah, industri rekayasa dan konstruksi juga dapat ikut berubah
- Ada contoh pada material lain ketika perubahan cara pasokan mengubah permintaan dan cara penggunaannya
- 99% berlian industri adalah berlian sintetis
- Lebih dari sepertiga penggunaan kayu dunia berasal dari hutan tanaman yang ditanam untuk ditebang
- Kayu rekayasa seperti plywood, OSB, dan komposit struktural dapat menggunakan bahan mentah dengan lebih efisien
- Beton juga dapat dihancurkan lalu didaur ulang sebagai agregat untuk digunakan kembali pada beton baru atau material konstruksi lain
- Ini dapat mengurangi permintaan terhadap sumber alami
- Permintaan pasir dan kerikil di industri konstruksi terus meningkat, tetapi masalahnya bukan bahwa dunia akan menghabiskan material itu sendiri, melainkan bahwa biaya pengadaan serta biaya lingkungan dan masa depan semakin disadari dan diperhitungkan
1 komentar
Pendapat di Hacker News
Hal yang mengejutkan saat saya memulai bisnis kapal tunda adalah bahwa sebuah negara bisa menjadi eksportir sekaligus importir pasir
Jenis pasir tertentu dikirim dari AS ke Bahama untuk beton, sementara jenis pasir lain dikirim dari Bahama ke AS untuk akuarium
Pasir khusus juga digunakan untuk membuat lapangan voli berstandar resmi
Saat mengganti bak pasir lompat jauh milik asosiasi atletik setempat, saya mengetahui bahwa yang harus dipakai adalah pasir dasar sungai, bukan pasir yang dihancurkan di pabrik
Karena terus tergerus air sungai, tepi-tepi tajamnya terkikis sehingga lebih sedikit menyebabkan lecet
Pasir bukan sekadar pasir
Misalnya Jerman juga banyak mengimpor dan banyak mengekspor mobil
Konon ada berbagai sifat material yang dibutuhkan yang tidak bisa ditemukan pada tanah setempat
Jika sumber yang dapat dikutip seperti buku Beiser dan tulisan PBB membuat kesalahan, tampaknya cukup umum terjadi pola di mana kesalahan itu menyebar seperti pengetahuan umum meskipun salah
Ada banyak tulisan blog bagus yang penulisnya menggali dalam-dalam dan menemukan kesalahan berlapis-lapis, tetapi karena bukan sumber yang dipandang “dapat dikutip” oleh akademia atau Wikipedia, klaim keliru terus menyebar
Memecahkan persoalan “apa yang dianggap sebagai sumber yang dapat dikutip” memang rumit, tetapi sampai saat itu pun kita membutuhkan cara yang mudah dan rutin untuk memindahkan temuan serta koreksi yang diteliti dengan baik dari sumber nonakademik ke bentuk yang dapat dikutip
Terutama dalam isu sosial, ada banyak contoh sumber yang “tidak layak” diterima karena menguntungkan sudut pandang tertentu
Bidang STEM umumnya baik-baik saja, tetapi entri yang menyangkut kehidupan manusia kekurangan jenis sumber penting dan banyak bias pada artikel tokoh, jadi perlu dibaca dengan hati-hati
Ini adalah fenomena ketika fakta yang awalnya salah dikutip tetap terus diulang karena berguna sebagai kalimat singkat yang enak didengar, meskipun sudah dibantah berkali-kali
Grady adalah semacam pahlawan di bidang peliputan teknik dan dokumenter
Melalui Practical Engineering, saya benar-benar banyak belajar tentang bagaimana dunia bekerja di bidang-bidang teknik lain, dan ia sering membahas bidang-bidang terabaikan di mana laju keluarnya talenta tidak bisa diimbangi oleh laju rekrutmen
Ada harapan dalam kenyataan bahwa para remaja bisa menonton videonya lalu ingin masuk ke bidang infrastruktur, dan saya sangat menghargai perspektifnya yang tenang dan rasional, sesuatu yang kurang dalam konten video saat ini
Sulit menyebutnya jurnalis tradisional, tetapi saya berharap masa depan jurnalisme terlihat seperti ini
Yaitu cara orang-orang yang punya keahlian di bidangnya menjelaskan bidang mereka sendiri dengan mudah dan jelas
Saya penasaran apakah suatu hari nanti kita benar-benar akan merasakan dampak dari redistribusi talenta seperti ini, dan apakah teknik sipil akan menjadi profesi dengan bayaran lebih tinggi
Ironisnya, saya baru saja menghadapi “bencana pasir” yang sama sekali berbeda: https://mastodon.social/@mimsical/113232531800424706
Isinya tentang krusibel untuk membuat ingot silikon yang kemudian menjadi microchip, yang dibuat dari pasir kuarsa dengan kemurnian sangat tinggi, dan 70% pasokan dunia berasal dari satu tempat di North Carolina, yaitu Spruce Pine
