Archive for the ‘paper 07’ Category

KEGUNAAN BRIKET BATUBARA

Andi Ardan Yusuf

093 270 027

Jurusan Teknik Pertambangan, fakultas teknologi indutri, universitas muslim indonesia

SARI

Briket Batubara adalah bahan bakar padat yang terbuat dari batubara dengan sedikit bahan campuran seperti tanah liat dan tapioka. Briket Batubara mampu menggantikan sebagian dari kegunaan minyak tanah seperti untuk : Pengolahan Makanan (memasak), Pengeringan, Pembakaran dan Pemanasan (penghangat).

Bahan baku utama Briket Batubara adalah batubara yang sumbernya berlimpah di Indonesia dan mempunyai cadangan untuk selama lebih kurang 150 tahun. Teknologi pembuatan briket tidak terlalu rumit dan dapat dikembangkan dalam waktu singkat.

Indonesia sebetulnya telah mengembangkan Briket Batubara sejak tahun 1994 namun tidak dapat berkembang dengan baik karena minyak tanah masih tetap disubsidi sehingga harganya masih sangat murah, sehingga masyarakat masih lebih memilih minyak tanah untuk bahan bakar sehari – hari. Namun dengan kenaikan harga BBM pada 1 Oktober 2005 ini mau tidak mau masyarakat harus berpaling pada bahan bakar alternatif yang murah.

Latar Belakang

Batubara merupakan salah satu sumber energi primer yang memiliki riwayat pemanfaatan yang sangat panjang. Penyediaan BBM mulai kritis karena cadangannya terbatas sedangkan sumber kayu bakar juga kritis karena luas kawasan hutan (terutama jawa) sudah kurang dari persyaratan ideal. Jadi salah satu sumberenergi alternatif adalah batubara. Akhir-akhir ini harga bahan bakar  minyak dunia meningkat pesat yang berdampak pada meningkatnya harga jual bahan bakar minyak termasuk Minyak Tanah di Indonesia.

Minyak Tanah di Indonesia yang selama ini di subsidi menjadi beban yang sangat berat bagi pemerintah Indonesia karena nilai subsidinya meningkat pesat menjadi lebih dari 49 trilun rupiah per tahun dengan penggunaan lebih kurang 10 juta kilo liter per tahun. Untuk mengurangi beban subsidi tersebut maka pemerintah berusaha mengurangi subsidi yang ada dialihkan menjadi subsidi langsung kepada masyarakat miskin.

Namun untuk mengantisipasi kenaikan harga BBM dalam hal ini Minyak Tanah diperlukan bahan bakar alternatif yang murah dan mudah didapat.Briket batubara merupakan salah satu bahan bakar padat alternatif yang terbuat dari batubara, bahan bakar padat ini merupakan bahan bakar alternatifpengganti minyak tanah yang mempunyai kelayakan teknis untukdigunakan sebagai bahan bakar rumah tangga, industri kecil ataupun menengah.

Briket juga mempunyai keuntungan ekonomis karena dapat diproduksi secarasederhana, memiliki nilai kalor yang tinggi, dan ketersediaan batubara cukup banyakdi Indonesia sehingga dapat bersaing dengan bahan bakar lain.

TEORI SINGKAT

Batubara

Batubara adalah mineral organik yang dapat terbakar, terbentuk dari sisatumbuhan purba yang mengendap yang selanjutnya berubah bentuk akibat prosesfisika dan kimia yang berlangsung selama jutaan tahun. Oleh karena itu, batubara termasuk dalam kategori bahan bakar fosil. Proses mengubah tumbuhan menjadibatubara disebut dengan pembatubaraan (coalification). Batubara terbentuk daritumbuhan purba yang berubah bentuk akibat proses fisika dan kimia yangberlangsung selama jutaan tahun.

Karena berasal dari material organik yaitu selulosa,batubara tergolong mineral organik. Reaksi pembentukan batubara adalah sebagaiberikut:

5(C6H10O5) —> C20H22O4 + 3CH4 + 8H2O + 6CO2 + CO ………………… (2.1)C20H22O4 adalah batubara, dapat berjenis lignit, sub-bituminus, bituminus, atau antrasit, tergantung dari tingkat pembatubaraan yang dialami.

Konsentrasi unsur Cakan semakin tinggi seiring dengan tingkat pembatubaraan yang semakin berlanjut.Sedangkan gas-gas yang terbentuk yaitu metan, karbon dioksida serta karbonmonoksida, dan gas-gas lain yang menyertainya akan masuk dan terperangkap dicelah-celah batuan yang ada di sekitar lapisan batubara.

Komponen-Komponen dalam Batubara

Komponen-komponen yang terdapat dalam batubara.

A. Air

Air dalam batubara dibagi menjadi dua bagian yaitu air bebas (free moisture),air yang terikat secara mekanik dengan   batubara dan mempunyai tekanan uap normaldimana kadarnya dipengaruhi oleh pengeringan dan pembasahan selamapenambangan, transportasi, penyimpanan, dan lain-lain. Air lembab (moisture in airdried) yaitu air yang terikat secara fisika dalam batubara dan mempunyai tekananuap di bawah normal.

B. Karbon, Hidrogen, dan Oksigen

Karbon, hidrogen, dan oksigen merupakan unsur pertama pembentuk batubara.

Dari ketiga unsur ini dapat memberikan gambaran mengenai umur, jenis, dan sifatsifatbatubara.

C. Nitrogen

Kandungan nitrogen dalam batubara umumnya tidak lebih dari 2%. Nitrogendalam batubara terdapat sebagai senyawa organik yang terikat pada ikatan karbon.

D. Sulfur

Sulfur dalam batubara terdiri dari sulfur besi dan sering disebut pirit sulfur,sulfur sulfat dalam bentuk kalsium sulfat dan besi sulfat, serta sulfur organik.

E. Abu

Abu tang terbentuk pada pembakaran batubara berasal dari mineral-mineralyang terikat kuat pada batubara seperti silika, titan, dan oksida alkali. Mineral mineral ini tidak menyublim pada pembakaran di bawah 925ºC. Abu yang terbentukini diharapkan akan keluar sebagai sisa pembakaran batubara tersebut.

F. Kalor

Pada umumnya logam-logam alkali seperti natrium, kalium, dan litium terikatsebagai garam klorida, sedangkan kadarnya antara 0,3-0,4%. (Setiawan,2005)

Jenis Batubara

Batubara merupakan suatu campuran padatan yang heterogen dan terdapat dialam dalam tingkat (grade) yang berbeda mulai dari lignite, sub-bituminous,bituminous, dan anthrasite.

penggunaan Nyala (menit) Nilai kalori (kal/gr)
1 antrasit 5-10 7.222-7.778
2 Semi antrasit 9-10 5.100-7.237
3 Bituminous 10-15 4.444-6.111
4 Sub-bituminus 10-20 4.444-8.333
5 Lignit 15-20 3.056-4.611

Tabel 2.1 Jenis Batubara

(sumber: Sukandarrumidi, 1995)

Klasifikasi batubara berdasarkan sifat fisiknya.

a. Sifat batubara jenis antrasit

Berwarna hitam sangat mengkilat, kompak, nilai kalor sangat tinggi, kandungankarbon sangat tinggi, dan kandungan sulfur sangat tinggi.

b. Sifat batubara jenis semi antrasit

Berwarna hitam mengkilat, kompak, nilai kalor tinggi, kandungan karbon tinggi, dan kandungan sulfur tinggi.

c. Sifat batubara jenis bituminus

Berwarna hitam mengkilat, kurang kompak, nilai kalor tinggi, kandungan karbon relatif tinggi, kandungan air sedikit, kandungan abu sedikit, dan kandungan sulfur sedikit.

d. Sifat batubara jenis lignit

Berwarna hitam, sangat rapuh, nilai kalor rendah, kandungan karbon sedikit,kandungan air tinggi, kandungan abu tinggi, dan kandungan sulfur juga tinggi.

PEMBAHASAN

Briket Batubara

Briket batubara adalah bahan bakar padat yang terbuat dari batubara dengansedikit campuran seperti jerami, ampas tebu, dan molases. Briket Batubara mampumenggantikan sebagian dari kegunaan Minyak tanah seperti untuk pengolahanmakanan, pengeringan, pembakaran, dan pemanasan. Bahan baku utama briketbatubara adalah batubara yang sumbernya berlimpah di Indonesia dan mempunyaicadangan untuk selama lebih kurang 150 tahun.

Teknologi pembuatan briket tidaklah terlalu rumit dan dapat dikembangkan oleh masyarakat maupun pihak swasta dalamwaktu singkat. Briket batubara dipilih oleh masyarakat sebagaibahan bakar alternatifkarena dilihat dari segi keunggulannya.

Adapun keunggulan briket batubara adalah:

a. lebih murah;

b. nilai kalor yang tinggi dan kontinyu sehingga sangat baik untuk pembakaran yanglama;

c. tidak beresiko meledak/terbakar;

d. tidak mengeluarkan suara bising serta tidak berjelaga;

e. sumber batubara melimpah.

Briket batubara memiliki keterbatasan yaitu waktu penyalaan awal memakanwaktu 5 – 10 menit dan diperlukan sedikit penyiraman minyak tanah sebagaipenyalaan awal, briket batubara hanya efisien jika digunakan untuk jangka waktu diatas 2 jam.

Tabel 2.2 Perbandingan Pemakaian Minyak Tanah dengan Briket (Nilai Ekonomi

No Penggunaan Minyak Tanah Briket penghematan
1 Rumah Tangga 3

Ltr/hari

Rp 9000/hari Rp.5400/hari Rp 3600
2 WarungMakan 10

Ltr/hari

Rp.30.000 Rp.18.000 Rp.3600
3 Industri Kecil  25

Ltr/hari

Rp.75.000 Rp.45.000 Rp.3.600
4 Industry Menengah

1000 Ltr/hari

Rp.2.000.000 Rp.1.502.450 Rp.3.600

(sumber ; pt. ba, bppt)

Tabel 2.3 Perbandingan antara Minyak Tanah dan Briket

No Parameter Minyak Tanah Briket
1 Nilai Kalori 9000 kkal/ltr 5.400 kkal/ltr
2 ekivalen 1 ltr 1,60 kg
3 Biaya Rp.2.800 Rp.1300

(sumber ; pt. ba, bppt)

Proses Pembuatan Briket Batubara

Jenis proses pembuatan briket batubara dapat dibagi menjadi 2, yaitu: jenis berkarbonisasi dan jenis non karbonisasi.

A. Karbonisasi (super)

Jenis ini mengalami terlebih dahulu proses dikarbonisasi sebelum menjadiBriket. Dengan proses karbonisasi zat-zat terbang yang terkandung dalam briket batubara tersebut diturunkan serendah mungkin sehingga produk akhirnya tidak berbau dan berasap, namun biaya produksi menjadi meningkat karena pada batubaratersebut terjadi rendemen sebesar 50%. Briket ini cocok untuk digunakan untukkeperluan rumah tangga serta lebih aman dalam penggunaannya. Pembuatan briketbatubara berkarbonisasi dapat dilihat pada gambar 2.1 berikut ini.

Gambar 2.1 Flow chart pembuatan briket batubara berkarbonisasi (super)

B. Non Karbonisasi (biasa)

Jenis yang ini tidak mengalamai dikarbonisasi sebelum diproses menjadi briketdan harganya pun lebih murah. Karena zat terbangnya masih terkandung dalambriket batubara maka pada penggunaannya lebih baik menggunakan tungku (bukankompor) sehingga akan menghasilkan pembakaran yang sempurna dimana seluruhzat terbang yang muncul dari briket akan habis terbakar oleh lidah api dipermukaan tungku. Briket ini umumnya digunakan untuk industri kecil. Pembuatan briket batubara berkarbonisasi dapat dilihat pada gambar 2.2 berikut ini.

Gambar 2.2 Flow chart pembuatan briket batubara non karbonisasi (biasa)

Produsen terbesar briket batubara di Indonesia saat ini adalah PT. TambangBatubara Bukit Asam (Persero), atau PT. BA yang mempunyai 3 pabrik yaitu di Tanjung Enim Sumatera Selatan, Bandar Lampung dan Gresik Jawa Timur dengankapasitas terpasang 115.000 ton per tahun. Disamping PT. BA terdapat beberpaperusahaan swasta lain yang meproduksi Briket Batubara namun jumlahnya jauhlebih kecil dibanding PT. BA dan belum berproduksi secara kontinyu.

