Pemanfaatan Batubara

Ditinjau dari segi pemanfaatnya, batubara dapat dbagi menjadi golongan, yakni:

1. Batubara menjadi bahan bakar, disebut batubara bahan bakar ( streaming coal, fuel coal, atau energy coal)
2. Batubara bitumen untuk pembuat kokas, disebut batubara kokas (coking coal)
3. Batubara untuk dibuat bahan dasar energi lainnya, disebut batubara konversi (converion coal).

1. Batubara  untuk bahan bakar

Gambar 1. Batubara bahan bakar buat PLTU

Sebagai bahan bakar, batubara dapat dimanfaatkan untuk mengubah air menjadi uap didalam suatu ketel uap atau boiler PLTU, Pada hakikatnya, semua batubara itu dapat dibakar, tetapi dalam pemanfaatan sebagai bahan bakar tertentu perlu dipenuhi berbagai persyaratan tertentu pula. misalnya, sebagai bahan bakar PLTU diperlukan batubara yang mempunyai kandungan ash < 30%. Ketel yang memanfaatkan batubara harus dapat didesain agar bisa membakar batubara dengan kandungan ash lebih tinggi lagi, katakanlah 50%. Akan tetapi dengan kandungan ash yang demikian besar dapat menimbulkan banyak masalah dalam pengoperasianya. Bahkan pada pembakaran batubara yang mengandung ash < 30% pun masih banyak menimbulkan masalah pada ketel karena dapat menimbulkan erosi dan pergerakan pada tabung uap.

2. Batubara untuk Kokas

Kokas ialah residu padat yang tertinggal bila batubara dipanaskan tanpa udara sampai sebagian zat yang mudah menguapnya hilang. Batubara kokas adalah batubara yang bila dipanaskan tanpa udara sampai suhu cukup tinggi akan menjadi lunak, terdevolatilisasi, mengembang dan memadat kembali membentuk material yang porous. Material ini merupakan padatan kaya karbon yang disebut dengan kokas.

Kebanyakan kokas digunakan dalam pembuatan besi dan baja karena memberikan energi panas dan sekaligus bertindak sebagai zat pereduksi (reductor) terhadap bijih besi yang dikerjakan didalam tanur suhu tinggi atau tungku pembakaran (blast furnace). Kokas untuk keperluan tersebut, umumnya padat dan relatif kuat, dihasilkan dari batubara tertentu, baik tunggal maupun campuran, dalam oven kokas (coke oven). Residu hasil karbonisasi yang merupakan material serbuk yang tidak berlubang - lubang atau massanya menggumpal disebut char. Bahan ini dapat dibuat briket dan digunakan sam seperti kokas atau langsung dipakai sebagai elektroda karbon.

Gambar 2. Batubara dalam bentuk briket

3. Batubara  konversi

Batubara konversi ialah batubara yang dimanfaatkan tidak sebagai bahan bakar padat, malainkan energi yang kandungannya disimpan dalam bentuk lain,yakni gas dan cairan. Pengubahan batubara dapat dilakukan melalui dua cara, yaitu melalui pembuatan gas atau gasifikasi (gasification) dan pencairan batubara atau likuifaksi (coal liquefaction).

Dalam proses gasifikasi, semua zat oragnik dalam batubara diubah kedalam bentuk gas, terutama karbon monoksida, karbon dioksida, dan hidrogen. Gas - gas ini kemudian dapat pula diubah menjadi bahan - bahan kimia, seperti pupuk dan metanol.

Proses likuifikasi bertujuan mengubah batubara menjadi minyak. Penelitian yang dilakukan  oleh SASOL di Afrika Selatan yang telah berhasil mengubah batubara menjadi minyak (gasolin, diesel, jet fuel), gas, maupun bahan kimia lain melalui pembuatan gas. Cara langsung ialah dengan menghidrogenasikan batubara (rasio atom hidrogen/karbon = 0,7) sehingga menjadi minyak (rasio atom hidrogen / karbon >1,2).

Gambar 3. Proses batubara konversi

Daftar Pustaka

BOYD, R (1987), Fly ash collection, UNDP Coal Technology Course, Institute Coal of Research, Newcastle, Australia, 1987

EDITOR OF POWER (1974), Power from Coal, A special report, Fuel, 1974

MUCHJIDIN (2006), Pengendalian mutu dalam industri batu bara. Penerbit ITB, Bandung,2006

Proses Pembentukan Batubara

Gambar 1. Alur  proses genesa batubara

Batubara adalah sedimen (padatan) yang dapat terbakar, terbentuk dari sisa tumbuhan yang terhumifikasi, berwarna coklat sampai hitam yang selanjutnya terkena proses fisika dan kimia yang berlangsung selama jutaan tahun hingga mengakibatkan pengkayaan kandungan C (Wolf, 1984 dalam Anggayana 2002).

