Aluminium (Al) adalah logam ringan, kuat, dan tahan korosi yang memainkan peran krusial dalam berbagai industri modern, mulai dari konstruksi, otomotif, hingga pengemasan. Keunikan sifatnya, seperti konduktivitas listrik dan termal yang baik, menjadikannya bahan yang tak tergantikan. Namun, bagaimana logam ringan ini diproduksi? Proses pembuatan aluminium adalah serangkaian tahapan kompleks yang dimulai dari bijih mentah hingga menjadi produk akhir yang siap pakai.
Secara alami, aluminium tidak ditemukan dalam bentuk murni di kerak bumi, melainkan terikat dalam senyawa mineral. Bahan baku utama untuk produksi aluminium adalah bauksit, sebuah bijih yang kaya akan aluminium oksida (alumina). Perjalanan panjang dari tambang bauksit hingga menjadi lempengan atau profil aluminium memerlukan energi besar dan teknologi canggih. Proses ini secara umum dibagi menjadi tiga fase utama: ekstraksi alumina dari bauksit, reduksi alumina menjadi aluminium mentah, dan tahap pemurnian serta fabrikasi.
Ilustrasi Skematis Proses Pembuatan Aluminium
Tahap pertama dalam pembuatan aluminium adalah memisahkan alumina murni dari bijih bauksit. Proses ini dikenal sebagai Proses Bayer. Bauksit yang telah ditambang kemudian dihancurkan dan dicampur dengan larutan natrium hidroksida (soda kaustik) panas di bawah tekanan tinggi.
Dalam proses ini, alumina bereaksi membentuk natrium aluminat yang larut, sementara kotoran seperti besi oksida dan silika tetap tidak larut. Campuran tersebut kemudian disaring untuk memisahkan larutan natrium aluminat dari residu padat yang disebut "lumpur merah" (red mud). Setelah penyaringan, larutan didinginkan, menyebabkan alumina murni mengkristal keluar dan dipisahkan. Kristal alumina (Al₂O₃) inilah yang kemudian dipanaskan dalam tanur kalsinasi untuk menghilangkan sisa air, menghasilkan bubuk alumina putih berkualitas tinggi.
Kualitas alumina sangat menentukan efisiensi pada tahap peleburan. Alumina yang dihasilkan harus memiliki kemurnian tinggi karena setiap ketidakmurnian dapat mengganggu proses elektrolisis selanjutnya dan mengurangi kualitas aluminium akhir.
Alumina murni (titik lelehnya sekitar 2050°C) tidak bisa dilebur secara langsung menggunakan metode konvensional karena memerlukan energi yang sangat besar. Solusinya adalah dengan menggunakan Proses Hall-Héroult. Dalam proses ini, alumina dilarutkan dalam kriolit (natrium aluminium fluorida) cair pada suhu sekitar 950°C dalam sel elektrolisis besar yang disebut "pot" atau sel peleburan.
Sel elektrolisis ini terdiri dari dua elektroda karbon besar: anoda (positif) dan katoda (negatif). Arus listrik searah (DC) dialirkan melalui larutan kriolit-alumina. Reaksi kimia yang terjadi adalah reduksi: ion aluminium (Al³⁺) bermigrasi ke katoda karbon, menerima elektron, dan tereduksi menjadi aluminium cair murni. Sementara itu, oksigen yang dilepaskan dari alumina bereaksi dengan anoda karbon, menghasilkan karbon dioksida (CO₂).
Aluminium cair yang terbentuk lebih padat daripada larutan kriolit, sehingga mengendap di dasar pot. Aluminium mentah ini kemudian secara periodik disedot keluar untuk diproses lebih lanjut. Proses peleburan ini sangat intensif energi, menjadikannya penentu utama biaya produksi aluminium.
Aluminium mentah yang keluar dari sel elektrolisis biasanya memiliki kemurnian sekitar 99,7%. Untuk memenuhi standar industri yang lebih ketat atau untuk aplikasi spesifik, diperlukan proses pemurnian tambahan (biasanya melalui elektrolisis yang lebih canggih). Setelah dimurnikan, aluminium sering kali dicampur dengan elemen lain (seperti magnesium, silikon, tembaga, atau seng) untuk membentuk paduan (alloy) yang memiliki sifat mekanik yang diinginkan, seperti kekuatan tarik yang lebih tinggi atau kemudahan pengecoran.
Tahap akhir adalah fabrikasi. Aluminium cair yang sudah dipadukan dituang ke cetakan untuk menghasilkan ingot (batangan besar). Ingot ini kemudian dapat diproses lebih lanjut melalui:
Kontrol ketat pada setiap fase—dari pemurnian bauksit hingga paduan akhir—memastikan bahwa produk aluminium yang dihasilkan memenuhi spesifikasi teknis yang dibutuhkan oleh pasar global.