https://news.ycombinator.com/item?id=41701862
Saya penasaran apakah tambang ini dipakai karena saat ini paling murah, sehingga jika hilang semua orang bisa beralih ke pemasok alternatif, atau apakah jika tambang itu hilang, situasinya benar-benar tidak punya alternatif sama sekali
Sayangnya, karena kerusakan besar di North Carolina barat, ada kesempatan untuk menguji hipotesis itu
Hipotesisnya adalah bahwa meskipun Spruce Pine berhenti, dampak keseluruhan terhadap industri semikonduktor global akan relatif tidak terlalu terlihat
Video yang sangat menarik
Ini pertama kalinya saya melihat gagasan bahwa pasir gurun tidak cocok untuk konstruksi—yang sepintas tampak sepenuhnya dibuat-buat—dipertanyakan secara langsung
Sepertinya saya sudah telanjur menerima gagasan itu di kepala tanpa memeriksanya dengan cukup
Di Jerman, ketika sinar matahari melimpah dan angin bertiup kencang, kadang mereka malah membayar agar ada yang menerima listrik berlebih
Saya jadi berpikir, bagaimana kalau listrik murah itu dipakai untuk menjalankan pemecah batu dan membuat lebih banyak pasir
Ini adalah metode yang dipakai oleh orang-orang yang biasanya membakar bahan bakar untuk mendapatkan panas; mereka bisa memanaskan udara terlebih dahulu untuk mengurangi bahan bakar yang dibutuhkan, atau bahkan membuatnya menjadi nol
Bata tahan api mampu bertahan hingga sekitar 1000°C, dan spin-off dari MIT menggunakan bata kromium oksida khusus yang didoping nikel sehingga dapat beroperasi hingga 1800°C, mendekati suhu nyala gas alam-udara
Bata ini bersifat konduktif secara listrik, sehingga juga bisa berfungsi sebagai elemen pemanas sendiri
https://www.fastcompany.com/91129126/these-bricks-conduct-el...
https://electrifiedthermal.com/
https://dspace.mit.edu/handle/1721.1/130800
Tergantung besarnya fluktuasi harga, baterai bisa menjadi investasi yang jauh lebih baik
Ada tenaga kerja, keausan mesin, dan juga biaya peluang karena uang itu bisa dipakai untuk hal lain
Membuat mesin pemecah seperti itu lalu, dalam kondisi saat ini, hanya menjalankannya selama x% kecil dari waktu mungkin bukan investasi yang bagus
Buku yang disebut adalah The World in a Grain: The Story of Sand and How It Transformed Civilization karya Vince Beiser
Buku ini bercerita tentang pasir sebagai sumber daya alam yang kian penting sekaligus kian menipis, serta orang-orang yang menambangnya, menjualnya, menggunakannya untuk konstruksi, dan kadang bahkan membunuh demi pasir
Buku ini juga membahas biaya kemanusiaan dan lingkungan yang serius akibat ketergantungan pada pasir, dan bergerak dari AS hingga India, Tiongkok, serta wilayah terpencil di Dubai untuk menjelaskan mengapa pasir penting bagi kehidupan modern
https://www.goodreads.com/book/show/36950075-the-world-in-a-...
https://www.goodreads.com/book/show/112974899-material-world
Isinya tentang bahan-bahan dasar seperti pasir, garam, besi, tembaga, minyak, dan litium yang selama ribuan tahun membangun imperium, meruntuhkan peradaban, serta menopang kreativitas dan keserakahan manusia
Dunia modern tidak dapat eksis tanpa semua itu, dan perebutan kendali atasnya akan menentukan masa depan
Pernyataan bahwa “beton mengungguli sebagian besar bahan lain” memang benar
Menurut Wikipedia, beton adalah zat kedua yang paling banyak digunakan di dunia setelah air
Saya sedang membaca artikel Wikipedia setelah menyadari bahwa beton begitu umum tetapi saya belum pernah benar-benar memikirkannya, dan mengejutkan bahwa hal seperti ini bisa terjadi
Sepertinya perlu dilihat juga apakah ini berdasarkan massa atau volume
Jika artikel ini menarik, Material World: A Substantial Story of Our Past and Future sangat layak dibaca
Itu salah satu buku paling membuka wawasan yang saya baca dalam beberapa tahun terakhir
Ketika saya berlibur ke Vietnam beberapa tahun lalu, pengerukan pasir di Sungai Mekong jelas tampak seperti bisnis besar
Saya bisa melihat kapal-kapal penuh pasir berlayar menyusuri sungai, dan meski saya dengar seharusnya itu dilindungi, tampaknya tidak ada yang menghentikannya
Tampaknya ada cukup banyak korupsi di Vietnam, dan saya dengar akibat erosi dari pengerukan, rumah-rumah runtuh masuk ke sungai