Merkurii: Penggunaan, Produksi, dan Dampak Lingkungan

Latar Belakang

Merkurii (Hg) adalah logam cair padat, berwarna perak yang telah digunakan sejak kuno untuk properti uniknya. Secara historis dihargai untuk bergabung dengan emas dan perak, perannya meluas selama Gold Rush California abad kesembilan belas, ketika tambang biji merkuri ditambang secara luas. Saat ini, aplikasi merkuri sebagian besar terbatas pada produksi klorin dan soda kaustik, serta perangkat listrik tertentu seperti lampu fluoresen dan lampu uap merkuri.

Bukti arkeologis menunjukkan merkuri ada di makam Mesir sekitar 1500 SM, kemungkinan untuk penggunaan kosmetik atau obat. Filsuf Yunani Aristotle menjelaskan pemrosesan cinnabar pada tahun 350 SM, dan Romawi menciptakan istilah “hydrargyrum” (perak cair), asal dari simbol kimia Hg.

Pada abad keen belas, merkuri digunakan untuk mengekstrak perak dari biji, dan pada tahun 1643 Torricelli memperkenalkan barometer merkuri. Penemuan berikutnya termasuk termometer merkuri (Fahrenheit, 1714) dan, pada tahun 1828, plomb amalgam gigi pertama—meski kekhawatiran mengenai toksisitas membatasi adopsi hingga tahun 1895 ketika G. V. Black menunjukkan keamanan.

Selama abad ke-20, merkuri muncul dalam baterai, cat, peledak, lampu, obat-obatan, fungisida, pestisida, dan berbagai proses manufaktur (kertas, fil, kaca, plastik). Pada tahun 1980-an, kesadaran yang meningkat mengenai bahaya kesehatan dan lingkungan merkuri memicu penurunan tajam dalam penggunaan. Di Amerika Serikat, penggunaan baterai turun ke <5 % dari tingkat 1988 pada tahun 1992, dan penggunaan perangkat listrik turun 50 % selama periode yang sama. Cat, fungisida, dan pestisida telah dilarang di seluruh negeri, sementara penggunaan merkuri dalam produksi kertas, fil, dan kaca telah dihentikan secara sukarela.

Produksi global kini terbatas pada sekelompok negara dengan regulasi lingkungan yang lebih longgar. Spanyol berhenti menambang pada tahun 1989; Amerika Serikat juga telah berhenti dari pertambangan primer, meski jumlah kecil dipulihkan selama pemurnian emas untuk mengurangi kontaminasi. Pada tahun 1992, Cina, Rusia (mantan USSR), Meksiko, dan Aljazair adalah produsen terkemuka.

Bahan Baku

Merkurii jarang ditemukan dalam bentuk elemen; ia hampir selalu diekstrak dari biji. Biji yang paling umum adalah cinnabar (HgS), tetapi mineral lain termasuk corderoite (Hg₃S₂Cl₂), livingstonite (HgSb₄S₈), montroydite (HgO), dan calomel (HgCl). Biji terbentuk di bawah tanah ketika solusi yang kaya mineral naik ke permukaan, sering di batang yang rusak dan pecah pada kedalaman antara 1 m dan 1000 m.

Situs tambang historis dan limbah dari operasi lama yang kurang efisien juga berkontribusi sebagai sumber sekunder merkuri.

Proses Manufaktur

Ekstraksi telah tetap tidak berubah sejak zaman Aristotle. Biji cinnabar dihancurkan, dipanaskan, dan uap merkuri yang dilepaskan didinginkan dan dikondensasi. Hampir 95 % merkuri dapat dipulihkan dengan metode ini.

Pertambangan

Deposit cinnabar biasanya dekat permukaan; sekitar 90 % memerlukan pertambangan bawah tanah melalui terowongan, sementara 10 % dapat diekstrak dengan metode tambang terbuka.

• 1. Biji dilepaskan melalui pemboran dan peledakan atau oleh peralatan daya, lalu diangkut melalui konveyor, truk, atau kereta api.