Kenaikan BBM khususnya minyak tanah dan solar, tentunya penggunaan briket batubara oleh kalangan rumah tangga maupun industri kecil/menengah akan lebihekonomis dan menguntungkan, namun demikian kemampuan produksi dari PT. BA.masih sangat kecil, untuk mengatasi kekurangan tersebut diharapkan partisipasi sertakeikutsertaan pihak swasta untuk memproduksi dan mensosialisasikan penggunaanbriket batubara disetiap daerah. (K.D Maison, 2006).

Tabel 2.4 Standart Bahan Baku Briket Batubara

no Jenisbahan baku Kadar Abu

(% berat)

Nilai kalor

(Kkl/kg)

Total

sulfur

(% Berat)

keterangan
1 Terkarbonisasi < 5 > 3500 < 1 Karbonisasi akan menaiikan nilai kalor dan abu
Tampa Karbonisasi < 10 > 5100 < 1 Penambahan binder akan menaiikan abu dan menurunkan nilai kalor



(sumber: Badan Standarisasi Nasional, 2006)

Tabel 2.5 Standart Kualitas Briket Batubara

No Jenis

Briket

Batubara

Air

lembab

(%)

Zat Terbang

(%)

Nilai

Kalori

(Kkal/kg)

Total

Sulfur

(%)

Beban pecah

(kg/cm2)

1 Briket batubara terkarbonisasi jenis batubara muda Maks 20 Maks 15 Min 4500 Maks 1 Min 60
2 Briket batubara terkarbonisasi jenis batubara bukan batubara muda Maks 7,5 Maks 15 Min 5400 Maks 1 Min 60
3 Briket batubara tanpa karbonisasi type telur Maks 12 Sesuai batubara asal Min 4400 Maks 1 Min 65
4. Briket batubara tanpa karbonisasi type sarang tawon Maks 12 Sesuai batubara asal Min 4400 Maks 1 Min 10
5. Briket Bio-batubara Maks 15 Sesuai dengan bahan baku asal Min 4400 Maks 1 Min 65

(sumber: Badan Standarisasi Nasional, 1998)

Spesifikasi briket batubara terkarbonisasi mengacu pada SNI 13-4931-1998.

Pemilihan Metode Proses

Salah satu masalah dalam pengembangan industri briket di Indonesia adalahperlunya karbonisasi dalam proses pembuatannya. Hal ini terutama karena batubarayang digunakan termasuk dalam peringkat (rank) rendah dengan kadar zat terbangrata-rata diatas 35%, sehingga dalam pembakarannya menimbulkan asap dan bau.

Sedangkan di Korea, Cina, dan Vietnam batubara yang digunakan untuk briketadalah dari jenis antrasit sehingga tidak perlu dilakukan proses karbonisasi karena kadar zat terbangnya rata-rata dibawah 15%.

Proses yang digunakan pada penelitian ini yaitu menggunakan proses non karbonisasi. Briket batubara non karbonisasi memungkinkan untuk digunakan atau dibakar tanpa menimbulkan asap atau bau dengan bahan baku batubara semi antrasit dan bahan pembantu seperti jerami, ampas tebu, serta molases.

Komposisi Briket Batubara

Proses pembriketan batubara dapat didefinisikan sebagai suatu proses pengolahan batubara, dimana briket yang dihasilkan mempunyai bentuk, ukuranfisik, sifat kimia tertentu dengan menggunakan teknik yang tepat.

A. Batubara

Briket batubara dapat dibuat dari bermacam-macam rank batubara, tergantungpada jenis batubara yang ada, misalnya: lignite, sub-bituminous, bituminous, semiantrasit dan anthrasite. Kualitas briket batubara dapat dipengaruhi oleh kualitas batubara yang digunakan. Batubara yang mengandung zat terbang yang terlalu tinggi cenderung mengeluarkan asap hitam dan berbau tidak sedap. Batubara yang digunakan pada penelitian ini adalah batubara jenis semi antrasit.

B. Jerami

Jerami padi merupakan salah satu limbah pertanian yang mempunyai potensi yang cukup besar sebagai sumber bahan bakar. Ketersediaan limbah ini biasanya padasaat musim kering dimana persediaan hijauan telah berkurang baik kualitas maupunkuantitasnya.

C. Ampas Tebu

Ampas tebu merupakan Iimbah pabrik gula yang banyak ditemukan di berbagai daerah seperti Medan, Jakarta, dan kota-kota lainnya dan sangat mengganggu apabila tidak dimanfaatkan. Saat ini belum banyak peternak menggunakan ampas tebu tersebut untuk bahan pakan ternak, hal ini mungkin karena ampas tebu memiliki serat kasar dengan kandungan lignin sangat tinggi ( 19.7%) dengan kadar protein kasar rendah (28%). Namun limbah ini sangat potensi sebagai bahan tambahan yang digunakan dalam proses pembuatn briket.

D. Tetes (Molasses)

Molases diperoleh dari proses kristalisasi larutan tebu yang tidak dapat menghasilkan gula lagi. Molases merupakan larutan kental berwarna coklatkehitaman yang dapat digunakan sebagai bahan perekat untuk batubara dan bahancampurannya.

Pemilihan perekat berdasarkan pada:

a. perekat harus memiliki daya adhesi yang baik bila dicampur dengan semikokas;

b. perekat harus mudah didapat dalam jumlah banyak dan harganya murah;

c. perekat tidak boleh beracun dan berbahaya. (Subroto, 2006)

Bentuk-Bentuk Briket Batubara

Berikut ini gambar yang menunjukkan bentuk dari ketiga briket batubara.

Gambar 2.3 Bentuk Briket Batubara

Keterangan:

a. Bentuk seperti telur : sebesar telur ayam

b. Bentuk kubus : 12,5 x 12,5 x 5 cm

c. Bentuk silinder : 7 cm (tinggi) x 12 cm garis tengah

Briket bentuk telur cocok untuk keperluan rumah tangga atau rumah makan,sedangkan bentuk kubus dan silinder digunakan untuk kalangan industry kecil/menengah. (K.D Maison, 2006)

Tungku Briket Batubara

Penggunaan briket batubara harus dibarengi serta disiapkan kompor atau tungku, jenis dan ukuran harus disesuaikan dengan kebutuhan. Pada prinsipnyatungku terdiri atas 2 jenis.

A. Tungku Portabel, umumnya memuat briket antara 1 s/d 8 kg serta dapat dipindah pindahkan.Jenis ini digunakan untuk keperluan rumah tangga atau rumah makan.

B. Tungku Permanen, memuat lebih dari 8 kg briket dibuat secara permanen. Jenis

ini dipergunakan untuk industri kecil/menengah.

Persyaratan tungku harus memiliki:

  1. ada ruang bakar untuk briket
  2. adanya aliran udara (oksigen) dari lubang bawah menuju lubang atas denganmelewati ruang bakar briket yang terdiri dari aliran udara primer dan sekunder
  3. ada ruang untuk menampung abu briket yang terletak di bawah ruang bakar briket.

Gambar 2.4 Tungku Briket

Rancangan tungku pada dasarnya dibuat untuk mencapai efisiensi pembakaranyang tinggi. Jenis tungku sangat bergantung pada sektor penggunaannya. Tungkuuntuk industri ukurannya lebih besar dari pada tungku rumah tangga. Rata-rata tungku untuk industri memiliki kapasitas briket batubara 5-10 kg, sedangkan untuk rumah tangga hanya 1-2 kg.

Jenis tungku yang sudah banyak di pasaran saat ini terbuat dari bahan tembikar (tanah liat), selain murah juga sudah terbukti keandalannya, terutama dalam menekan laju emisi. Jenis tungku ini dilengkapi dengan penutup untuk memperoleh suhu yang sesuai dengan kebutuhan oroduksi, tungku untuk industri biasanya dilengkapi dengan blower. Kinerja (performance) dalah karakteristik pembakaran yang ditentukan oleh faktor waktu, suhu, dan kualitas udara. Pembakaran briket batubara dipengaruhi oleh jumlah briket batubara yang dibakar dan jenis tungku yang digunakan. (K.D Maison,2006)

Dampak Lingkungan Pembakar Briket

Nilai strategis dan ekonomis pemanfaatan batubara sebagai bahan bakar seringterkendala oleh dampak lingkungan yang berasal dari emisi dan sisa pembakaran,yang langsung maupun tidak langsung berpengaruh kepada kesehatan manusia.Selain itu, pembakaran batubara dengan jumlah yang sangat banyak akan

mempengaruhi kondisi lingkungan, antara lain berupa gas rumah kaca seperti CO2dan lain-lain.

Secara umum polutan yang timbul akibat pembakaran batubara antara lain partikel halus, belerang, NOx, dan trace element (seperti flourin, selenium, dan arsen) serta bahan-bahan organik yang tidak terbakar secara sempurna. Unsur-unsur ini terbentuk pada saat pembentukan sebagai proses alam. Dengan demikian sederhana untuk mendapatkan kondisi pembakaran yang bersih, semua zat pengotor tersebut harus ditiadakan paling tidak dicegah agar tidak merebak menjadi polutan yang teremisikan.

Ada tiga faktor utama yang mempengaruhi lingkungan akibat dari pembakaran briket batubara.

A. Jenis bahan baku (batubara)

Jenis bahan baku dan bahan pembantu yang digunakan harus menggunakan bahan yang bersih dari polutan. Semakin baik bahan yang digunakan, semakin sedikit emisi yang ditimbulkan. Emisi berbahaya, seperti gas SOx dan NOx pada dasarnya ditimbulkan dari batubara yang memiliki kadar pengotor yang tinggi.Bahan pengikat yang berasal dari lempung yang tidak mengandung zat-zat yang berbahaya,

B. Tungku

Tungku yang digunakan hendaknya mampu memfasilitasi pembakaran yang sempurna, artinya dapat menyeimbangkan aliran udara (oksigen) dengan baik.Tungku dengan penutup pengurang emisi yang dikembangkan oleh tekMIRA

ternyata sangat membantu mengurangi emisi secara signifikan.

C. Ruangan (dapur) tempat memasak

Ruangan tempat memasak hendaknya memiliki ventilasi yang baik, artinya udara segar dapat bersirkulasi dengan cepat. Kondisi ini akan sangat membantumenghindari dampak langsung dari polusi kepada kesehatan pemasak.Dengan memperhatikan ketiga faktor diatas, secara teoritis dapat dihindari berbagai dampak negatif atas penggunaan briket batubara dari pengukuran emisi (SOx, NOx, dan CO) yang dilakukan tekMIRA, diperoleh kesimpulan bahwa penggunaan briket batubara secara umum masih aman dengan kadar emisi masih jauh dibawah ambang batas yang diperkenankan oleh kementrian lingkungan hidup.

Pembakaran briket batubara pada menit pertama diawali pembakaran biasa yang memiliki kadar CO yang mencapai 1000 ppm, SOx 250 ppm dan NOx mencapai 100 ppm. Selang 10 menit kemudian terutama jika pembakaran sempurna emisi ini boleh dikatakan sudah tidak terdeteksi. Kondisi yang terbaik jika menggunakan tungku dengan penutup pengurang emisi (PPE) dan dapur mempunyai ventilasi yang baik.

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpula

Adapun kesimpulannya sebagai berikut:

  1. Hubungan komposisi briket terhadap waktu pembakaran yaitu waktu pembakaran optimum berada pada komposisi bahan No.3 dengan komposisi batubara sebanyak (75%), jerami (3,3%), ampas tebu (6,7%), dan molasis (15%) yaitu sebesar 226 menit untuk ukuran 40 mesh dan 150 menit untuk ukuran 60 mesh.
  2. Hubungan komposisi briket terhadap temperatur pembakaran yaitu temperature pembakaran optimum berada pada komposisi bahan No.3 dengan komposisi batubara sebanyak (75%), jerami (3,3%), ampas tebu (6,7%), dan molasis (15%) yaitu sebesar 300 0C untuk ukuran 40 mesh dan 230 0C untuk ukuran 60 mesh.
  3. Hubungan komposisi briket terhadap waktu nyala yaitu waktu nyala optimum berada pada komposisi bahan No.1 dengan komposisi batubara sebanyak (67%), jerami (5%), ampas tebu (5%), dan molasis (23%) yaitu sebesar 8 menit untuk ukuran 40 mesh dan 10 menit untuk ukuran 60 mesh.
  4. Hubungan komposisi briket terhadap kadar air yaitu kadar air optimum berada pada komposisi No.4 dengan perbandingan bahan batubara sebanyak (67%)jerami (3,3%), ampas tebu (5%), dan molasis (24,7%) yaitu sebesar 8,0047 % untuk ukuran 40 mesh dan 9,1701 % untuk ukuran 60 mesh.
  5. Hubungan komposisi briket terhadap kadar abu yaitu kadar abu optimum berada pada komposisi No.1 dengan perbandingan bahan batubara sebanyak (67%), jerami (5%), ampas tebu (5%), dan molasis (23%) yaitu sebesar 6,3476 % untuk ukuran 40 mesh dan 7,2612 % untuk ukuran 60 mesh.
  6. Hubungan komposisi briket terhadap nilai kalor yaitu nilai kalor optimum berada pada komposisi No.3 dengan perbandingan bahan batubara sebanyak (75%), jerami (3,3%), ampas tebu (6,7%), dan molasis (15%) yaitu sebesar 7908,2

DAFTAR PUSTAKA

K.D Maison, 2006, “Briket Batubara Sebagai Alternatif Pengganti Minyak Tanah”,

Bandung, http://www.Indeni.org,

Nn, 2005, “Iptek Indonesia Bidang Energi dan Sumber Daya Alam”, Jakarta,

http://www.Berita@Iptek.com

Nn, 2007, “Kementrian Negara Riset dan Teknologi”, Jakarta,

http://www.Kompas.com

Setiawan Bambang, 2005, “Kebijakan Umum Pemanfaatan Batubara dan

Rancangan Undang-Undang Mineral dan Batubara”, Jakarta,

http://www.google.com.

Sipayung Maydin, 2005, “Industri Briket Batubara Nasional”, Bandung.

Sobroto, 2006, “Karakteristik Pembakaran Biobriket Campuran Batubara, Ampas

Tebu, dan Jerami”, Surakarta.

MACERAL LIPTINITE

ACHMADIN NOVAR

093 270 018

SARI

Maceral merupakan suatu hal atau pembahasan yang tak terpisahkan dengan batubara. Maceral merupakan suatu material yang terdapat didalam batubara yang hanya terlihat dengan menggunakan mikroskop. Maceral dari batubara terbagi ats tiga golongan grup maceral, yaitu Vitrinite, Liptinite, dan Inertinite. Liptinit tidak berasal dari materi yang dapat terhumifikasikan melainkan berasal dari sisa tumbuhan atau dari dari jenis tanaman tingkat rendah seperti spora, ganggang (algae), kutikula, getah tanaman (resin) dan serbuk sari (pollen). Berdasarkan morfologi dan bahan asalnya, kelompok liptinite dapat dibedakan menjadi sporinite (spora dan butiran pollen), cutinite (kutikula), resinite (resin/damar), exudatinite (maseral sekunder yang berasal dari getah maseral liptinite lainnya yang keluar pada proses pembatubaraan), suberinite (kulit kayu/serat gabus), fluorinite (degradasi dari resinite), liptodetrinite (detritus dari maseral liptinite lainnya), alginite (ganggang) dan bituminite (degradasi material algae).

ABSTRAK

Coal is an extremely complex heterogeneous material that is difficult to characterize. Coal is a rock formed by geological processes and is composed of a number of distinct organic entities called macerals and lesser amounts of inorganic substances – minerals. The essence of the petrographic approach to the study of coal composition is the idea that coal is composed macerals, which each have a distinct set of physical and chemical properties that contol the behavior of coal. The term was first introduced by Dr. Marie Stopes who said that “These organic units, composing the coal mass I propose to call macerals, and they are the descriptive equivalent of the inorganic units composing rock masses and universally called minerals, and to which petrologists are well accustomed to give distinctive names.” There are three basic groups of macerals, the vitrinite group derived from coalified woody tissue, the liptinite group derived from the resinous and waxy parts of plants and the inertinite group derived from charred and biochemically altered plant cell wall material. This section is composed of photomicrographs of just a few of the most common macerals in coal and is meant only to serve as an introduction to coal petrography.

TEORI

Pembentukan batubara dimulai sejak Carboniferous Period (Periode Pembentukan Karbon atau Batu Bara) dikenal sebagai zaman batu bara pertama yang berlangsung antara 360 juta sampai 290 juta tahun yang lalu. Periode ini adalah masa pembentukan batubara yang paling produktif dimana hampir seluruh deposit batubara (black coal) yang ekonomis di belahan bumi bagian utara terbentuk Pada Zaman Permian, kira-kira 270 jtl, juga terbentuk endapan-endapan batubara yang ekonomis di belahan bumi bagian selatan, seperti Australia, dan berlangsung terus hingga ke Zaman Tersier (70 – 13 jtl) di pelbagai belahan bumi lain.Di Indonesia, endapan batubara yang bernilai   terdapat di cekungan Tersier, yang terletak di bagian barat Paparan Sunda (termasuk Pulau Sumatera dan Kalimantan), pada umumnya endapan batubara ekonomis tersebut dapat dikelompokkan sebagai batubara berumur Eosen atau sekitar Tersier Bawah, kira-kira 45 juta tahun yang lalu dan Miosen atau sekitar Tersier Atas, kira-kira 20 juta tahun yang lalu menurut Skala waktu geologi. Batubara ini terbentuk dari endapan gambut pada iklim purba sekitar khatulistiwa yang mirip dengan kondisi kini. Beberapa diantaranya tergolong kubah gambut yang terbentuk di atas muka air tanah rata-rata pada iklim basah sepanjang tahun. Dengan kata lain, kubah gambut ini terbentuk pada kondisi dimana mineral-mineral anorganik yang terbawa air dapat masuk ke dalam sistem dan membentuk lapisan batubara yang berkadar abu dan sulfur rendah dan menebal secara lokal. Hal ini sangat umum dijumpai pada batubara Miosen. Sebaliknya, endapan batubara Eosen umumnya lebih tipis, berkadar abu dan sulfur tinggi. Kedua umur endapan batubara ini terbentuk pada lingkungan lakustrin, dataran pantai atau delta, mirip dengan daerah pembentukan gambut yang terjadi saat ini di daerah timur Sumatera dan sebagian besar Kalimantan. Batubara tidak hanya disusun oleh materi organik tetapi ada juga materi anorganik yang menjadi bagian dari batubara tetapi ada juga materi anorganik yang menjadi bagian dari batubara yang dikenal dengan istilah maseral. Maseral merupakan bagian terkecil dari batubara yang bisa teramati dengan mikroskop. Maseral dikelompokan berdasarkan tumbuhan atau bagian tumbuhan penyusunnya menjadi tiga grup yaitu Vitrinitit (ialah hasil dari proses pembatubaraan materi humic yang berasal dari selulosa (C6H10O5) dan lignin dinding sel tumbuhan yang mengandung serat kayu (woody tissues) seperti batang, akar, daun, dan akar), Liptinite (Liptinit tidak berasal dari materi yang dapat terhumifikasikan melainkan berasal dari sisa tumbuhan atau dari dari jenis tanaman tingkat rendah seperti spora, ganggang (algae), kutikula, getah tanaman (resin) dan serbuk sari (pollen) ) dan Inertinite (berasal dari tumbuhan yang sudah terbakar dan sebagian lagi berasal dari hasil proses oksidasi maseral lainnya atau proses decarboxylation yang disebabkan oleh jamur dan bakteri). Dalam Pembahasan kali ini akan lebih terfokus pada grup maseral Liptinite yang terdiri dari beberapa jenis maseral yang berasal dari tumbuhan tingkat rendah.

PEMBAHASAN

Liptinit tidak berasal dari materi yang dapat terhumifikasikan melainkan berasal dari sisa tumbuhan atau dari dari jenis tanaman tingkat rendah seperti spora, ganggang (algae), kutikula, getah tanaman (resin) dan serbuk sari (pollen). Berdasarkan morfologi dan bahan asalnya, kelompok liptinite dapat dibedakan menjadi sporinite (spora dan butiran pollen), cutinite (kutikula), resinite (resin/damar), exudatinite (maseral sekunder yang berasal dari getah maseral liptinite lainnya yang keluar pada proses pembatubaraan), suberinite (kulit kayu/serat gabus), fluorinite (degradasi dari resinite), liptodetrinite (detritus dari maseral liptinite lainnya), alginite (ganggang) dan bituminite (degradasi material algae). Relatif kaya dengan ikatan alifatik sehingga kaya akan hidrogen atau bisa juga sekunder, dimana terjadi selama proses pembatubaraan dari bitumen.

Sifat optis: reflektivitas rendah dan fluoresense tinggi, dari liptinit mulai gambut dan batubara pada rank rendah sampai pada batubara sub bituminus relatif stabil (Taylor et.al., 1998). Di bawah mikroskop, kelompok liptinite menunjukkan warna kuning muda hingga kuning tua di bawah sinar fluoresence, sedangkan di bawah sinar biasa kelompok ini terlihat berwarna abu-abu sampai gelap. Liptinit mempunyai berat jenis 1,0–1,3 dan kandungan hidrogen yang paling tinggi dibanding dengan maseral lain, sedang kandungan volatille matter sekitar 66%. Pada petrografi  dari kelompok liptinite tentang macerals yaitu semuanya memiliki reflektansi yang lebih lebih rendah dari maceral vitrinit dalam batubara yang sama.  Macerals kelompok ini sangat sensitif terhadap pembatubaraan dengan pendekatan maju dan macerals liptinite mulai dari rank batubara menengah dan volatile tidak hadir dalam rank batubarat rendah-volatile. Ketika macerals liptinite dijumpai dalam batubara, maceral ini cenderung mempertahankan bentuk tanaman aslinya dan sehingga maseral ini berupa fosil tanaman atau phyterals. Sifat phyteral dari macerals liptinite adalah dasar utama yang diklasifikasikan.

Liptinite Group

  1. Asal – macerals liptinite yang berasal dari bagian tanaman seperti spora,kutikula,  dan resin.
  2. Kelimpahan – yang macerals liptinite umumnya membuat tentang 5-15% dari sebagian besar Amerika Utara bara. Mereka umumnya paling banyak diAppalachian bara.  Pada suatu reflektansi dari 1,35-1,40 sebagian besar macerals liptinite menghilang dari batubara.
  3. Density – yang macerals liptinite memiliki kerapatan terendah dari setiap kelompok maseral berkisar antara 1,18-1,28 gram / ml.
  4. Coking Properties – dalam proses coking beberapa macerals liptinite devolatilize sebagai gas dan ter tetapi mereka juga berkontribusi terhadap massa kokain.
  5. Kimia – dalam batubara diberi macerals liptinite memiliki kandungan hidrogen tertinggi dan kadar karbon terendah.
  6. Ketangguhan – di polishing, yang macerals liptinite dapat menunjukkan lega positif.
  7. Reflektansi – dalam batubara diberi liptinite macerals mempunyai reflektansi terendah.
  8. Fluoresensi – semua macerals liptinite berpendar saat bersemangat oleh cahaya ultra-violet.

Liptinite Group

Sporinite
sporinite adalah salah satu maseral dari grup maseral liptinite yang paling umum yang  berasal dari lapisan lilin spora fosil dan serbuk sari. Pada umumnya maseral ini memiliki bentuk bulat pipih dengan bagian atas dan belahan rendah dikompresi sampai datang secara bersama-sama. Permukaan luar dari macerals sporinite sering menunjukkan berbagai macam ornamen. Perlu dicatat bahwa dalam bagian yang paralel atau dekat sejajar terhadap bidang perlapisan batubara, yang macerals sporinite akan muncul untuk mengambil sebuah disk atau yang dapat berbentuk oval dengan resinite. Dalam Paleozoikum bara dua jenis spora yang umum. Yang lebih kecil, biasanya <100 mikron dalam ukuran disebut mikrospora dan yang lebih besar berkisar sampai beberapa milimeter diameter disebut megaspores. Sporinite juga dapat diklasifikasikan berdasarkan ketebalan dinding spora – berdinding tipis (tenuispores) dan berdinding tebal (crassispores). Spora terbentuk dalam kantung (sporangium) pada tanaman asli yang mereka dipadatkan menjadi empat kelompok tetrahedral. Bukti formasi ini kadang-kadang dapat dilihat di bawah mikroskop sebagai trilete bekas luka

Gambar 1. Maseral sporinite (S) yang nampak pada microscop

Cutinite
Meskipun tidak sangat berlimpah, maseral ini umumnya ditemukan di sebagian besar batubara dan berasal dari lapisan luar lilin daun, akar dan batang. Hal ini terjadi sebagai stringer panjang,  yang seringkali memiliki satu permukaan yang cukup datar, dan permukaan yang lain adalah crenulated. Cutinite biasanya memiliki reflektansi yang sama dengan yang sporinite. Kadang-kadang stringer dari cutinite yang terdistorsi. Karena cutinite terjadi pada fragmen lembaran dan sangat tahan terhadap cuaca, kadang-kadang terkonsentrasi dalam cuaca

Gambar 2. Maseral cutinite (Cu)

Resinite
macerals Resinite adalah  mana-mana,  meskipun dalam jumlah yang kecil kecil,  komponen di sebagian besar Amerika bara di bawah jenjang menengah-volatile aspal. Mereka biasanya tidak hadir dalam bara peringkat lebih tinggi. Meskipun macerals resinite biasanya kurang dari 3% dari kebanyakan US bara, mereka sangat berlimpah di batubara dari Dataran Tinggi Wasatch di Utah di mana mereka dapat ditemukan dalam jumlah sekitar 15% dari macerals ini. macerals Resinite memiliki dua mode umum terjadi. Pada sebagian besar Appalachian dan pertengahan barat batubara US resinites terjadi sebagai primer (hadir pada saat deposisi) tubuh bulat dengan sumbu panjang berkisar antara 25-200 mikrometer. Sementara tubuh bulat utama resinite juga ditemukan di AS barat bara Kapur / umur Tersier, banyak resinite dalam bara terjadi sebagai cleat sekunder dan pengisi kekosongan. Resinite sekunder ini menunjukkan hubungan mengganggu batubara host dan sering menunjukkan tekstur aliran dan membawa xenoliths batubara di veinlets resinite. Mikroskop fluoresensi menunjukkan bahwa hanya ovoid resinite primer umumnya menunjukkan “oksidasi” atau “rims reaksi” yang menyarankan perubahan permukaan. Pendar analisis spektral biasanya dapat membedakan resinite dari macerals lain dan dalam kebanyakan kasus juga bisa membedakan resinites berbeda.