Cook (1999) menerangkan bahwa batubara berasal dari sisa tumbuhan yang terakumulasi menjadi gambut yang kemudian tertimbun oleh sedimen, setelah pengendapan terjadi peningkatan temperatur dan tekanan yang nantinya mengontrol kualitas batubara.

Gambar 2. Klasifikasi kualitas batubara

Pembentukan tanaman menjadi gambut dan batubara melalui dua tahap, yaitu tahap diagenesa gambut (peatilification) dan tahap pembatubaraan (coalification). Tahap diagenesa gambut disebut juga dengan fase biokimia dengan melibatkan perubahan kimia dan mikroba, sedangkan tahap pembatubaraan disebut juga dengan fase geokimia atau tahap fisika-kimia yang melibatkan perubahan kimia dan fisika serta batubara dari lignit sampai antracit (Cook, 1982)

• Fase Biokimia (Diagenesa)

Tingkatan  biokimia (atau biogenetik) daripada metamorfisme organik adalah aksi orgasnisme hidup, khususnya dominan bakteri. Bakteri yang berperan yaitu bakteri aerob dan bakteri anaerob serta jamur, Bakteri aerob menguraikan unsur karbon (C), nitrogen (N) dan karbon dioksida (CO2) pada material tumbuhan, sedangkan bakteri anaerob menguraikan unsure hidrokarbon (CH), asam (acid) serta alkohol (C2H5OH) pada material tumbuhan, proses ini berlangsung di bawah permukaan.

Dalam pembentukan batubara, material tanaman mengalami proses penggambutan dan proses pembentukan humin terhadap humic matter. Komposisi microbiologi tidak dapat terjadi di atas  temperatur tertentu (> ± 800C). Proses ini berlangsung pada kedalaman satu sampai sepuluh meter dibawah permukaan.

• Fase Geokimia (Metamorfisma)

Fase geokimia (fase ini tidak ada lagi aktivitas organism seperti bakteri, tetapi didominasi oleh pengaruh peningkatan temperatur dan tekanan, disebabkan oleh peningkatan kedalaman penimbunan unsur organik di bawah tutupan sedimen (sedimentary overburden). Batas dari fase tersebut yaitu pada kedalaman lebih dari sepuluh meter, tetapi bisa dikatakan reaksi berakhir pada tingkat gambut dan aksi geokimia menjadi agen utama pada tingkat brown-coal dan hard-coal.

Pada tahapan geokimia, terjadi peningkatan rank pada batubara mulai dari lignite sampai pada tahap anthracite, seiring dengan kenaikan rank, maka terjadi pula kenaikan unsur karbon, nilai reflectan (Rmax) dan CV (Caloric Value) atau nilai kalori, serta terjadi penurunan kandungan air (H2O), Vollatil Matter (VM), Hidrogen (H) dan Oksigen (O). Nilai Kalori batubara bergantung pada peringkat batubara. Semakin tinggi peringkat batubara, semakin tinggi nilai kalorinya. Pada batubara yang sama Nilai kalori dapat dipengaruhi oleh moisture dan juga Abu. Semakin tinggi moisture atau abu, semakin kecil nilai kalorinya. Kandungan karbon secara sesuai pada rank batubara yaitu: Gambut (55% C), Lignite (60% C), Sub-bituminous (70%), Bituminous (80% C) dan Anthracite (95% C)

Ditinjau dari cara terbentuknya, batubara dapat dibedakan menjadi batubara ditempat (insitu) dan batubara yang bersifat apungan (drift).

1. Teori Insitu :

Bahan – bahan pembentuk lapisan batubara terbentuk ditempat dimana tumbuh – tumbuhan asal itu berada. Dengan demikian setelah tumb mati, belum mengalami proses transportasi segera tertutup oleh lapisan sedimen dan mengalami proses coalification.

Ciri :

• Penyebaran luas dan merata
• Kualitas lebih baik, contoh Muara Enim

2. Teori Drift:

Bahan2 pembtk lapisan batubara terjadi ditempat yang berbeda dengan tempat tumbuhan semula hidup dan berkembang. Dengan demikian tumbuhan yang telah mati mengalami transportasi oleh media air dan terakumulasi disuatu tempat, tertutup oleh lapisan sedimen dan mengalami coalification.

Ciri :

• Penyebaran tidak luas tetapi banyak
• kualitas kurang baik (mengandung pasir pengotor), contoh pengendapan delta di aliran sungai mahakam

Batubara ditempat terbentuk di tempat tumbuhan itu terbentuk, mengalami proses dekomposisi dan tertimbun dalam waktu yang cepat, batubara ini dicirikan dengan adanya bekas –bekas akar pada seat earth serta memiliki kandungan pengotor yang rendah, sedangkan batubara apingan terbentuk dari timbunan material tanaman yang telah mengalami perpindahan selanjutnya terdekomposisi dan tertimbun, pada batubara ini tidak dijumpai bekas-bekas akar pada seat earth dan memiliki kandungan pengotor yang tinggi.

Diessel (1992, dalam Mendra, 2008) menyatakan enam parameter yang mengendalikan pembentukan endapan batubara, yaitu : adanya sumber vegetasi, posisi muka air tanah, penurunan yang terjadi dengan pengendapan, penurununan yang terjadi setelah pengendapan, kendali lingkungan geoteknik endapan batubara dan lingkungan pengendapan terbentuknya batubara.

Daftar Pustaka

http://semangatgeos.blogspot.co.id/2012/04/genesa-batubara.html

https://achmadinblog.wordpress.com/2010/05/21/pembentukan-batubara/

Anggayana, K., 2002 : Genesa Batubara, Departemen Teknik Pertambangan, FIKTM, Institut Teknologi Bandung.

Cook, C. Alan., 1999, Coal Geology and Coal Properties. Keira Ville Konsultants. Australia.

Tentang Batubara

Banyak sekali definisi mengenai batubara yang telah dikemukakan dalam referensi, salah satunya berbunyi; "batubara adalah suatu batuan sedimen organik yang berasal dari penguraian sisa berbagai tumbuhan yang merupakan campuran yang heterogen antara senyawa organik dan zat anorganik yang menyatu dibawah bebab strata yang menghimpitnya".  

Pada tahun 1913, dalam sebuah seminar di Edinburgh, Skotlandia, dilontarkan satu pertanyaan yang berbunyi "Apakah batubara itu?"
Kini, setalah lebih dari seratus tahun ilmu perbatubaraan berkembang, kita dapat menjawab setelah mempelajari sifat fisika dan kimianya. Jawabannya adalah sebagai berikut:

"Batubara adalah satuan batuan sedimen tersusun atas unsur zat karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen, dan sulfur sebagai unsur tambahan. Zat lain, yaitu senyawa anorganik pembentuka ash tersebar sebagai partikel zat mineral terpisaah - pisah di seluruh senyawa batubara. Beberapa jenis batubara meleleh dan menjadi plastis apabila dipanaskan, tetapi meninggalkan residu yang disebut kokas. Batubara dapat dibakar untuk membangkitkan uap atau dikarbonisasikan untuk membuat bahan bakar cair atau dihedrogenasikan untuk membuat metan. Gas sintetis atau bahan bakar berupa gas dapat diproduksi sebagai produk utama dengan jalan gasifikasi sempurna dari batubara dengan oksigen dan uap atau udara dan uap." (Elliott, 1981).

Profil salah satu batubara produksi tambang.

Definisi yang lengkap ini mencakup beberapa aspek batubara, yaitu:

• Batubara termasuk batuan sedimen.

• Batubara adalah suatu senyawa yang heterogen.

• Batubara terdiri dari unsur - unsur utama: karbon, hidrogen dan oksigen; serta unsur - unsur tambahan; belerang (sulfur) dan nitrogen.

• Batubara mengandung zat mineral, suatu senyawa yang anorganik.

• Beberapa jenis batubara tertentu dapat diubah menjadi kokas metalurgi.

• Beberapa jenis batubara cocok untuk dimanfaatkan sebagai bahan bakar pembangkit uap di PLTU.

• Beberapa jenis batubara tertentu dapat diubah bentuknya menjadi zat cair dan gas.

Kondisi batubara ditambang yang siap olah.

 Pustaka

MUCHJIDIN (2006), Pengendalian mutu dalam industri batu bara. Penerbit ITB, Bandung,2006