Pemanggasan

Karena konsentrasi tinggi, cinnabar dapat diproses langsung. Biji dihancurkan dan digiling menjadi bubuk halus, lalu dipanaskan dalam tungku atau kil berputar. Pembakaran gas alami atau bahan bakar lain menyediakan panas, dan biji bereaksi dengan oksigen atmosfer untuk melepaskan sulfur dioksida, sementara uap merkuri naik.

• 2. Penggerusan: Cone crusher mengurangi ukuran biji.
• 3. Penggilingan: Pengurangan ukuran lebih lanjut menggunakan pabrik tongkat baja atau bola.
• 4. Pemanasan: Tungku atau kil berputar memberikan panas; uap merkuri dihasilkan.

Pengembunan

• 5. Buas panas, yang mengandung uap merkuri, sulfur dioksida, uap air, dan debu halus, melewati kondensor yang didinginkan air.
• 6. Merkurii mengembun terlebih dahulu (titik didih 675 °F/357 °C), memisahkan dari gas yang dieluarkan atau diobati.
• 7. Merkurii cair dikumpulkan; densitas tinggi menyebabkan kotoran mengambang sebagai gumpalan gelap, yang difilter. Merkurii yang dihasilkan ~99,9 % murni.

Pemurnian

Merkurii kelas komersial biasanya 99,9 % murni dan siap digunakan. Untuk aplikasi yang memerlukan kekerasan lebih tinggi, pemurnian lebih lanjut—filterasi mekanis, oksidasi kimiawi, atau pemurnian elektrolitik—digunakan. Metode yang paling umum adalah distilasi tiga kali, yang secara bertahap menghilangkan kotoran tersisa dan menghasilkan merkuri ultrapurn.

Pengiriman

• 9. Merkurii komersial diapik dalam flask besi cor atau baja (76 lb/34,5 kg masing-masing). Merkurii ultrapurn dikemas dalam wadah kaca atau plastik yang lebih kecil untuk pengiriman.

Kontrol Kualitas

Merkurii kelas prima (99,9 % kekerasan) diverifikasi melalui pemeriksaan acak untuk logam asing seperti emas, perak, dan logam dasar. Merkurii ultrapurn melalui distilasi tiga kali, diikuti oleh evaporasi atau analisis spektrografik untuk memastikan tidak ada kontaminan.

Efek Kesehatan dan Lingkungan

Merkurii adalah toksin yang kuat. Jalur paparan termasuk hirupan, pengelan, dan penyerapan kulit, dengan hirupan uap yang paling berbahaya. Paparan uap jangka pendek dapat menyebabkan kelemahan, getir, mual, muntah, dan diare; paparan jangka panjang menyebabkan gemetar, iritabilitas, insomnia, kebingungan, dan salivasi berlebihan.

Dalam pola makan tipikal, merkuri masuk ke tubuh terutama melalui konsumsi ikan, di mana bioakumulasi terjadi. Meskipun penyerapan usus terbatas, pengelan kronis dapat menghasilkan efek kumulatif.

Paparan industri—terutama di pertambangan, pengolahan biji, produksi klorin dan soda kaustik, dan penempatkan amalgam gigi—menimbulkan risiko signifikan bagi pekerja.

Pada tahun 1988, aktivitas manusia global melepaskan sekitar 24 juta lb (11 juta kg) merkuri ke udara, darat, dan air. U.S. Environmental Protection Agency (EPA) telah melarang banyak aplikasi merkuri dan menetapkan tujuan untuk mengurangi merkuri sampah komunal dari 1,4 juta lb (0,64 juta kg) pada tahun 1989 menjadi 0,35 juta lb (0,16 juta kg) pada tahun 2000 melalui pengurangan produk dan daur ulang.

Masa Depan

Sementara merkuri tetap menjadi bagian integral dari beberapa produk dan proses, penggunaan diharapkan akan terus menurun. Kemajuan dalam penanganan, daur ulang, dan penegakan regulasi bertujuan untuk meminimalkan rilis lingkungan dan risiko kesehatan yang terkait.