Gambar 3. Maseral Resinite (R)

Alginite

Alganit adalah maceral pada batubara yang berasal dari jamur jamur yang tumbuh pada saat pembentukan gambut dan ikut terakumulasi pada saat proses pembatubaraan. Batubara yang pada umumnya seperti ini banyak terbentuk pada zaman pra kambrium . Jarang terjadi di sebagian besar batubara dan sering sulit membedakan dari materi mineral. Namun, dalam ultra-violet menyalakannya fluoresces dengan warna kuning cemerlang dan menampilkan penampilan seperti bunga khas.

Gambar 4. Maseral Alginite (Ag)

Liptodetrinite

adalah bentuk klastik dari liptinite di mana fragmen fragmen dari berbagai jenis maceral muncul berbagai liptinite sebagai partikel tersebar.

Gambar 5. Maseral Liptodetrinite

Suberinit

Merupakan maceral yang terdapat dalam batubara yang memperlihatkan atau masih menampakkan bentuk-bentuk dari serat kayu dari bahan pembentuknya yang tidak terhancurkan secara baik pada saat proses pembatubaraan. Dengan maceral ini, kita dapat mengetahui dari jenis tumbuhan apa batubara tersebut terbentuk.

Gambar 6. Maceral suberinit

Kesimpulan

Liptinit tidak berasal dari materi yang dapat terhumifikasikan melainkan berasal dari sisa tumbuhan atau dari dari jenis tanaman tingkat rendah seperti spora, ganggang (algae), kutikula, getah tanaman (resin) dan serbuk sari (pollen). Berdasarkan morfologi dan bahan asalnya, kelompok liptinite dibedakan menjadi sporinite (spora dan butiran pollen), cutinite (kutikula), resinite (resin/damar), exudatinite (maseral sekunder yang berasal dari getah maseral liptinite lainnya yang keluar pada proses pembatubaraan), suberinite (kulit kayu/serat gabus), fluorinite (degradasi dari resinite), liptodetrinite (detritus dari maseral liptinite lainnya), alginite (ganggang) dan bituminite (degradasi material algae)

Ucapan terima kasih

Syukur Alhamdulillah saya ucapkan kepada Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga paper ini dapat terselesaikan dan pertama saya ucapkan banyak terima kasih kepadan kedua orang tuaku yang telah memberikan begitu banyak kebaikan dalam bentuk apapun serta kasih sayangnya selama ini, dan teman temanku yang telah memberikan  motivasi dan saran sarannya hingga paper ini terselesaikan, semoga keakraban kita yang sudah seperti saudara ini dapat terus kita jaga hingga kita sarjana bahkan sampai kita tua kelak.  Dan  terlebih saya ucapkan banyak terima kasih kepada bapak Dr. phil nat Sri Widodo, ST, MT yang dalam hal ini sebagai dosen mata kuliah genesa batubara yang telah memberikan begitu banyak motivasi dan mengajak saya dan teman teman untuk terus menambah wawasan agar bisa lebih baik, serta dengan adanya tugas ini menjadikan kami banyak lebih tahu tentang banyak hal terkait batubara. Semoga apa yang saya tulis dan rangkum ini dari berbagai sumber dapat bermanfaat bagi kita semua.

Referensi

  1. Abernethy, R.F. &. Gibson, F.H. Rare Elements in Coal, Information Circular 8163, Bureau of Mines, United States Department of lnterior (1963).
  1. 2. American Society for Testing and Materials, 1979, Ann. Book of Standards, Part 26, Gaseous Fuels; Coal and Coke; Atmospheric Analysis: Am. Soc. for Testing and Materials, Philadelphia, PA, 938 p.
  2. 3. Indiana Geological survey,  A research institute of Indiana University
  3. 4. Schapiro, N., and R. J. Gray, 1960, Petrographic classification applicable to coals of all ranks: Proceed. Ill. Min. Inst., p. 83-97.


FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI PEMATANGAN BATUBARA

YASIN S. UMAR

093 270 004

Jurusan teknik pertambangan, fakultas teknologi industry, universitas muslim indonesia

Sari

Formasi batuan pembawa-batubara di daerah Lampung Tengah terletak di tepi batas cekungan atau bagian barat Cekungan Sumatra Selatan, dan secara fisiografi berada di dalam Lajur Palembang yang berbatasan langsung dengan ujung selatan Lajur Barisan.

Fasies batuan di bagian bawah adalah konglomerat, batupasir konglomeratan, dan batupasir kuarsa. Di bagian atas terdiri atas perselingan batulanau, serpih, batulempung, batulumpur, batugamping, dan ba­tubara dengan sisipan serpih batubaraan serta batubara serpihan. Satuan fasies batuan pembawa-batubara diyakini merupakan bagian Formasi Talangakar berlingkungan pengendapan mulai dari fluviatil – paralik, yang semakin ke atas berubah menjadi sublitoral, dan berumur Oligo-Miosen. Kondisi lingkungan ini berpengaruh kuat terhadap karakter dan jenis batubara yang terbentuk.

Secara stratigrafi, runtunan batuan ini ditindih selaras oleh satuan batugamping berumur Miosen Awal -Tengah, dan diterobos oleh granodiorit berumur Miosen Tengah – Akhir. Batuan dasar runtunan batuan sedimen berumur Tersier ini adalah batuan malihan Kelompok Gunungkasih dan granit berumur Kapur.

Sesar normal berarah barat laut – tenggara mengontrol daerah penelitian, dan mempengaruhi kemiringan lapisan batubara ke arah utara – timur, dengan besar sudut kemiringan 15º – 23º. Batubara di daerah pene­litian terendapkan dalam lingkungan hutan berawa basah, pada saat susut laut dengan tingkat penurunan yang tinggi sampai menengah. Batubara ini termasuk ke dalam peringkat bituminus high volatile sampai low volatile, sementara kematangan termalnya termasuk dalam kategori matang.

Kata kunci: batuan pembawa-batubara, Talangakar, Oligo-Miosen, Lampung Tengah, Cekungan Sumatra Selatan

Abstract

The rock succession of coal bearing formation, situated in Lampung Tengah, occupies the basinal margin or the western part of South Sumatra Basin. Physiographically, the rock succession lies in the Palembang Zone which directly contacts with the southernmost Barisan Mountain Zone.

The rock facies consists of conglomerate, and conglomeratic and quartz sandstones in the lower part, whilst the upper part comprises shale, claystone, mudstone, siltstone, and coal with coally shale and shaly coal intercalations. The rock facies of coal bearing unit is strongly believed to be part of the Oligo – Miocene Talangakar Formation deposited in a fluvial – paralic environment which further up section, it turns to be a sub-littoral deposit. The depositional environment strongly affected the coal characteristics and type.

Stratigraphically, the rock unit is conformably overlain by the Early – Middle Miocene limestone unit and is intruded by the Middle – Late Miocene granodiorite. The basement of the Tertiary rock succession is metamorphics of the Gunungkasih Complex and the Cretaceous granitic rock.

The normal fault controlling the area studied has a northwest – southeast direction and it caused the dip of coal trending north – east direction of 15º – 23º. The coal of the research area was deposited in wet forest swamp environment within a high to medium subsidence level. The coal is grouped to a high to low volatile bituminuous rank, included to a mature category.

Keywords: coal-bearing formation, Talangakar, Oligo-Miocene, Central Lampung, South Sumatra Basin

LATAR BELAKANG

Asal Mula Batubara
Batubara merupakan bahan bakar fosil. Bahan merupakan batu yang bersifat mudah terbakar, endapan, dan organik yang terutama terdiri dari karbon, hidrogen, dan oksigen. Batubara terbentuk dari tumbuhan yang telah terkonsolidasi di antara lapisan batuan lainnya dan berubah karena kombinasi pengaruh tekanan dan/atau panas selama jutaan tahun untuk membentuk lapisan batubara.

Batubara dibentuk oleh sisa-sisa tumbuhan jaman prasejarah yang asalnya terkumpul di daerah rawa dan tanah gembur. Tumpukan lumpur dan endapan lainnya, bersamaan dengan pergerakan lapisan kerak bumi (dikenal sebagai gerakan tektonik), mengubur daerah-daerah rawa dan tanah gembur sampai ke tempat yang sangat dalam. Selama terkubur, sisa-sisa tanaman ini berubah akibat pengaruh suhu tinggi dan tekanan. Hal ini menyebabkan perubahan secara fisik dan kimia pada sisa tanaman yang kemudian berubah menjadi tanah gemuk (peat) dan akhirnya menjadi batubara.

Pembentukan batubara dimulai pada Periode Karboniferus (Carboniferous Period) – yang dikenal sebagai jaman awal batubara – yang terjadi 360 juta sampai 290 juta tahun yang lalu. Kualitas setiap jenis batubara ditentukan oleh suhu dan tekanan dan dari lamanya waktu formasi, yang disebut sebagai

“kematangan organik” (‘organic maturity’). Pada awalnya tanah gemuk ini diubah menjadi lignit atau “batubara coklat” – ini adalah tipe-tipe batubara dengan kematangan organik yang rendah. Lignit cukup lunak dan warnanya bervariasi dari hitam pekat sampai beberapa macam gradasi warna coklat.

Jutaan tahun kemudian, efek terus-menerus dari suhu dan tekanan menghasilkan perubahan lebih lanjut pada batubara muda, yang secara berkala meningkatkan kematangan organik dan kemudia mengubahnya menjadi batubara ‘sub-bituminus’. Perubahan kimia dan fisik lebih lanjut terjadi sampai batubara ini menjadi lebih keras dan lebih pekat, membentuk ‘bituminous’ atau batubara keras (‘hard coals’). Dibawah kondisi yang tepat, peningkatan berkala pada kematangan organik dapat terus berlanjut dan akhirnya membentuk antrasit.

TEORI

Pembentukan Lapisan Source

Teori Rawa Peat (Gambut) – Autocthon

Teori ini menjelaskan bahwa pembentukan batubara berasal dari akumulasi sisa-sisa tanaman yang kemudian tertutup oleh sedimen diatasnya dalam suatu area yang sama. Dan dalam pembentukannya harus mempunyai waktu geologi yang cukup, yang kemudian teralterasi menjadi tahapan batubara yang dimulai dengan terbentuknya peat yang kemudian berlanjut dengan berbagai macam kualitas antrasit. Kelemahan dari teori ini adalah tidak mengakomodasi adanya transportasi yang bisa menyebabkan banyaknya kandungan mineral dalam batubara.

Teori Transportasi – Allotocton

Teori ini mengungkapkan bahwa pembentukan batubara bukan berasal dari degradasi/peluruhan sisa-sisa tanaman yang insitu dalam sebuah lingkungan rawa peat, melainkan akumulasi dari transportasi material yang terkumpul didalam lingkungan aqueous seperti danau, laut, delta, hutan bakau. Teori ini menjelaskan bahwa terjadi proses yang berbeda untuk setiap jenis batubara yang berbeda pula.

Proses Geokimia dan Metamorfosis

Setelah terbentuknya lapisan source, maka berlangsunglah berbagai macam proses. Proses pertama adalah diagenesis, berlangsung pada kondisi temperatur dan tekanan yang normal dan juga melibatkan proses biokimia. Hasilnya adalah proses pembentukan batubara akan terjadi, dan bahkan akan terbentuk dalam lapisan itu sendiri. Hasil dari proses awal ini adalah peat, atau material lignit yang lunak. Dalam tahap ini proses biokimia mendominasi, yang mengakibatkan kurangnya kandungan oksigen. Setelah tahap biokimia ini selesai maka berikutnya prosesnya didominasi oleh proses fisik dan kimia yang ditentukan oleh kondisi temperatur dan tekanan. Temperatur dan tekanan berperan penting karena kenaikan temperatur akan mempercepat proses reaksi, dan tekanan memungkinkan reaksi terjadi dan menghasilkan unsur-unsur gas. Proses metamorfisme (temperatur dan tekanan) ini terjadi karena penimbunan material pada suatu kedalaman tertentu atau karena pergerakan bumi secara terus-menerus didalam waktu dalam skala waktu geologi.

PEMBAHASAN

LITBANG TEKNOLOGI PENGOLAHAN DAN PEMANFAATAN BATUBARA

Kegiatan Litbang Teknologi Pengolahan dan Pemanfaatan Batubara meliputi litbang, perekayasaan dan pelayanan jasa di bidang karakterisasi, teknologi pengolahan, konversi dan pembakaran batubara.

Litbang ini dilakukan secara terpadu dengan kelompok-kelompok litbang lain yang ada di tekMIRA dengan sasaran utama mendukung program pemerintah dalam mengurangi subsidi BBM/kayu bakar melalui diversifikasi energi, peningkatan penggunaan batubara dalam negeri, penghematan dan peningkatan devisa melalui ekspor serta peningkatan PNBP seperti terlihat dalam Gambar 1.

Litbang Teknologi Pengolahan dan Pemanfaatan Batubara telah dirintis sejak awal tahun 1970-an, dan terus berkembang mengingat batu bara yang semula hanya dibakar untuk diambil panasnya, kemudian diproses untuk mendapatkan batubara dengan kualitas yang lebih baik atau bahan yang lebih bersih dan ramah terhadap lingkungan.

Sampai dengan akhir tahun 1980 sebagian besar kegiatan litbang teknologi pengolahan dan pemanfaatan batubara masih dalam skala laboratorium. Namun sesudah itu kegiatan litbang sudah mengarah kepada aplikasi dengan membangun berbagai pilot plant yang diharapkan dapat mengetahui optimalisasi proses, pengujian produk pada pengguna dan kelayakan ekonomi dari proses tersebut.

Untuk mempercepat implementasi hasil litbang teknologi pengolahan dan pemanfaatan batubara pada skala industri, tekMIRA sedang dan akan membangun beberapa pilot plant di Palimanan Cirebon dalam suatu Pusat Teknologi Batubara Bersih yang disebut Clean Coal Technology Centre atau disingkat Coal Centre.

Kegiatan unggulan Litbang Teknologi Pengolahan dan Pemanfaatan Batubara terdiri dari peningkatan kualitas batubara peringkat rendah melalui proses Upgraded Brown Coal (UBC), pengembangan briket, gasifikasi, pencairan dan pembuatan kokas. Sedangkan hasil yang sudah dapat diimplementasikan diantaranya penggunaan briket untuk peternakan ayam, pemindangan ikan, ekstraksi daun nilam dan penggunaan batubara sebagai bahan bakar langsung pada industri bata, genteng, kapur dan industri gula merah.
Litbang Teknologi Pengolahan dan Pemanfaatan Batubara didukung oleh fasilitas :

  • Laboratorium penelitian dan penerapan.
  • Laboratorium pengujian sifat kimia dan fisika yang telah terakreditasi berdasarkan ISO 17025.
  • 51 orang tenaga fungsional terdiri dari peneliti, perekayasa dan teknisi dari berbagai keahlian berdasarkan disiplin ilmu, yang berbeda-beda antara lain : kimia dan fisika batubara, pengolahan batu bara dan teknologi pemanfaatan batu bara.

Untuk lebih mempercepat program Litbang Teknologi Pengolahan dan Pemanfaatan Batubara telah dilakukan kerjasama dengan berbagai institusi litbang baik di dalam negeri maupun luar negeri, antara lain :

  • Pembangunan pilot plant briket bio batubara kerjasama dengan NEDO-METI, (Jepang).
  • Pembangunan pilot plant peningkatan kualitas batubara peringkat rendah dengan proses UBC kerjasama dengan Kobe Steel (Jepang), JCOAL (Jepang) dan BPPT.
  • Pencairan batubara Indonesia kerjasama dengan NEDO (Jepang) dan BPPT.
  • Daur ulang minyak bekas dengan menggunakan batubara sebagai absorban, kerjasama dengan KOBE Steel (Jepang) dan LEMIGAS.
  • Proses pengeringan teh dengan batubara melalui gasifikasi kerjasama dengan PPTK Gambung.
  • Pengujian sifat kimia dan fisika batubara kerjasama dengan PT. Surveyor Indonesia, PTBA dan perusahaan batubara lainnya.

Pembangunan dan kegiatan litbang pilot plant briket biobatubara dan pilot plant UBC dilakukan di SENTRA TEKNOLOGI PEMANFAATAN BATUBARA DI PALIMANAN CIREBON.

Karya Litbang Teknologi Pengolahan dan Pemanfaatan Batubara yang meliputi teknologi pengolahan, teknologi konversi dan teknologi pembakaran yang diaplikasikan, diantaranya :

1. Teknologi Pengolahan

  • Peningkatan kualitas batubara peringkat rendah dengan proses Upgraded Brown Coal (UBC).
  • Percobaan penerapan teknologi coal water fuel sebagai bahan bakar boiler pada industri tekstil.
  • Pengembangan metode penurunan kadar natrium batubara Lati, Berau, Kalimantan Timur.
  • Pengembangan metode pencampuran batubara (coal blending) Kalimantan Tengah untuk pembuatan kokas metalurgi.
  • Pencucian batubara.
  • Desulfurisasi limbah batubara dengan flotasi kolom.

2. Teknologi Konversi

  • Pengembangan briket kokas dari batubara dan green coke.
  • Proyek pencairan batubara 2002 : uji tuntas (due diligence) pre-FS Batu Bara Banko.
  • Pengembangan briket bio coal Palimanan.
  • Pemanfaatan produk gasifikasi batubara untuk pengeringan teh di Gambung Ciwidey, Jawa Barat.
  • Briket kokas untuk pengecoran logam.

3. Teknologi Pemanfaatan Batubara

3.1. Bahan Bakar Langsung

  • Penyerapan gas SO2 dari hasil pembakaran briket bio batubara dengan unggulan zeolit.
  • Pengembangan model fisik tungku pembakaran briket biocoal untuk industri rumah tangga, pembakaran bata/genteng, boiler rotan dan pengering bawang.
  • Tungku hemat energi untuk industri rumah tangga dengan bahan bakar batubara/briket bio batubara.
  • Pembakaran kapur dalam tungku tegak system terus menerus skala komersial dengan batubara halus menggunakan pembakar siklon.
  • Tungku pembuatan gula merah dengan bahan bakar batubara.
  • Pembakaran kapur dalam tungku system berkala dengan kombinasi bahan bakar batubara – kayu.
  • Pembakaran bata-genteng dengan batubara.

3.2. Non Bahan Bakar

  • Pengkajian pemanfaatan batubara Kalimantan Selatan untuk pembuatan karbon aktif.
  • Daur ulang minyak pelumas bekas dengan menggunakan batubara peringkat rendah sebagai penyerap.

Asal-usul Peat (Gambut)

Lapisan batubara umumnya berasal dari peat(gambut) deposit di suatu rawa. Faktor-faktor penting dalam pembentukkan peat:

  • Evolusi perkembangan flora
  • Iklim
  • Geografi dan struktur daerah

Evolusi Perkembangan Flora

Batubara tertua yang berumur Hurorian Tengah dari Michigan berasal dari alga dan fungi. Sedangkan pada jaman  Devon Bawah dan Atas, batubara kebanyakan berasal dari Psilophites (spt: Taeniocrada decheniana (lower devon)). Kebanyakan batubara dari jaman  ini memiliki  rata-rata lapisan yang tipis(3-4m) dan tidak punya nilai ekonomis.

Pada  Carbon Atas, tumbuhan mulai tinggi-tinggi hingga mencapai ketinggian lebih dari 30m namun belum seberagam sekarang. Pada jaman ini didominasi oleh: Lepidodendron, Sigillaria, Leginopteris oldhamia, Calamitea. Jaman Upper Carboniferous dikenal sebagai perioda bituminous coal.

Lapisan penting batubara berumur Perm terdapat di USSR, dominan terbentuk dari Gymnosperm cordaites.

Pada jaman Mesozoic terutama Jura dan Cretaceous Bawah, Gymnosperm(Ginkcophyta, Cycadophyta dan Cornifers) merupakan tumbuhan penting pembentuk batubara, terutama di Siberia dan Asia Tengah.

Pada rawa-rawa berumur Cretaceous Atas dan Tersier tumbuhan Angiosperm tumbuh dengan pesat di N. America, Europe, Japan dan Australia.

Jika dibandingkan dengan tumbuhan pada masa Carbon, tumbuhan pada jaman Mesozoic terutama jaman Tersier  lebih beragam dan spesifik serta menghasilkan deposit peat yang tebal dan beragam dalam tipe fasiesnya.

Perkembangan dan evolusi flora akan berpengaruh pada keragaman jenis dan tipe batubara yang dihasilkan.

Iklim

Pada iklim yang lebih hangat dan basah tumbuhan tumbuh lebih cepat dan beragam. Lapisan-lapisan kaya batubara berumur Carbon Atas, Cretaceous Atas dan Tersier Awal diendapkan pada iklim seperti ini. Namun pada hemisphere selatan dan Siberia juga terdapat endapan batubara yang kaya yang diendapakan pada iklim yang sedang hingga dingin, contohnya batubara inter-post glacial PermoCarbon Gondwana  (dari Ganganopteris glossopteris) dan batubara umur Perm dan Jura Bawah dari Angara konitnen.

Lapisan batubara yang diendapkan pada iklim hangat dan basah biasanya lebih terang dan tebal dibandingkan dengan yang diendapkan pada iklim basah.

Paleogeografi dan Tectonic Requirement

Formasi lapisan tergantung pada hubungan paleogeografi dan struktur pada daerah sedimentasi. Pembentukan peat(gambut) terjadi pada daerah yang   depresi  permukaan dan memerlukan muka air yang relatif tetap sepanjang tahun diatas atau minimal sama dengan permukaan tanah. Kondisi ini banyak muncul pada flat coastal area dimana banyak rawa yang berasosiasi dengan persisir pantai. Selain itu rawa-rawa juga muncul di darat(shore or inland lakes). Tergantung pada posisi asli geografinya, endapan batubara paralic(sea coast) dan limnic(inland) adalah berbeda.

Paralic coal swamps memiliki sedikit pohon atau bahkan tanpa pohon dan terbentuk diluar distal margin pada delta. Pembentukkannya merupakan akibat dari regresi dan transgresi air laut. Banyak coastal swamps besar yang berkembang dibawah perlindungan sand bars dan pits sehingga dapat menghasilkan endapan batubara yang tebal.

Back samps terbentuk dibelakang tanggul alam sungai besar. Pada back  swamps, peats(gambut) kaya dengan mineral matter akibat banjir yang sering terjadi. Peat deposits hanya dapat terawetkan pada daerah subsidence. Akibatnya endapan yang kaya batubara banyak berhubungan dengan daerah ini, seperti yang sering muncul pada foredeep pada suatu pegunungan lipatan yang besar.

Sikuen sediment yang tebal dimana didalamnya terdapat lapisan tipis batubara(<2m) dengan penyebaran yang besar dan keberadaan intercalation dari marine bed adalah karakteristik dari batubara yang diendapkan di foredeeps dari suatu pegunungan lipatan yang besar. Cyclothem adalah perulangan antara peat dengan inorganic sediment dan sekuen ini sering berulang.

Pada bagian backdeeps dari suatu pegunungan lipatan yang besar, subsidence biasanya lebih sedikit dan jumlah lapisan batubara lebih sedikit.  Ketika paralic coals diendapkan di foredeeps, kebanyakan limnic coals diendapkan di dalam cekungan kontinen yang besar. Limnic coals memiliki karakter: terbentuk pada kontinen graben, jumlah lapisannya sedikit tapi setiap lapisannya sangat tebal.

UJI MEKANIK

Selain analisis kimia, juga dilakukan  sejumlah tes untuk menentukan parameter fisik batubara, seperti  uji densitas relatif , distribusi ukuran partikel, dll.

1. Densitas relatif:

Densitas relatif batubara tergantung pada rank dan  mineral pengotornya. Data densitas relatif diperlukan untuk membuat sampel komposit dalam menentukan banyaknya asap (seam). Selain itu diperlukan juga sebagai faktor penting dalam mengubah cadangan batubara dari unit volume menjadi unit massa.

Penentuan dilakukan dengan menghitung banyaknya kehilangan berat pada saat dicelupkan ke dalam air. Cara terbaik adalah dari data berat batubara dengan menggunakan piknometer. Grafik di bawah ini memberikan hubungan antara densitas relatif terhadap kandungan abu untuk batubara dan serpih karbon di cekunagn Agades.

2. Distribusi Ukuran Partikel:

Distribusi ukuran pertikal pada batubara yang rusak tergantung pada metode penambangan, cara penanganannya, serta derajat perekahan material tersebut. Distribusi ukuran merupakan faktor kritis yang dapat menunjukkan bagian tumbuhan penyusunnya. Penentuan dilakukan dengan metode ayakan. Grafik data pengeplotan menghasilkan data rata-rata ukuran partikel dan derajat keseragaman partikel.

3. Uji Pengapungan (Float-sink testing):

Uji ini dilakukan untuk menentukan distribusi densitas partikel sampel dengan cara mencelupkan sampel batubara ke dalam larutan yang diketahui densitas relatif. Selain itu dilakukan juga penelitian lain seperti penghitungan energi spesifik.

Larutan yang digunakan biasanya mempunyai densitas berkisar antara 1,3 – 2,0. Campuran larutan organik ini antara lain tetrabromoethane (R.D.2,89), perchlorethylene (R.D.1,60), dan Toluena (R.D.1,60) yang sering digunakan karena viscositasnya rendah dan sifat pengeringan yang baik.

Grafik yang diplot menunjukkan persentase material yang mengapung dan yang tenggelam yang dihitung dalam basis kumulatif. Akhirnya dapat digunakan untuk menentukan fraksi pengapungan dengan kandungan spesifik abu.

4. Uji Kerusakan Serpih (Shale breakdown test):

Ada beberapa masalah pada saat ekstraksi batubara, misalnya akibat pengotor (abu,dll) yang biasanya diakibat oleh hadirnya mineral lempung, contoh montmorilonit pada komponen non-batubara. Jumlah shale breakdown didapat dari proporsi material yang ditentukan dengan analisis sedimentasi residu.

UJI LAINNYA UNTUK KARBONISASI

Karbonisasi adalah proses pemanasan batubara pada  temperatur beberapa ratus derajat untuk menghasilkan material-material:

  1. Padatan yang mengalami pengayaan karbon yang disebut coke.
  2. Larutan yang merupakan campuran hidrokarbon “tar” dan amoniacal liquor.
  3. Hidrokarbon lain dalam bentuk gas yang didinginkam ke temperatur normal.

1. Free Swelling Index:

Tes ini dilakukan untuk menentukan angka peleburan dengan cara memanaskan sejumlah sampel pada temperatur peleburan normal (kira-kira 800°C). Setelah pemanasan atau sampai semua semua volatile dikelurkan, sejumlah coke tersisa dari peleburan. Swelling number dipengaruhi oleh distribusi ukuran partikel dan kecepatan pemanasan.

2. Tes karbonisasi Gray-King dan tipe coke:

Tes Gray-King menentukan jumlah padatan, larutan dan gas yang diproduksikan akibat karbonisasi. Tes dilakukan dengan memenaskan sampel didalam tabung tertutup dari temperatur 300°C menjadi 600°C selama 1 jam untuk karbonisasi temperatur rendah atau dari 300°C menjadi 900°C selama 2 jam untuk karbonisasi temperatur tinggi.

3. Tes Karbonisasi Fischer:

Prinsipnya sama dengan metode Gray-King, perbedaan terletak pada peralatan dan kecepatan pemanasan. Pemanasan dilakukan di dalam tabung alumunium selama 80 menit. Tar dan liquor dikondensasikan ke dalam air dingin. Akhirnya didapatkan persentase coke, tar dan, air sedangkan jumlah gas didapat dengan cara mengurangkannya. Tes Fischer umum digunakan untuk batubara rank rendah (brown coal dan lignit) untuk karbonisasi temperatur rendah.

Data perbandingan Tes Gray-King dan Fischer:

4. Plastometer Gieseler:

Plastometer Gieseler adalah viskometer yang memantau viscositas sampel batubara yang telah dileburkan. Dari tes ini direkam data-data sbb:

  1. Initial softening temperature.
  2. Temperatur viscositas maksimum
  3. Viskositas maksimum.
  4. Temperatur pemadatan resolidifiation temperatur.

5. Indeks Roga:

Indeks Roga menyatakan caking capacity. Ditentukan dengan cara memanaskan  1 gram sampel batubara yang dicampur dengan 5 gram antrasit pada 850°C selama 15 menit.

6. Tes lain yang dilakukan:

Biasanya dilakukan untuk menentukan:

  1. Komposisi kimia (analisis proksimat, total belerang, analisis abu,dll)
  2. Parameter fisik (distribusi ukuran, densitas relatif)
  3. Uji kekuatan.
  4. Tes Metalurgi.

BATUBARA SEBAGAI SEDIMEN ORGANIK

Batubara merupakan sedimen organik, lebih tepatnya merupakan batuan organik, terdiri dari kandungan bermacam-macam pseudomineral. Batubara terbentuk dari sisa tumbuhan yang membusuk dan terkumpul dalam suatu daerah dengan kondisi banyak air, biasa disebut rawa-rawa. Kondisi tersebut yang menghambat penguraian menyeluruh dari sisa-sisa tumbuhan yang kemudian mengalami proses perubahan menjadi batubara.

Selain tumbuhan yang ditemukan bermacam-macam, tingkat kematangan juga bervariasi, karena dipengaruhi oleh kondisi-kondisi lokal. Kondisi lokal ini biasanya kandungan oksigen, tingkat keasaman, dan kehadiran mikroba. Pada  umumnya sisa-sisa tanaman tersebut dapat berupa pepohonan, ganggang, lumut, bunga, serta tumbuhan yang biasa hidup di rawa-rawa. Ditemukannya jenis flora yang terdapat pada sebuah lapisan batubara tergantung pada kondisi iklim setempat. Dalam suatu cebakan yang sama, sifat-sifat analitik yang ditemukan dapat berbeda, selain karena tumbuhan asalnya yang mungkin berbeda, juga karena banyaknya reaksi kimia yang mempengaruhi kematangan suatu batubara.

Secara umum, setelah sisa tanaman tersebut terkumpul dalam suatu kondisi tertentu yang mendukung (banyak air), pembentukan dari peat (gambut) umumnya terjadi. Dalam hal ini peat tidak dimasukkan sebagai golongan batubara, namun terbentuknya peat merupakan tahap awal dari terbentuknya batubara. Proses pembentukan batubara sendiri secara singkat dapat didefinisikan sebagai suatu perubahan dari sisa-sisa tumbuhan yang ada, mulai dari pembentukan peat (peatifikasi) kemudian lignit dan menjadi berbagai macam tingkat batubara, disebut juga sebagai proses coalifikasi, yang kemudian berubah menjadi antrasit. Pembentukan batubara ini sangat menentukan kualitas batubara, dimana proses yang berlangsung selain melibatkan metamorfosis dari sisa tumbuhan, juga tergantung pada keadaan pada waktu geologi tersebut dan kondisi lokal seperti iklim dan tekanan. Jadi pembentukan batubara berlangsung dengan penimbunan akumulasi dari sisa tumbuhan yang mengakibatkan perubahan seperti pengayaan unsur karbon, alterasi, pengurangan kandungan air, dalam tahap awal pengaruh dari mikroorganisme juga memegang peranan yang sangat penting.

PENYUSUN BATUBARA

Konsep bahwa batubara berasal dari sisa tumbuhan diperkuat dengan ditemukannya cetakan tumbuhan di dalam lapisan batubara. Dalam penyusunannya batubara diperkaya dengan berbagai macam polimer organik yang berasal dari antara lain karbohidrat, lignin, dll. Namun komposisi dari polimer-polimer ini bervariasi tergantung pada spesies dari tumbuhan penyusunnya.

Lignin

Lignin merupakan suatu unsur yang memegang peranan penting dalam merubah susunan sisa tumbuhan menjadi batubara. Sementara ini susunan molekul umum dari lignin belum diketahui dengan pasti, namun susunannya dapat diketahui dari lignin yang terdapat pada berbagai macam jenis tanaman. Sebagai contoh lignin yang terdapat pada rumput mempunyai susunan p-koumaril alkohol yang kompleks. Pada umumnya lignin merupakan polimer dari satu atau beberapa jenis alkohol.

Hingga saat ini, sangat sedikit bukti kuat yang mendukung teori bahwa lignin merupakan unsur organik utama yang menyusun batubara.

Karbohidrat

Gula atau monosakarida merupakan alkohol polihirik yang mengandung antara lima sampai delapan atom karbon. Pada umumnya gula muncul sebagai kombinasi antara gugus karbonil dengan hidroksil yang membentuk siklus hemiketal. Bentuk lainnya mucul sebagai disakarida, trisakarida, ataupun polisakarida. Jenis polisakarida inilah yang umumnya menyusun batubara, karena dalam tumbuhan jenis inilah yang paling banyak mengandung  polisakarida (khususnya selulosa) yang kemudian terurai dan membentuk batubara.

Protein

Protein merupakan bahan organik yang mengandung nitrogen yang selalu hadir sebagai protoplasma dalam sel mahluk hidup. Struktur dari protein pada umumnya adalah rantai asam amino yang dihubungkan oleh rantai amida. Protein pada tumbuhan umunya muncul sebagai steroid, lilin.

Material Organik Lain

Resin

Resin merupakan material yang muncul apabila tumbuhan mengalami luka pada batangnya.

Tanin

Tanin umumnya banyak ditemukan pada tumbuhan, khususnya pada bagian batangnya.

Alkaloida

Alkaloida merupakan komponen organik penting terakhir yang menyusun batubara. Alkaloida sendiri terdiri dari molekul nitrogen dasar yang muncul dalam bentuk rantai.

Porphirin

Porphirin merupakan komponen nitrogen yang berdasar atas sistem pyrrole. Porphirin biasanya terdiri atas suatu struktur siklik yang terdiri atas empat cincin pyrolle yang tergabung dengan jembatan methin. Kandungan unsur porphirin dalam batubara ini telah diajukan sebagai marker yang sangat penting untuk mendeterminasi perkembangan dari proses coalifikasi.

Hidrokarbon

Unsur ini terdiri atas bisiklik alkali, hidrokarbon terpentin, dan pigmen kartenoid. Sebagai tambahan, munculnya turunan picene yang mirip dengan sistem aromatik polinuklir dalam ekstrak batubara dijadikan tanda inklusi material sterane-type dalam pembentukan batubara. Ini menandakan bahwa struktur rangka tetap utuh selama proses pematangan, dan tidak adanya perubahan serta penambahan struktur rangka yang baru.

Konstituen Tumbuhan yang Inorganik (Mineral)

Selain material organik yang telah dibahas diatas, juga ditemukan adanya material inorganik yang menyusun batubara. Secara umum mineral ini dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu unsur mineral inheren dan unsur mineral eksternal. Unsur mineral inheren adalah material inorganik yang berasal dari tumbuhan yang menyusun bahan organik yang terdapat dalam lapisan batubara. Sedangkan unsur mineral eksternal merupakan unsur yang dibawa dari luar kedalam lapisan batubara, pada umumya jenis inilah yang menyusun bagian inorganik dalam sebuah lapisan batubara.

PROSES PEMBENTUKAN BATUBARA

Pembentukan batubara pada umumnya dijelaskan dengan asumsi bahwa material tanaman terkumpul dalam suatu periode waktu yang lama, mengalami peluruhan sebagian kemudian hasilnya teralterasi oleh berbagai macam proses kimia dan fisika. Selain itu juga, dinyatakan bahwa proses pembentukan batubara harus ditandai dengan terbentuknya peat.

HETEROATOM DALAM BATUBARA

Heteroatom dalam batubara  bisa berasal dari dalam (sisa-sisa tumbuhan) dan berasal dari luar yang masuk selama terjadinya proses pematangan.

Nitrogen pada batubara pada umumnya ditemukan dengan kisaran 0,5 – 1,5 % w/w yang kemungkinan berasal dari cairan yang terbentuk selama proses pembentukan batubara.

Oksigen pada batubara dengan kandungan 20 – 30 % w/w terdapat pada lignit atau 1,5 – 2,5 % w/w untuk antrasit, berasal dari bermacam-macam material penyusun tumbuhan yang terakumulasi ataupun berasal dari inklusi oksigen yang terjadi pada saat kontak lapisan source dengan oksigen di udara terbuka atau air pada saat terjadinya sedimentasi.

Variasi kandungan sulfur pada batubara berkisar antara 0,5 – 5 % w/w yang muncul dalam bentuk sulfur organik dan sulfur inorganik yang umumnya muncul dalam bentuk pirit. Sumber sulfur dalam batubara berasal dari berbagai sumber. Pada batubara dengan kandungan sulfur rendah, sulfurnya berasal material tumbuhan penyusun batubara. Sedangkan untuk batubara dengan kandungan sulfur menengah-tinggi, sulfurnya berasal dari air laut.

Sumber Daya dan Cadangan

Sumber daya batubara (Coal Resources) adalah bagian dari endapan batubara yang diharapkan dapat dimanfaatkan. Sumber daya batu bara ini dibagi dalam kelas-kelas sumber daya berdasarkan tingkat keyakinan geologi yang ditentukan secara kualitatif oleh kondisi geologi/tingkat kompleksitas dan secara kuantitatif oleh jarak titik informasi. Sumberdaya ini dapat meningkat menjadi cadangan apabila setelah dilakukan kajian kelayakan dinyatakan layak.

Cadangan batubara (Coal Reserves) adalah bagian dari sumber daya batubara yang telah diketahui dimensi, sebaran kuantitas, dan kualitasnya, yang pada saat pengkajian kelayakan dinyatakan layak untuk ditambang.

Klasifikasi sumber daya dan cadangan batubara didasarkan pada tingkat keyakinan geologi dan kajian kelayakan. Pengelompokan tersebut mengandung dua aspek, yaitu aspek geologi dan aspek ekonomi.

Kelas Sumber Daya

1. Sumber Daya Batubara Hipotetik (Hypothetical Coal Resource)

Sumber daya batu bara hipotetik adalah batu bara di daerah penyelidikan atau bagian dari daerah penyelidikan, yang dihitung berdasarkan data yang memenuhi syarat-syarat yang ditetapkan untuk tahap penyelidikan survei tinjau.

Sejumlah kelas sumber daya yang belum ditemukan yang sama dengan cadangan batubara yg diharapkan mungkin ada di daerah atau wilayah batubara yang sama dibawah kondisi geologi atau perluasan dari sumberdaya batubara tereka. Pada umumnya, sumberdaya berada pada daerah dimana titik-titik sampling dan pengukuran serat bukti untuk ketebalan dan keberadaan batubara diambil dari distant outcrops, pertambangan, lubang-lubang galian, serta sumur-sumur. Jika eksplorasi menyatakan bahwa kebenaran dari hipotesis sumberdaya dan mengungkapkan informasi yg cukup tentang kualitasnya, jumlah serta rank, maka mereka akan di klasifikasikan kembali sebagai sumber daya teridentifikasi (identified resources).

2. Sumber Daya Batubara Tereka (inferred Coal Resource)

Sumber daya batu bara tereka adalah jumlah batu bara di daerah penyelidikan atau bagian dari daerah penyelidikan, yang dihitung berdasarkan data yang memenuhi syarat-syarat yang ditetapkan untuk tahap penyelidikan prospeksi.

Titik pengamatan mempunyai jarak yang cukup jauh sehingga penilaian dari sumber daya tidak dapat diandalkan. Daerah sumber daya ini ditentukan dari proyeksi ketebalan dan tanah penutup, rank, dan kualitas data dari titik pengukuran dan sampling berdasarkan bukti geologi dalam daerah antara 1,2 km – 4,8 km. termasuk antrasit dan bituminus dengan ketebalan 35 cm atau lebih, sub bituminus dengan ketebalan 75 cm atau lebih, lignit dengan ketebalan 150 cm atau lebih.

3. Sumber Daya Batubara Tertunjuk (Indicated Coal Resource)

Sumber daya batu bara tertunjuk adalah jumlah batu bara di daerah penyelidikan atau bagian dari daerah penyelidikan, yang dihitung berdasarkan data yang memenuhi syarat-syarat yang ditetapkan untuk tahap eksplorasi pendahuluan.

Densitas dan kualitas titik pengamatan cukup untuk melakukan penafsiran secara relistik dari ketebalan, kualitas, kedalaman, dan jumlah insitu batubara dan dengan alasan sumber daya yang ditafsir tidak akan mempunyai variasi yang cukup besar jika eksplorasi yang lebih detail dilakukan. Daerah sumber daya ini ditentukan dari proyeksi ketebalan dan tanah penutup, rank, dan kualitas data dari titik pengukuran dan sampling berdasarkan bukti gteologi dalam daerah antara 0,4 km – 1,2 km. termasuk antrasit dan bituminus dengan ketebalan 35 cm atau lebih, sib bituminus dengan ketebalan 75 cm atau lebih, lignit dengan ketebalan 150 cm.

4. Sumber Daya Batubara Terukur (Measured Coal Resourced)

Sumber daya batu bara terukur adalah jumlah batu bara di daerah peyelidikan atau bagian dari daerah penyelidikan, yang dihitung berdasarkan data yang memenuhi syarat–syarat yang ditetapkan untuk tahap eksplorasi rinci.

Densitas dan kualitas titik pengamatan cukup untuk diandalkan untuk melakukan penafsiran ketebalan batubara, kualitas, kedalaman, dan jumlah batubara insitu. Daerah sumber daya ini ditentukan dari proyeksi ketebalan dan tanah penutup, rank, dan kualitas data dari titik pengukuran dan sampling berdasarkan bukti geologi dalam radius 0,4 km. Termasuk antrasit dan bituminus dengan ketebalan 35 cm atau lebih, sub bituminus dengan ketebalan 75 cm atau lebih, lignit dengan ketebalan 150 cm.

Penghitungan Sumber Daya

Ada beberapa metode yang dapat digunakan untuk menghitung sumberdaya batubara di daerah penelitian. Pemakaian metode disesuaikan dengan kualitas data, jenis data yang diperoleh, dan kondisi lapangan serta metode penambangan (misalnya sudut penambangan). Karena data yang digunakan dalam penghitungan hanya berupa data singkapan, maka metode yang digunakan untuk penghitungan sumber daya daerah penelitian adalah metode Circular (USGS) (Gambar).

Aturan Penghitungan Sumberdaya Batubara dengan Metode Circular (USGS) (Wood et al., 1983)

Penghitungan sumber daya batubara menurut USGS dapat dihitung dengan rumus

Tonnase batubara = A x B x C, dimana

A = bobot ketebalan rata-rata batubara dalam inci, feet, cm atau meter

B = berat batubara per stuan volume yang sesuai atau metric ton.

C = area batubara dalam acre atau hektar

Kemiringan lapisan batubara juga memberikan pengaruh dalam perhitungan sumber daya batubara. Bila lapisan batubara memiliki kemiringan yang berbeda-beda, maka perhitungan dilakukan secara terpisah.

1.      Kemiringan 00 – 100

Perhitungan Tonase dilakukan langsung dengan menggunakan rumus Tonnase = ketebalan batubara x berat jenis batubara x area batubara

2.      Kemiringan 100 – 300

Untuk kemiringan 100 – 300, tonase batubara harus dibagi dengan nilai cosinus kemiringan lapisan batubara.

3.      Kemiringan > 300

Untuk kemiringan > 300, tonase batubara dikali dengan nilai cosinus kemiringan lapisan batubara.

Kualitas Batubara

Kualitas batubara adalah sifat fisika dan kimia dari batubara yang mempengaruhi potensi kegunaannya. Kualitas batubara ditentukan oleh maseral dan mineral matter penyusunnya, serta oleh derajat coalification (rank).

Umumnya, untuk menentukan kualitas batubara dilakukan analisa kimia pada batubara yang diantaranya berupa analisis proksimat dan analisis ultimat. Analisis proksimat dilakukan untuk menentukan jumlah air (moisture), zat terbang (volatile matter), karbon padat (fixed carbon), dan kadar abu (ash), sedangkan analisis ultimat dilakukan untuk menentukan kandungan unsur kimia pada batubara seperti : karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen, sulfur, unsur tambahan dan juga unsur jarang.

Kualitas dan Klasifikasi Batubara

Kualitas batubara ditentukan dengan analisis batubara di laboraturium, diantaranya adalah analisis proksimat dan analisis ultimat. Analisis proksimat dilakukan untuk menentukan jumlah air, zat terbang, karbon padat, dan kadar abu, sedangkan analisis ultimat dilakukan untuk menentukan kandungan unsur kimia pada batubara seperti : karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen, sulfur, unsur tambahan dan juga unsur jarang.

Kualitas batubara ini diperlukan untuk menentukan apakah batubara tersebut menguntungkan untuk ditambang selain dilihat dari besarnya cadangan batubara di daerah penelitian.

Untuk menentukan jenis batubara, digunakan klasifikasi American Society for Testing and Material (ASTM, 1981, op cit Wood et al., 1983)(Tabel 5.2). Klasifikasi ini dibuat berdasarkan jumlah karbon padat dan nilai kalori dalam basis dry, mineral matter free (dmmf). Untuk mengubah basis air dried (adb) menjadi dry, mineral matter free (dmmf) maka digunakan Parr Formulas (ASTM, 1981, op cit Wood et al., 1983) :

dimana :

FC = % karbon padat (adb)

VM = % zat terbang (adb)

M = % air total (adb)

A = % Abu (adb)

S = % sulfur (adb)

Btu = british termal unit = 1,8185*CV adb

Tabel
Klasifikasi batubara berdasarkan tingkatnya (ASTM, 1981, op cit Wood et al., 1983)

Class Group Fixed Carbon ,% , dmmf Volatile Matter Limits, % , dmmf Calorific Value Limits BTU per pound (mmmf)
Equal or Greater Than Less Than Greater
Than
Equal or Less Than Equal or Greater Than Less

Than

Agglomerating Character
I Anthracite* 1.Meta-anthracite 98 2 nonagglomerating
2.Anthracite 92 98 2 8
3.SemianthraciteC 86 92 8 14
II Bituminous 1.Low volatile bituminous coal 78 86 14 22
2.Medium volatilebituminous coal 69 78 22 31
3.High volatile A bituminous coal 69 31 14000D commonly
4.High volatile B bituminous coal 13000D 14000 agglomerating**E
5.High volatile C bituminous coal 11500 13000
10500 11500 agglomerating
III Subbituminous 1.Subbituminous A coal 10500 11500
2.Subbituminous B coal 9500 10500
3.Subbituminous C coal 8300 9500 nonagglomerating
IV. Lignite 1.Lignite A 6300 8300
1.Lignite B 6300

Contoh hasil analisa batubara

Lingkungan Pengendapan Batubara.

Batubara merupakan hasil dari akumulasi tumbuh-tumbuhan pada kondisi lingkungan pengendapan tertentu. Akumulasi tersebut telah dikenai pengaruh-pengaruh synsedimentary dan post-sedimentary. Akibat pengaruh-pengaruh tersebut dihasilkanlah batubara dengan tingkat (rank) dan kerumitan struktur yang bervariasi.

Lingkungan pengendapan batubara dapat mengontrol penyebaran lateral, ketebalan, komposisi, dan kualitas batubara. Untuk pembentukan suatu endapan yag berarti diperlukan suatu susunan pengendapan dimana terjadi produktifitas organik tinggi dan penimbunan secara perlahan-lahan namun terus menerus terjadi dalam kondisi reduksi tinggi dimana terdapat sirukulasi air yang cepat sehingga oksigen tidak ada dan zat organik dapat terawetkan. Kondisi demikian dapat terjadi diantaranya di lingkungan paralik (pantai) dan limnik (rawa-rawa).

Menurut Diessel (1984, op cit Susilawati ,1992) lebih dari 90% batubara di dunia terbentuk di lingkungan paralik yaitu rawa-rawa yang berdekatan dengan pantai. Daerah seperti ini dapat dijumpai di dataran pantai, lagunal, deltaik, atau juga fluviatil.

Diessel (1992) mengemukakan terdapat 6 lingkungan pengendapan utama pembentuk batubara (Tabel 2.1) yaitu gravelly braid plain, sandy braid plain, alluvial valley and upper delta plain, lower delta plain, backbarrier strand plain, dan estuary. Tiap lingkungan pengendapan mempunyai asosiasi dan menghasilkan karakter batubara yang berbeda.

Tabel 2.1

Lingkungan Pengendapan Pembentuk Batubara

(Diesel, 1992)

Environment Subenvironment Coal Characteristics
Gravelly braid plain Bars, channel, overbank plains, swamps, raised bogs mainly dull coals, medium to low TPI, low GI, low sulphur
Sandy braid plain Bars, channel, overbank plains, swamp, raised bogs, mainly dull coals, medium to high TPI, low to medium GI, low sulphur
Alluvial valley and upper delta plain channels, point bars, floodplains and basins, swamp, fens, raised bogs mainly bright coals, high TPI, medium to high GI, low sulphur
Lower delta plain Delta front, mouth bar, splays, channel, swamps, fans and marshes mainly bright coals, low to medium TPI, high to very high GI, high sulphur
Backbarrier strand plain Off-, near-, and backshore, tidal inlets, lagoons, fens, swamp, and marshes transgressive : mainly bright coals, medium TPI, high GI, high sulphur

regressive : mainly dull coals, low TPI and GI, low sulphur

Estuary channels, tidal flats, fens and marshes mainly bright coal with high GI and medium TPI

Proses pengendapan batubara pada umunya berasosiasi dengan lingkungan fluvial flood plain dan delta plain. Akumulasi dari endapan sungai (fluvial) di daerah pantai akan membentuk delta dengan mekanisme pengendapan progradasi (Allen & Chambers, 1998).

Lingkungan delta plain merupakan bagian dari kompleks pengendapan delta yang terletak di atas permukaan laut (subaerial). Fasies-fasies yang berkembang di lingkungan delta plain ialah endapan channel, levee, crevase, splay, flood plain, dan swamp. Masing-masing endapan tersebut dapat diketahui dari litologi dan struktur sedimen.

Endapan channel dicirikan oleh batupasir dengan struktur sedimen cross bedding, graded bedding, paralel lamination, dan cross lamination yang berupa laminasi karbonan. Kontak di bagian bawah berupa kontak erosional dan terdapat bagian deposit yang berupa fragmen-fragmen batubara dan plagioklas. Secara lateral endapan channel akan berubah secara berangsur menjadi endapan flood plain. Di antara channel dengan flood plain terdapat tanggul alam (natural levee) yang terbentuk ketika muatan sedimen melimpah dari channel. Endapan levee yang dicirikan oleh laminasi batupasir halus dan batulanau dengan struktur sedimen ripple lamination dan paralel lamination.

Pada saat terjadi banjir, channel utama akan memotong natural levee dan membentuk crevase play. Endapan crevase play dicirikan oleh batupasir halus – sedang dengan struktur sedimen cross bedding, ripple lamination, dan bioturbasi. Laminasi batupasir, batulanau, dan batulempung juga umum ditemukan. Ukuran butir berkurang semakin jauh dari channel utamanya dan umumnya memperlihatkan pola mengasar ke atas.

Endapan crevase play berubah secara berangsur ke arah lateral menjadi endapan flood plain. Endapan flood plain merupakan sedimen klastik halus yang diendapkan secara suspensi dari air limpahan banjir. Endapan flood plain dicirikan oleh batulanau, batulempung, dan batubara berlapis.

Endapan swamp merupakan jenis endapan yang paling banyak membawa batubara karena lingkungan pengendapannya yang terendam oleh air dimana lingkungan seperti ini sangat cocok untuk akumulasi gambut.

Tumbuhan pada sub-lingkungan upper delta plain akan didominasi oleh pohon-pohon keras dan akan menghasilkan batubara yang blocky. Sedangkan tumbuhan pada lower delta plai didominasi oleh tumbuhan nipah-nipah pohon yang menghasilkan batubara berlapis (Allen, 1985).

Batubara

Batubara adalah batuan yang mudah terbakar yang lebih dari 50% -70% berat volumenya merupakan bahan organik yang merupakan material karbonan termasuk inherent moisture. Bahan organik utamanya yaitu tumbuhan yang dapat berupa jejak kulit pohon, daun, akar, struktur kayu, spora, polen, damar, dan lain-lain. Selanjutnya bahan organik tersebut mengalami berbagai tingkat pembusukan (dekomposisi) sehingga menyebabkan perubahan sifat-sifat fisik maupun kimia baik sebelum ataupun sesudah tertutup oleh endapan lainnya.

Proses pembentukan batubara terdiri dari dua tahap yaitu tahap biokimia (penggambutan) dan tahap geokimia (pembatubaraan).

peatification                             coalification

Endapan          organik            Gambut           Batubara

Biokimia                                  geokimia

Tahap penggambutan (peatification) adalah tahap dimana sisa-sisa tumbuhan yang terakumulasi tersimpan dalam kondisi reduksi di daerah rawa dengan sistem pengeringan yang buruk dan selalu tergenang air pada kedalaman 0,5 – 10 meter. Material tumbuhan yang busuk ini melepaskan H, N, O, dan C dalam bentuk senyawa CO2, H2O, dan NH3 untuk menjadi humus. Selanjutnya oleh bakteri anaerobik dan fungi diubah menjadi gambut (Stach, 1982, op cit Susilawati 1992).

Tahap pembatubaraan (coalification) merupakan gabungan proses biologi, kimia, dan fisika yang terjadi karena pengaruh pembebanan dari sedimen yang menutupinya, temperatur, tekanan, dan waktu terhadap komponen organik dari gambut (Stach, 1982, op cit Susilawati 1992). Pada tahap ini prosentase karbon akan meningkat, sedangkan prosentase hidrogen dan oksigen akan berkurang (Fischer, 1927, op cit Susilawati 1992). Proses ini akan menghasilkan batubara dalam berbagai tingkat kematangan material organiknya mulai dari lignit, sub bituminus, bituminus, semi antrasit, antrasit, hingga meta antrasit.

DAFTAR PUSTAKA

sumber: http://www.republika.co.id/koran_detail.asp?id=193264&kat_id=4

Jurnal Sains dan Teknologi Indonesia 2000, Vo. 2, No. 1 hal. 1-8. /HUMAS-BPPT/ANY

sumber : Tekmira http://www.tekmira.esdm.go.id/

GENESA BATUBARA

NASRUDIN S KAIDUDUNG

093270002

JURUSAN TEKNIK PERTAMBANGAN, FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI, UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA

Sari

Di Indonesia, batu bara merupakan bahan bakar utama selain solar (diesel fuel) yang telah umum digunakan pada banyak industri, dari segi ekonomis batu bara jauh lebih hemat dibandingkan solar, dengan perbandingan sebagai berikut: Solar Rp 0,74/kilo calori sedangkan batu bara hanya Rp 0,09/kilocalori, (berdasarkan harga solar industri Rp. 6.200/liter).

Dari segi kuantitas batubara termasuk cadangan energi fosil terpenting bagi Indonesia. Jumlahnya sangat berlimpah, mencapai puluhan milyar ton. Jumlah ini cukup untuk memasok kebutuhan energi listrik hingga ratusan tahun ke depan. Sayangnya, Indonesia tak mungkin membakar habis batubara dalam bentuk PLTU. Selain mengotori lingkungan melalui polutan CO2, SO2, NOx dan CxHy cara ini dinilai kurang efisien dan kurang memberi nilai tambah tinggi.

Batubara sebaiknya tidak langsung dibakar, akan lebih bermakna dan efisien jika dikonversi menjadi migas sintetis, atau bahan petrokimia lain yang bernilai ekonomi tinggi. Dua cara yang dipertimbangkan dalam hal ini adalah likuifikasi (pencairan) dan gasifikasi (penyubliman) batubara.

Membakar batu bara secara langsung (direct burning) telah dikembangkan teknologinya secara continue, yang bertujuan untuk mencapai efisiensi pembakaran yang maksimum, cara-cara direct burning seperti: fixed grate, chain grate, fluidized bed, pulverized, dan lain-lain, masing-masing mempunyai kelebihan dan kelemahannya.

  1. 1. Latar Belakang

Di Indonesia, endapan batubara yang bernilai ekonomis terdapat di cekungan Tersier, yang terletak di bagian barat Paparan Sunda (termasuk Pulau Sumatera dan Kalimantan), pada umumnya endapan batubara tersebut tergolong usia muda, yang dapat dikelompokkan sebagai batubara berumur Tersier Bawah dan Tersier Atas.

Potensi batubara di Indonesia sangat melimpah, terutama di Pulau Kalimantan dan Pulau Sumatera, sedangkan di daerah lainnya dapat dijumpai batubara walaupun dalam jumlah kecil, seperti di Jawa Barat, Jawa Tengah, Papua, dan Sulawesi.

Di Indonesia, batu bara merupakan bahan bakar utama selain solar (diesel fuel) yang telah umum digunakan pada banyak industri, dari segi ekonomis batu bara jauh lebih hemat dibandingkan solar, dengan perbandingan sebagai berikut: Solar Rp 0,74/kilo calori sedangkan batu bara hanya Rp 0,09/kilocalori, (berdasarkan harga solar industri Rp. 6.200/liter).

Coal gasification adalah sebuah proses untuk merubah batu bara padat menjadi gas batu bara yang mudah terbakar (combustible gases), setelah proses pemurnian gas-gas ini CO (karbon monoksida), karbon dioksida (CO2), hidrogen (H), methane (CH4), dan nitrogen (N2) – dapat digunakan sebagai bahan bakar. hanya menggunakan udara dan uap air sebagai reacting-gas kemudian menghasilkan water gas atau coal gas, gasifikasi secara nyata mempunyai tingkat emisi udara, kotoran padat dan limbah terendah.

Tetapi, batu bara bukanlah bahan bakar yang sempurna. Terikat didalamnya adalah sulfur dan nitrogen, bila batu bara ini terbakar kotoran-kotoran ini akan dilepaskan ke udara, bila mengapung di udara zat kimia ini dapat menggabung dengan uap air (seperti contoh kabut) dan tetesan yang jatuh ke tanah seburuk bentuk sulfuric dan nitric acid, disebut sebagai “acid rain”. Disini juga ada noda mineral kecil, termasuk kotoran yang umum tercampur dengan batu bara, partikel kecil ini tidak terbakar dan membuat debu yang tertinggal di coal combustor, beberapa partikel kecil ini juga tertangkap di putaran combustion gases bersama dengan uap air, dari asap yang keluar dari cerobong beberapa partikel kecil ini adalah sangat kecil setara dengan rambut manusia.

  1. 1. Teori Tentang Genesa Batubara

Batubara adalah termasuk salah satu bahan bakar fosil. Pengertian umumnya adalah batuan sedimen yang dapat terbakar, terbentuk dari endapan organik, utamanya adalah sisa-sisa tumbuhan dan terbentuk melalui proses pembatubaraan. Unsur-unsur utamanya terdiri dari karbon, hidrogen dan oksigen. Batubara juga adalah batuan organik yang memiliki sifat-sifat fisika dan kimia yang kompleks yang dapat ditemui dalam berbagai bentuk. Analisa unsur memberikan rumus formula empiris seperti : C137H97O9NS untuk bituminus dan C240H90O4NS untuk antrasit.

Pembentukan batubara dimulai sejak Carboniferous Period (Periode Pembentukan Karbon atau Batu Bara) – dikenal sebagai zaman batu bara pertama – yang berlangsung antara 360 juta sampai 290 juta tahun yang lalu. Mutu dari setiap endapan batu bara ditentukan oleh suhu dan tekanan serta lama waktu pembentukan, yang disebut sebagai ‘maturitas organik’. Proses awalnya gambut berubah menjadi lignite (batu bara muda) atau ‘brown coal (batu bara coklat)’ – Ini adalah batu bara dengan jenis maturitas organik rendah. Dibandingkan dengan batu bara jenis lainnya, batu bara muda agak lembut dan warnanya bervariasi dari hitam pekat sampai kecoklat-coklatan.

Mendapat pengaruh suhu dan tekanan yang terus menerus selama jutaan tahun, batu bara muda mengalami perubahan yang secara bertahap menambah maturitas organiknya dan mengubah batu bara muda menjadi batu bara ‘sub-bitumen’. Perubahan kimiawi dan fisika terus berlangsung hingga batu bara menjadi lebih keras dan warnanya lebh hitam dan membentuk ‘bitumen’ atau ‘antrasit’. Dalam kondisi yang tepat, penigkatan maturitas organik yang semakin tinggi terus berlangsung hingga membentuk antrasit.

Hampir seluruh pembentuk batubara berasal dari tumbuhan. Jenis-jenis tumbuhan pembentuk batubara dan umurnya menurut Diessel (1981) adalah sebagai berikut:

  • Alga, dari Zaman Pre-kambrium hingga Ordovisium dan bersel tunggal. