Artikel


Coal Water Fuel

diposting pada tanggal 30 Des 2010 18.15 oleh Siswanto Tantular   [ diperbarui11 Apr 2013 23.11 ]

Peningkatan peran batubara sebagai penyedia energy alternative terus dilakukan, hal ini telah mendorong dilakukannya penelitian dengan bahan utama batubara yang semula dalam bentuk padat menjadi bahan cair. Rekayasa tersebut telah menghasilkan coal oil mixture (COM) coal water fuel (COF) dan teknologi pencairan batubara.

1. COAL OIL MIXTURE (COM)

Pada saat krisis minyak terjadi, para ahli berusaha menemukan bahan bakar yang dapat mengganti bunker c oil atau fuel no. 6. Penemuan ini tidak hanya didasarkan pada kemampuan teknologi saja namun harus dibuktikan secara ekonomis bahwa bahan bakar pengganti ini memang ekonomis lebih murah dari bunker C. oil. Salah satu penemuan ini adalah coal oil mixture (COM). Beberapa proses dilakukan sebagai berikut :

 

a. Proses ultrasonic

Proses ini dikembangkan oleh Coal liquid international of USA dengan prinsip dasar sebagai berikut :

Batubara digerus dalam pulverizer sampai ukuran 2000 mesh. Dengan komposisi batubara gerus 50%, bunker C oil 40% dan air tawar 10%, dimasukan dalam mixing tank dan diaduk. dipergunakan air karena air mempunyai kemampuan pembakaran (combustion capability). Adukan COM ini belum stabil, oleh sebab itu dialirkan melalui ultrasonic device yang dikembangkan. Ultrasonic berfungsi untuk melepas molekul air dari batubara kemudian diselimuti oleh bunker C oil.

Didalam alat ultrasonic, butiran-butiran sangat kecil, sehingga tidak terjadi agresi pada butiran-butiran itu. Setelah melalui proses ultrasonic, COM yang dihasilkan menjadi stabil dan dapat disimpan dalam tangki penyimpanan yang dilengkapi dengan pemanasan automatis (automatic heating) dengan temperature T = 60C. Proses stabilisasi yang dilakukan oleh alat ultrasonic ini biayanya sangat minimum, kurang dari satu sen dollar per million BTU.

Ini dapat memecahkan masalah bahan bakar yang menunjukan stabilitas statis dan stabilitas dinamis. Stabilitas statis adalah kemampuan campuran itu (COM) untuk tetap homogen, baik ketika ditransport ataupun ketika dalam penyimpanan sampai diperlukan. Stabilitas dinamis adalah ketentuan retensi bahan bakar (COM) ketika mengalir melalui pipa pembakar.

 

b. Proses Umum

Pada proses ini batubara yang sudah digerus, Bunker C Oil, air dan additive (zat penambah) diaduk secara mekanis didalam tangki campur (mixing tank) dengan cara agitasi. Adukan yang selesai dan sudah stabil dialirkan ketangki penyimpan.


Additive ini berupa cairan (surface active agent = SAA). molekul surface active agent ini pada satu sisi bersifat hydrophotic. Sifat SAA ini seperti sabun, disatu pihak molekul sabun dapat membersihkan minyak dari permukaan, tetapi juga dapat berbusa dengan air, kedua sifat ini bekerja bersamaan. Sabun memang mempunyai sifat hydropholic dan hydrophotic. Molekul SAA beroperasi pada interface antara molekul minyak dan air, antara minyak dan batubara. Tanpa SAA interfacenya tidak akan stabil setelah dengan SAA interfacenya menjadi stabil.


c. Proses Penggilingan Basah

Dalam proses ini batubara tidak perlu digerus, melainkan raw coal, bersama-sama bunker C oil, air ditambah additive active agent (SAA) digiling dalam ballmill. COM yang sudah stabil dialirkan ke tangki penyimpanan. Perbedaan pokok antara COM boiler dan B/C oil boiler adalah :

1. Fuel feeding equipmentnya berbeda

2. Struktur pembakar (burner) juga berbeda

Boiler harus ditambah peralatan kantong filter untuk menampung abu yang dihasilkan oleh batubara didalam COM. Pada percobaan dengan COM ini masih didapatkan masalah-masalah antara lain :

*) Abu yang terbentuk hasil pembakaran COM

*) Nozzle burnernya cepat aus, lubangnya cepat besar

Diujung-ujung lubang selalu terdapat kerak yang berwarna hitam, juga didalam pipa burner selalu mengendap zat yang berwarna putih, diduga SiO2, nozzle burner ini ada tujuh dan harus dibersihkan setiap hari sekali.

COM tidak menyebabkan polusi, abu hasil pembakaran diboiler ditampung dibawah boiler, sedangkan fly ashnya ditutup dengan flute gas kekantong filter. COM demonstration plant yang di Incon Korea lebih menyukai bituminous coal yang tinggi nilai kalornya, rendah kadar abunya <4% dan volatile matter (VM) masih dapat ditolerir sampai 45%. Bila VMnya tinggi, maka ketika terjadi penggerusan batubara, dialirkan udara yang bebas O2 dalam air heater. Nilai ekonomis penggunaan COM ini tergantung pada harga minyak.


2. COAL WATER FUEL (CWF)

Seperti diketahui minyak tanah, solar dan bensin dapat diperoleh dengan proses konversi encairan batubara. Bahan bakar gas dapat diperoleh dengan proses gasifikasi batubara. Salah satu proses yang sederhana adalah modifikasi batubara menjadi suatu campuran batubara yang bersifat cair yaitu coal water fuel dapat menggantikan minyak bakar yang merupakan salah satu produk minyak bumi.

a. BAHAN BAKU CWF

Sebagai bahan baku yang dipergunakan batubara yang mempunyai nilai kalor tinggi (kurang lebih 7.000 kcal/kg) sebagai kompensasi pemakaian air sehingga nilai kalor CWF yang diperoleh cukup tinggi pula. Bahan baku batubara jenis bitumen dengan nilai kalor tinggi dan kandungan air bawaan (inherent moisture)yang rendah disarankan sehingga kendala rendahnya nilai kalor CWF yang diperoleh dapat diatasi. Sebetulnya dapat pula dipergunakan sub bitumen ataupun lignit. Tetapi kedua jenis tersebut mempunyai kandungan air bawaan yang tinggi sehingga CWF yang dihasilkan akan mempunyai nilai kalor yang rendah. Untuk mengatasi hal tersebut harus dilakukan pengeringan pada suhu dan tekanan tinggi.

Persyaratan bahan baku CWF adalah ;

1. Kadar abu yang rendah

2. Kandungan zat terbang lebih besar dari 20%

3. Angka HGI harus tinggi

4. Fouling dan slagging indeks yang rendah

5. Kandungan belerang kurang dari 1 %


Di samping tidak mencemari udara, kadar abu harus rendah untuk mengurangi ongkos modifikasi tungku pada pembuangan abu dasar (bottom ash). Kandungan zat terbang >20 % untuk mempermudah penyalaan. Didalam pembuatan CWF mempergunakan batubara halus (-75 mikron) maka diperlukan penggilingan. Oleh sebab itu angka HGI harus tinggi untuk mengurangi ongkos giling. Titik leleh abu harus tinggi untuk mengindarkan pengendapan abu yang mudah meleleh pada bagian dalam tungku (boiler). Terjadinya fouling dan slagging dapat menghentikan operasi, oleh sebab itu fouling dan slagging perlu dibersihkan untuk mengembalikan alih panas yang tinggi. Indeks fouling dan slaging dipengaruhi oleh kandungan alkali dan belerang dalam abu. Disamping itu kandungan belerang harus rendah untuk mencegah pencemaran lingkungan dan korosi bagian dalam boiler.

 

b. ADITIF

Aditif adalah bahan yang ditambahkan kedalam campuran CWF dan berfungsi untuk menambah kestabilannya, artinya butiran batubaranya tidak mengendap dalam waktu yang lama (2 bulan atau lebih). Adapula aditif yang berfungsi untuk mendispersikan butiran batubara tersebut. Penambahan aditif berkisar antara 0,1 sampai 1,5 tergantung macam aditifnya. Dari hasil penelitian disimpulkan bahwa aditif yang baik berupa surfactant (reagen pengaktif permukaan butir) yang dapat terdiri dari surfactant ionik (anionik atau kationik) dan surfactant non-ionik. Ada pula adiktif lain yang fungsinya untuk membuat campuran yang bersifat emulsi dan stabil. Karena jenis surfactant ini banyak variasinya,maka diperlukan penelitian khusus yang cocok untuk batubara yang sedang dipakai unuk bahan baku CWF. Persyaratan aditif yang baik ialah harus efektif, ikut terbakar dalam proses pembakaran dan murah.

 

c. PEMBUATAN CWF

Teknologi pembuatan CWF termasuk sederhana terutama apabila memakai bahan baku batubara yang mempunyai nilai kalor tinggi (kurang lebih 7.000 kcal/kg). Batubara yangmempunyai kadar abu rendah (<10%) digerus menjadi 10 mm dan kemudian digiling dengan ballmill. Penggilingan dilakukan dengan konsentrasi padatan tinggi (kurang lebih 70% batubara). Hasil gilingan dilakukan pada suatu pemisah ukuran (size classifier) pada ukuran pemisah 75 mikron. Ukuran lebih besar 75 mikron diteruskan kealat pengurangan air (dewatering) apabila diperlukan.

Ukuran partikel terbesar batubara tidak terpaku pada 75 mikron saja, dapat juga lebih besar atau halus tergantung dari jenis batubaranya. Besarnya konsentrasi campuran pada pengadukan (mixing) ditentukan pada waktu optimasi skala laboratorium sebelumnya. Untuk batubara dengan mutu tinggi, proses pembuatan CWF dapat lebih sederhana. Setelah penggilingan dapat langsung dilakukan pengadukan dimana pada tahap ini aditif ditambahkan. Pada batubara tingkatan rendah dengan kandungan air bawaan tinggi perlu dilakukan pengeringan lebih dahulu pada suhu tinggi. Pengadukan berlangsung hanya dalam waktu beberapa menit dengan putaran tinggi (>6000) dan menghasilkan kestabilan yang tinggi (> 2 bulan).

 

3. TEKNOLOGI PENCAIRAN BATUBARA

Pada suatu saat kebutuhan tidak dapat bergantung pada minyak dan gas bumi, karena cadangannya cenderung menurun, apabila tidak ditemukan cadangan baru. Untuk menghemat penggunaan bahan bakar tersebut ditingkatkan penggunaan batu bara sebagai salah satu sumber energi alternatif. Untuk hal tersebut dicoba melakukan pencairan batu bara. Proses pencairan batubara dipilih proses hidrogenasi (pencairan batubara secara langsung) dengan memilih batubara yang mempunyai kadar abu rendah (<10 %). Percobaan dilakukan pada batu bara yang berasal dari sumatra selatan (banjarsari dan kungkilan) dalam suatu autoclave yang berkapasitas 250 cc.

a. Prinsip Kerja

Batubara + 40 gram, katalis + 0,40 gram (CoMo) ditambah 60 gram tar oil fraction, dimasukkan kedalam autoclave. Gas hidrogen dialirkan kedalam autoclave dengan tekanan 150 bar, kemudian dipanaskan sambil digoyang hingga dicapai suhu konstan di mana tekanan gas akan turun. Gas yang dihasilkan dianalisis untuk menghitung konversi batubara menjadi larutan diperhitungkan dari larutan yang dihasilkan.

b. Hasil yang diperoleh :

Konversi batubara banjarsari 98,50%

Kungkilan 92,50%.

Gas yang dihasilkan dari penelitian ini didapatkan macam dan prosentase volume yang berbeda dari hasil pencairan batubara yang berasal dari banjarsari dan kungkilan. Hasil penelitian awal ini memberikan harapan kemungkinan melakukan pencairan batubara dalam skala industri.

 

(Sumber: Batubara & Gambut, Ir. Sukandarrumidi, MSc. Ph.D)

Kegunaan abu batu bara

diposting pada tanggal 21 Des 2010 01.29 oleh Siswanto Tantular   [ diperbarui18 Jan 2012 19.20 ]

Salah satu produk samping dari hasil pembangkitan tenaga listrik PLTU batubara adalah abu batubara. Pada awalnya abu ini merupakan limbah yang tidak bisa dimanfaatkan lagi, tetapi setelah dikaji lebih jauh ternyata abu batubara dapat dimanfaatkan karena berbentuk partikel halus amorf dan bersifat Pozzolan dan dapat bereaksi dengan kapur pada suhu kamar dengan media air dan membentuk senyawa yang bersifat mengikat.

Abu batubara yang dihasilkan oleh Unit Bisnis Pembangkit Suralaya yang mempunyai total kapasitas terpasang dari pembangkit 3400 MW, adalah 1200 ton perhari dengan kehalusan 200 mesh.

Kandungan unsur yang ada didalamnya adalah :

KANDUNGAN

PROSENTASE

Silica

51,82 %

Alumina

30,98%

Hematid

4,93%

Kapur

4.66%

Magnesium

1,52%

Sulfat

1,51%

Carbom Content

1,52%

Total Alkali

1,42%

Dari hasil penelitian, abu batubara tersebut dapat dimanfaatkan dengan matriks sebagai berikut:

·    Cement
Portlant clinker, portland filler, blast furnace cement filler, slag filler preparation, activated flag cement

·    Concrete
Concrete mortar, plaster mortar, masonry mortar, foam concrete, dry mix, fly ash sand,concrete road, concrete product (flag stone, paving stone, kerb stone, sewer pipe / pit, pile)

·    Ceramics
Paving stone, brick, roof tiles, porous tiles, polysil tiles, ceramic tiles & paver blocks.

·    Civil Engineering Application
Asphalt filler, road stabilization subbasis, banks, dikes, Industrial area, Hydraulic engineering, road construction, slopes, ramps, approach road, concreted road.

·    Lime
Sand lime / calsium silicate brick, Insulation material, Cellulare concrete, Gascon, Mansory mortar, Sewage sludge stabilizer.

·    FGD Gypsum
Indoor wall blocks, cardboard / fibreboard self levelling floors, retarding agent

·    Miscellaneous
Zeolite synthesis

·    Synthetic Artificial
Aardilite, a lime bound artificial gravel, Lytag, asintered light weight systhetic gravel.

·    Upgrading Technique
Calcining, sintering, windsifting, sleving, screening, grinding, milling, mixing blending, drying, micronising.

·    Low Added Value.
Use on agricultural land as fertilizer, land reclemation for building, aplication in large infrastructural work, mine back filling, rehabilitation of un controolled land fills.

Dari matriks pemetaan pemanfaatan abu batubara, apa yang dapat kami berikan ?
Bila usaha anda bergerak di bidang konstruksi bangunan, maka abu dari kami dapat mereduksi cost produksi anda hampir 20% dari total cost anda.

Bila anda bergerak di industri semen PPC, maka abu dari kami akan mengurangi cost produksi anda dan menjadikan produk semen PPC anda menjadi lebih kuat dan bermutu tinggi.

Bila anda bergerak di industri beton ringan (light weight concrete) maka abu dari kami akan mereduksi cost produksi anda dan membuat mutu produk anda meningkat karena permukaan produk menjadi lebih halus dan kuat.

Bila anda bergerak di industri mortar atau semen siap saji maka produk abu dari kami dapat mereduksi cost produksi anda dan membuat mortar anda menajdi lebih bermutu dengan daya rekat yang kuat serta permukaan yang halus.

Bila anda bergerak di industri keramik berat seperti genteng, batako, casting, con block, batubata dll, maka produk abu dari kami adalah solusi untuk mereduksi cost produksi dan membuat mutu produk meningkat karena kekerasan dan kehalusan permukaan produk anda.

Berikut beberapa bentuk produk yang dihasilkan oleh Koperasi Rusamas Suralaya dengan menggunakan abu batubara PLTU Suralaya :

·    Conblok Merah

·    Conblock Abu-abu

·    Conblock Berlian

·    Conblock Segi enam

·    Bata Beton penganti bata merah

·    Batako

Cara terbentuknya batubara

diposting pada tanggal 21 Des 2010 01.13 oleh Siswanto Tantular   [ diperbarui18 Jan 2012 19.19 ]

Batubara terbentuk dengan cara yang sangat kompleks dan memerlukan waktu yang lama (puluhan sampai ratusan juta tahun) dibawah pengaruh fisika, kimia dan keadaan geologi. Untuk memahami bagaimana batubara terbentuk dari tumbuh-tumbuhan perlu diketahui dimana batubara terbentuk dari tumbuh-tumbuhan perlu diketahui dimana batubara terbentuk dan faktor-faktor yang akan mempengaruhinya serta bentuk lapisan batubara.

Tempat Terbentuknya Batubara

Ada 2 macam teori yang menyatakan tempat terbentuknya batubara, yaitu :

A. Teori Insitu

Teori ini menyatakan bahwa bahan-bahan pembenrtuk lapisan batubara terbentuknya ditempat dimana tumbuh-tumbuhan asal itu berada. Dengan demikian setelah tumbuhan tersebut mati, belum mengalami proses transportasi, segera tertimbun oleh lapisan sedimen dan mengalami proses coalification. Jenis batubara yang terbentuk dengan cara ini mempunyai penyebaran luas dan merata, kualitasnya lebih baik karena kadar abunya relatif kecil, Dapat dijumpai pada lapangan batubara Muara Enim (SumSel).
B. Teori Drift

Teori ini menyatakan bahwa bahan-bahan pembenrtuk lapisan batubara terbentuknya ditempat yang berbeda dengan tempat tumbuh-tumbuhan asal itu berada. Dengan demikian setelah tumbuhan tersebut mati, diangkut oleh media air dan berakumulasi disuatu tempat, segera tertimbun oleh lapisan sedimen dan mengalami proses coalification. Jenis batubara yang terbentuk dengan cara ini mempunyai penyebaran tidak luas tetapi dijumpai dibeberapa tempat, kualitasnya kurang baik karena banyak mengandung material pengotor yang terangkut bersama selama proses pengangkutan dari tempat asal tanaman ke tempat sedimentasi. Dapat dijumpai pada lapangan batubara delta Mahakam Purba, Kaltim.

Faktor yang Berpengaruh

Batubara terbentuk dengan cara yang kompleks dan memerlukan waktu yang lama (puluhan sampai ratusan juta tahun) dibawah pengaruh fisika, kimia ataupun keadaan geologi. Faktor yang berpengaruh pada pembentukan batubara, yaitu :

a. Posisi Geotektonik
Merupakan suatu tempat yang keberadaannya dipengaruhi gaya-gaya tektonik lempeng. Posisi ini mempengaruhi iklim lokal dan morfologi cekungan pengendapan batubara maupun kecepatan penurunannya.
b. Morfologi (Topografi
Morfologi dari cekungan pada saat pembentukan gambut sangat penting karena menentukan penyebaran rawa-rawa dimana batubara tersebut terbentuk.
c. Iklim

Kelembaban memegang peranan penting dalam pembentukan batubara dan merupakan faktor pengontrol pertumbuhan flora dan kondisi yang sesuai. Tergantung pada posisi geografi dan dipengaruhi oleh posisi geotektonik.
d. Penurunan

Dipengaruhi oleh gaya-gaya tektonik. Jika penurunan dan pengendapan gambut seimbang akan dihasilkan endapan batubara tebal.
e. Umur Geologi

Posisi geologi menentukan berkembangnya evolusi kehidupan berbagai macam tumbuhan. Dalam masa perkembangannya secara tidak langsung membahas sejarah pengendapan batubara dan metamorfosa organik. Makin tua umur batuan makin dalam penimbunan yang tejadi, sehingga terbentuk batubara yang bermutu tinggi. Tetapi pada batubara yang mempunyai umur geologi lebih tua selalu ada resiko mengalami deformasi tektonik yang membentuk struktur perlipatan atau patahan pada lapisan batubara.

f. Tumbuhan

Flora merupakan unsur utama pembentuk batubara. Pertumbuhan dari flora terakumulasi pada suatu lingkungan dan zona fisiografi dengan iklim dan topografi tertentu, merupakan faktor penentu terbentuknya berbagai type batubara.

g. Dekomposisi

Dekomposisi flora merupakan bagian dari transformasi biokimia dari organik merupakan titik awal untuk seluruh alterasi. Dalam pertumbuhan gambut, sisa tumbuhan akan mengalami perubahan baik secara fisik maupun kimiawi. Setelah tumbuhan mati, proses degradasi biokimia lebih berperan. Proses pembusukan (decay) akan terjadi oleh kerja mikrobiologi (bakteri anaerob). Bakteri ini bekerja dalam suasana tanpa oksigen menghancurkan bagian yang lunak dari tumbuhan seperti celulosa, protoplasma dan pati.

Dari proses diatas terjadi perubahan dari kayu menjadi lignit dan batubara berbitumen. Dalam suasana kekurangan oksigen terjadi proses biokimia yang berakibat keluarnya air (H2O) dan sebagian unsur karbon akan hilang dalam bentuk karbon dioksida (CO2), karbon monoksida (CO) dan methan (CH4). Akibat pelepasan unsur atau senyawa tersebut jumlah relatif unsur karbon akan bertambah. Kecepatan pembentukan gambut tergantung pada kecepatan perkembangan tumbuhan dan proses pembusukan. Bila tumbuhan tertutup oleh air dengan cepat, maka akan terhindar oleh proses pembusukan, tetapi terjadi proses disintegrasi atau penguraian oleh mikrobiologi. Bila tumbuhan yang telah mati terlalu lama berada di udara terbuka, maka kecepatan pembentukan gambut akan berkurang, sehingga hanya bagian keras saja tertinggal yang menyulitkan penguraian oleh mikrobiologi.

h. Sejarah sesudah pengendapan

Sejarah cekungan batubara secara luas bergantung pada posisi geotektonik yang mempengaruhi perkembangan batubara dan cekungan batubara. Secara singkat terjadi proses geokimia dan metamorfosa organik setelah pengendapan gambut.

i. Struktur cekungan batubara

Terbentuknya batubara pada cekungan batubara umumnya mengalami deformasi oleh gaya tektonik, yang akan menghasilkan lapisan batubara dengan bentuk tertentu.
j. Metamorfosa organik

Tingkat kedua dalam pembentukan batubara adalah penimbunan atau penguburan oleh sedimen baru. Pada tingkat ini proses degradasi biokimia tidak berperan lagi tetapi lebih didominasi oleh proses dinamokimia. Proses ini menyebabkan terjadinya perubahan gambut menjadi batubara dalam berbagai mutu. Selama proses ini terjadi pengurangan air lembab, oksigen dan zat terbang (seperti CO2, CO, CH4 dan gas lainnya) serta bertambahnya prosentase karbon padat, belerang dan kandungan abu. Perubahan mutu batubara diakibatkkan oleh faktor tekanan dan waktu. Tekanan dapat disebabkan oleh lapisan sedimen penutup yang sangat tebal atau karena tektonik.

Terbentuknya Lapisan Batubara Tebal

 Lapisan batubara tebal merupakan deposit batubara yang mempunyai nilai ekonomis tinggi. Salah satu syarat yang dapat membentuk lapisan batubara tebal adalah apabila terdapat suatu cekungan yang oleh karena beban pengendapan bahan-bahan pembentuk batubara diatasnya mengakibatkan dasar cekungan tersebut turun secara perlahan-lahan.
Cekungan ini umumnya terdapat didaerah rawa-rawa (hutan bakau) ditepi pantai. Dasar cekungan yang turun secara perlahan-lahan dengan pembentukan batubara memungkinkan permukaan air laut akan tetap dan kondisi rawa stabil. Apabila karena proses geologi dasar cekungan turun secara cepat, maka air laut akan masuk dalam cekungan sehingga menyebabkan kondisi rawa menjadi kondisi laut.
Akibatnya diatas lapisan pembentuk batubara akan terendapkan lapisan sedimen laut antara lain batugamping. Pada tahap selanjutnya akan terkumpul dan terendapkan bahan-bahan pembentuk batubara (sisa tumbuhan) diatas lapisan batu lempung (clystone). Demikian seterusnya sehingga terbentuk lapisan batubara dengan diselingi oleh lapisan antara yang berupa batu gamping dan batu lempung. Tidak jarang dijumpai lapisan batubara sering terbentuk lapisan antara yang berupa batulempung yang disebut dengan clayband atau clay parting.
Reaksi Pembentukan Batubara

Batubara terbentuk dari sisa tumbuhan mati dengan komposisi utama cellulose. Proses pembentukan batubara atau coalification yang dibantu oleh faktor fisika, kimia alam akan mengubah cellulose menjadi lignit, subbitumene dan antrasit. Reaksi pembentukan batubara adalah sebagai berikut :

5(C6H10O5) ------> C20H22O4 + 3 CH4 + 8 H2O + 6 CO2 + CO
cellulose lignit methan
Keterangan :

Cellulosa (zat organik) yang merupakan zat pembentuk batubara. Unsur C dalam lignit lebih sedikit dibanding bitumine. Semakin banyak unsur C lignit semakin baik mutunya. Unsur H dalam lignit lebih banyak ketimbang pada bitumene. Semakin banyak unsur H lignit makin kurang baik mutunya. Senyawa CH4 (methan) lignit semakin baik kualitasnya.
Gas-gas yang terbentuk selama proses coalification akan masuk dalam celah-celah vein batulempung dan ini sangat berbahaya. Gas methan yang sudah terakumulasi didalam celah vein, terlebih-lebih apabila terjadi kenaikan temperatur, karena tidak dapat keluar, sewaktu-waktu dapat meledak dan terjadi kebakaran. Oleh sebab itu mengetahui bentuk deposit batubara dapat menentukan cara penambangan yang akan dipilih dan juga meningkatkan keselamatan kerja
Bentuk Lapisan Batubara

Bentuk cekungan, proses sedimentasi, proses geologi selama dan sesudah proses coalification akan menentukan bentuk lapisan batubara. Dikenal beberapa bentuk lapisan batubara, yaitu :

a. Bentuk Horse Back

Bentuk ini dicirikan oleh perlapisan batubara dan batuan yang menutupinya melengkung kearah atas akibat gaya kompresi. Ketebalan kearah lateral lapisan batubara kemungkinan sama ataupun menjadi lebih kecil atau menipis.
b. Bentuk Pinch

Bentuk ini dicirikan oleh perlapisan yang menipis dibagian tengah. Pada umumnya dasar dari lapisan batubara merupakan batuan yang plastis misalnya batulempung, sedang diatas lapisan batubara secara setempat ditutupi oleh batupasir yang secara lateral merupakan pengisian suatu alur.
c. Bentuk Clay Vein

Bentuk ini terjadi apabila diantara 2 bagian deposit batubara terdapat urat lempung. Bentukan ini terjadi apabila pada satu seri deposit batubara mengalami patahan, kemudian pada bidang patahan yang merupakan rekahan terbuka terisi oleh material lempung ataupun pasir.
d. Bentuk Burried Hill

Bentuk ini terjadi apabila didaerah dimana batubara semula terbentuk terdapat suatu kulminasi sehingga lapisan batubara seperti terintrusi.
e. Bentuk Fault

Bentuk ini terjadi apabila didaerah dimana deposit batubara mengalami beberapa seri patahan. Keadaan ini akan mengacaukan didalam perhitungan cadangan, akibat adanya perpindahan perlapisan akibat pergeseran kearah vertikal
f. Bentuk Fold

Bentuk ini terjadi apabila didaerah dimana deposit batubara mengalami perlipatan. Makin intensif gaya yang bekerja pembentuk perlipatan akan makin kompleks perlipatan tersebut terjadi.

(sumber: Batubara & Gambut, Ir. Sukandarrumidi, MSc. Ph.D)

Mengenal batu bara

diposting pada tanggal 14 Okt 2009 23.16 oleh Siswanto Tantular   [ diperbarui18 Jan 2012 19.18 ]

Latar Belakang
 
Batubara merupakan salah satu sumber energi primer yang memiliki riwayat pemanfaatan yang sangat panjang. Beberapa ahli sejarah yakin bahwa batubara pertama kali digunakan secara komersial di Cina. Ada laporan yang menyatakan bahwa suatu tambang di timur laut Cina menyediakan batu bara untuk mencairkan tembaga dan untuk mencetak uang logam sekitar tahun 1000 SM. Bahkan petunjuk paling awal tentang batubara ternyata berasal dari filsuf dan ilmuwan Yunani yaitu Aristoteles, yang menyebutkan adanya arang seperti batu.
Abu batu bara yang ditemukan di reruntuhan bangunan bangsa Romawi di Inggris juga menunjukkan bahwa batubara telah digunakan oleh bangsa Romawi pada tahun 400 SM. Catatan sejarah dari Abad Pertengahan memberikan bukti pertama penambangan batu bara di Eropa, bahkan suatu perdagangan internasional batu bara laut dari lapisan batu bara yang tersingkap di pantai Inggris dikumpulkan dan diekspor ke Belgia.
Selama Revolusi Industri pada abad 18 dan 19, kebutuhan akan batubara amat mendesak. Penemuan revolusional mesin uap oleh James Watt, yang dipatenkan pada tahun 1769, sangat berperan dalam pertumbuhan penggunaan batu bara. Oleh karena itu, riwayat penambangan dan penggunaan batubara tidak dapat dilepaskan dari sejarah Revolusi Industri, terutama terkait dengan produksi besi dan baja,transportasi kereta api dan kapal uap.

Namun tingkat penggunaan batubara sebagai sumber energi primer mulai berkurang seiring dengan semakin meningkatnya pemakaian minyak. Dan akhirnya, sejak tahun 1960 minyak menempati posisi paling atas sebagai sumber energi primer menggantikan batubara. Meskipun demikian, bukan berarti bahwa batubara akhirnya tidak berperan sama sekali sebagai salah satu sumber energi primer. Krisis minyak pada tahun 1973 menyadarkan banyak pihak bahwa ketergantungan yang berlebihan pada salah satu sumber energi primer, dalam hal ini minyak, akan menyulitkan upaya pemenuhan pasokan energi yang kontinyu. Selain itu, labilnya kondisi keamanan di Timur Tengah yang merupakan produsen minyak terbesar juga sangat berpengaruh pada fluktuasi harga maupun stabilitas pasokan. Keadaan inilah yang kemudian mengembalikan pamor batubara sebagai alternatif sumber energi primer, disamping faktor – faktor berikut ini:

1. Cadangan batubara sangat banyak dan tersebar luas.
Diperkirakan terdapat lebih dari 984 milyar ton cadangan batubara terbukti (proven coal reserves) di seluruh dunia yang tersebar di lebih dari 70 negara. Dengan asumsi tingkat produksi pada tahun 2004 yaitu sekitar 4.63 milyar ton per tahun untuk produksi batubara keras (hard coal) dan 879 juta ton per tahun untuk batubara muda (brown coal), maka cadangan batubara diperkirakan dapat bertahan hingga 164 tahun. Sebaliknya, dengan tingkat produksi pada saat ini, minyak diperkirakan akan habis dalam waktu 41 tahun, sedangkan gas adalah 67 tahun. Disamping itu, sebaran cadangannya pun terbatas, dimana 68% cadangan minyak dan 67% cadangan gas dunia terkonsentrasi di Timur Tengah dan Rusia.
2. Negara2 maju dan negara – negara berkembang terkemuka memiliki banyak cadangan batubara. Berdasarkan data dari BP Statistical Review of Energy 2004, pada tahun 2003, 8 besar negara – negara dengan cadangan batubara terbanyak adalah USA, Rusia, China, India, Australia, Jerman, Afrika Selatan dan Ukraina
3. Batubara dapat diperoleh dari banyak sumber di pasar dunia dengan pasokan yang stabil.
4. Harga batubara yang murah dibandingkan dengan minyak dan gas.
5. Batubara aman untuk ditransportasikan dan disimpan.
6. Batubara dapat ditumpuk di sekitar tambang, pembangkit listrik, atau lokasi sementara.
7. Teknologi pembangkit listrik tenaga uap batubara sudah teruji dan handal.
8. Kualitas batubara tidak banyak terpengaruh oleh cuaca maupun hujan.
9. Pengaruh pemanfaatan batubara terhadap perubahan lingkungan sudah dipahami dan dipelajari secara luas, sehingga teknologi batubara bersih (clean coal technology) dapat dikembangkan dan diaplikasikan.

Melihat pemaparan di atas, dapat dimengerti bahwa peranan batubara dalam penyediaan kebutuhan energi sangatlah penting. Disini penulis tidak akan membahas lebih jauh tentang hal tersebut, tapi akan mengenalkan tentang batubara dan parameter umum yang menjadi penilaian kualitas batubara.

Pembentukan Batubara
Batubara adalah mineral organik yang dapat terbakar, terbentuk dari sisa tumbuhan purba yang mengendap yang selanjutnya berubah bentuk akibat proses fisika dan kimia yang berlangsung selama jutaan tahun. Oleh karena itu, batubara termasuk dalam kategori bahan bakar fosil. Adapun proses yang mengubah tumbuhan menjadi batubara tadi disebut dengan pembatubaraan (coalification).
Faktor tumbuhan purba yang jenisnya berbeda – beda sesuai dengan jaman geologi dan lokasi tempat tumbuh dan berkembangnya, ditambah dengan lokasi pengendapan (sedimentasi) tumbuhan, pengaruh tekanan batuan dan panas bumi serta perubahan geologi yang berlangsung kemudian, akan menyebabkan terbentuknya batubara yang jenisnya bermacam – macam. Oleh karena itu, karakteristik batubara berbeda –beda sesuai dengan lapangan batubara (coal field) dan lapisannya (coal seam).

Pembentukan batubara dimulai sejak periode pembentukan Karbon (Carboniferous Period) – dikenal sebagai zaman batu bara pertama – yang berlangsung antara 360 juta sampai 290 juta tahun yang lalu. Kualitas dari setiap endapan batu bara ditentukan oleh suhu dan tekanan serta lama waktu pembentukan, yang disebut sebagai ‘maturitas organik’. Proses awalnya, endapan tumbuhan berubah menjadi gambut (peat), yang selanjutnya berubah menjadi batu bara muda (lignite) atau disebut pula batu bara coklat (brown coal).

Batubara muda adalah batu bara dengan jenis maturitas organik rendah. Setelah mendapat pengaruh suhu dan tekanan yang terus menerus selama jutaan tahun, maka batu bara muda akan mengalami perubahan yang secara bertahap menambah maturitas organiknya dan mengubah batubara muda menjadi batu bara subbituminus (sub-bituminous).
Perubahan kimiawi dan fisika terus berlangsung hingga batu bara menjadi lebih keras dan warnanya lebih hitam sehingga membentuk bituminus (bituminous) atau antrasit (anthracite). Dalam kondisi yang tepat, peningkatan maturitas organik yang semakin tinggi terus berlangsung hingga membentuk antrasit.

Dalam proses pembatubaraan, maturitas organik sebenarnya menggambarkan perubahan konsentrasi dari setiap unsur utama pembentuk batubara. Berikut ini ditunjukkan contoh analisis dari masing – masing unsur yang terdapat dalam setiap tahapan pembatubaraan.

Semakin tinggi tingkat pembatubaraan, maka kadar karbon akan meningkat, sedangkan hidrogen dan oksigen akan berkurang. Karena tingkat pembatubaraan secara umum dapat diasosiasikan dengan mutu atau kualitas batubara, maka batubara dengan tingkat pembatubaraan rendah – disebut pula batubara bermutu rendah – seperti lignite dan sub-bituminus biasanya lebih lembut dengan materi yang rapuh dan berwarna suram seperti tanah, memiliki tingkat kelembaban (moisture) yang tinggi dan kadar karbon yang rendah, sehingga kandungan energinya juga rendah. Semakin tinggi mutu batubara, umumnya akan semakin keras dan kompak, serta warnanya akan semakin hitam mengkilat. Selain itu, kelembabannya pun akan berkurang sedangkan kadar karbonnya akan meningkat, sehingga kandungan energinya juga semakin besar.

Pemanfaatan Batubara
Klasifikasi batubara berdasarkan tingkat pembatubaraan biasanya menjadi indikator umum untuk menentukan tujuan pengggunaannya. Misalnya, batubara ketel uap atau batubara termal (steam coal) banyak digunakan untuk bahan bakar pembangkit listrik, pembakaran umum seperti pada industri bata atau genteng, dan industri semen, sedangkan batubara metalurgi (metallurgical coal atau coking coal) digunakan untuk keperluan industri besi dan baja serta industri kimia. Kedua jenis batubara tadi termasuk dalam batubara bituminus. Adapun batubara antrasit digunakan untuk proses sintering bijih mineral, proses pembuatan elektroda listrik, pembakaran batu gamping, dan untuk pembuatan briket tanpa asap.

Kualitas Batubara
Dalam pemanfaatannya, batubara harus diketahui terlebih dulu kualitasnya. Hal ini dimaksudkan agar spesifikasi mesin atau peralatan yang memanfaatkan batubara sebagai bahan bakarnya sesuai dengan mutu batubara yang akan digunakan, sehingga mesin – mesin tersebut dapat berfungsi optimal dan tahan lama.
Secara umum, parameter kualitas batubara yang lazim digunakan adalah kalori, kadar kelembaban, kandungan zat terbang, kadar abu, kadar karbon, kadar sulfur, ukuran, dan tingkat ketergerusan, disamping parameter lain seperti analisis unsur yang terdapat dalam abu (SiO2, Al2O3, P2O5,Fe2O3, dll), analisis komposisi sulfur (pyritic sulfur, sulfate sulfur, organic sulfur), dan titik leleh abu (ash fusion temperature).

Mengambil contoh pembangkit listrik tenaga uap batubara, pengaruh – pengaruh parameter di atas terhadap peralatan pembangkitan listrik adalah sebagai berikut:

1. Kalori (Calorific Value atau CV, satuan cal/gr atau kcal/kg)
CV sangat berpengaruh terhadap pengoperasian pulveriser/mill, pipa batubara dan windbox, serta burner. Semakin tinggi CV maka aliran batubara setiap jam-nya semakin rendah sehingga kecepatan coal feeder harus disesuaikan. Untuk batubara dengan kadar kelembaban dan tingkat ketergerusan yang sama, maka dengan CV yang tinggi menyebabkan pulveriser akan beroperasi di bawah kapasitas normalnya (menurut desain), atau dengan kata lain operating ratio-nya menjadi lebih rendah.
 
2. Kadar kelembaban (Moisture, satuan %)
Hasil analisis untuk kelembaban terbagi menjadi free moisture (FM) dan inherent moisture (IM). Adapun jumlah dari keduanya disebut dengan total moisture (TM). Kadar kelembaban mempengaruhi jumlah pemakaian udara primernya. Batubara berkadar kelembaban tinggi akan membutuhkan udara primer lebih banyak untuk mengeringkan batubara tersebut pada suhu yang ditetapkan oleh output pulveriser.
 
3. Zat terbang (Volatile Matter atau VM, satuan %)
Kandungan VM mempengaruhi kesempurnaan pembakaran dan intensitas api. Penilaian tersebut didasarkan pada perbandingan antara kandungan karbon (fixed carbon) dengan zat terbang, yang disebut dengan rasio bahan bakar (fuel ratio).
Fuel Ratio = Fixed Carbon / Volatile Matter
Semakin tinggi nilai fuel ratio maka jumlah karbon di dalam batubara yang tidak terbakar juga semakin banyak. Kemudian bila perbandingan tersebut nilainya lebih dari 1.2, pengapian akan kurang bagus sehingga mengakibatkan kecepatan pembakaran menurun.

4. Kadar abu (Ash content, satuan %)
Kandungan abu akan terbawa bersama gas pembakaran melalui ruang bakar dan daerah konversi dalam bentuk abu terbang (fly ash) yang jumlahnya mencapai 80% , dan abu dasar sebanyak 20%. Semakin tinggi kadar abu, secara umum akan mempengaruhi tingkat pengotoran (fouling), keausan, dan korosi peralatan yang dilalui.

5. Kadar karbon (Fixed Carbon atau FC, satuan %)
Nilai kadar karbon diperoleh melalui pengurangan angka 100 dengan jumlah kadar air (kelembaban), kadar abu, dan jumlah zat terbang. Nilai ini semakin bertambah seiring dengan tingkat pembatubaraan. Kadar karbon dan jumlah zat terbang digunakan sebagai perhitungan untuk menilai kualitas bahan bakar, yaitu berupa nilai fuel ratio sebagaimana dijelaskan di atas.

6. Kadar sulfur (Sulfur content, satuan %)
Kandungan sulfur dalam batubara terbagi dalam pyritic sulfur, sulfate sulfur, dan organic sulfur. Namun secara umum, penilaian kandungan sulfur dalam batubara dinyatakan dalam Total Sulfur (TS). Kandungan sulfur berpengaruh terhadap tingkat korosi sisi dingin yang terjadi pada elemen pemanas udara, terutama apabila suhu kerja lebih rendah dari pada titik embun sulfur, disamping berpengaruh terhadap efektivitas penangkapan abu pada peralatan electrostatic precipitator.

7. Ukuran (Coal size)
Ukuran butir batubara dibatasi pada rentang butir halus (pulverized coal atau dust coal) dan butir kasar (lump coal). Butir paling halus untuk ukuran maksimum 3mm, sedangkan butir paling kasar sampai dengan ukuran 50mm.

8. Tingkat ketergerusan (Hardgrove Grindability Index atau HGI)
Kinerja pulveriser atau mill dirancang pada nilai HGI tertentu. Untuk HGI lebih rendah, kapasitasnya harus beroperasi lebih rendah dari nilai standarnya pula untuk menghasilkan tingkat kehalusan (fineness) yang sama.

Penutup
Dengan mengetahui apa itu batubara dan peranan pentingnya, diharapkan batubara tidak semata dipandang sebagai komoditas belaka saja, tapi yang lebih penting adalah bahwa batubara merupakan salah satu sumber daya strategis bagi keamanan energi di dalam negeri. Terlebih dengan kenyataan bahwa Indonesia merupakan
salah satu negara yang memiliki cadangan batubara yang besar, yaitu sekitar 38.8 milyar ton dimana 70%- nya merupakan batubara muda sedangkan 30% sisanya adalah batubara kualitas tinggi. Potensi ini hendaknya disadari oleh segenap lapisan masyarakat sehingga pengelolaan batubara secara optimal untuk kepentingan bangsa dapat terus dipantau dan diperhatikan bersama – sama.

Penulis: Imam Budiraharjo

Manfaat abu batu bara

diposting pada tanggal 14 Okt 2009 23.11 oleh Siswanto Tantular   [ diperbarui18 Jan 2012 19.21 ]

Tiga mahasiswa jurusan Teknik Sipil Institut Teknologi 10 November (ITS) Surabaya telah menemukan manfaat baru bagi penggunaan ampas batu bara yang bisa meningkatkan kekuatan beton mutu tinggi. Selama ini, ampas batu bara atau yang lebih kenal sebagai fly ash dihargai Rp 150 per kilogram. Berdasar penelitian ke tiga mahasiswa tersebut, bahan ini jika dicampurkan dapat menambah kekuatan beton, dan menghasilkan beton mutu tinggi.

Ke tiga mahasiswa tersebut adalah Tegar Juang Pambudi, Vicho Pebiandi, dan Rahmat Jatmikanto.

"Dulu dosen saya pernah memberi tahu bahan-bahan yang dicampur pada semen agar lebih kuat dan hemat," ujar Tegar. Dari bahan-bahan yang diberitahu dosennya dan melihat beberapa aturan terkait pembetonan, mereka menjatuhkan pilihan ke fly ash. Alasannya, bahan tersebut mudah didapat dan harganya murah. Jawa Timur sendiri punya PLTU Paiton di mana fly ash tersedia dengan melimpah. "Harga 1 kilogramnya hanya Rp150. Bahkan kalau membeli dalam jumlah banyak harga bisa jauh lebih murah," ujar Tegar, mahasiswa asal Trenggalek itu.

Selain itu fly ash juga memiliki keunggulan lain seperti bisa mencegah keretakan pada beton. Fly ash kata dia juga dapat menjadi bahan yang dapat mereduksi air sehingga dapat menambah tegangan kekuatan. Namun, pencampuran ini tidak bisa dikerjakan secara sembarang. Sebab, jika penambahan fly ash terlalu banyak, mutu beton justru turun. "Pengikatan semennya berkurang, sehingga kualitas beton malah turun," terangnya.

Mereka mencari takaran yang pas untuk penambahan fly ash ke dalam racikan beton. "Jadi, di sini kami hanya bermain takaran campuran, lalu dicari yang terbaik melalui perhitungan," ungkapnya. Untuk membuat beton biasa maka diperlukan campuran dari batu pecah atau agregat, pasir, semen, dan air. Mereka membuat resep beton baru dengan menambahkan fly ash dan superplastiziser (SP).

Banyaknya fly ash yang dicampurkan adalah 10 persen dari semen. Dari campuran tersebut, ia membuat 5 beton cor untuk di uji kekuatannya. "Target kami beton ini bisa mencapai 70 Mpa," tutur mahasiswa berindeks prestasi kumulatif 3,79 ini.

Dua beton di tes pada umur tiga hari. Hasilnya lumayan baik yaitu 49 Mpa. Karena beton itu diujikan pada umur 3, 7, 21 sampai 28 hari. Semakin lama umurnya maka kekuatan beton itu semakin bertambah, mencapai 49 Mpa pada hari ketiga. Selain dari kekuatannya, efisiensi biaya inovasi ini juga patut diacungi jempol. Menurut perhitungan mereka, biaya yang dibutuhkan per meter kubik sekitar Rp 800 ribu. "Ya, kalau bangun gedung tingkat 10 baru kita tahu jelas bahwa dengan campuran ini sangat hemat," tambahnya

Beton inovasi baru ini telah melalui pengujian beton. Beton ampas batu bara ini juga meraih Juara I Indocement Concrete Competition Award 2008 di Jakarta.  

1-5 of 5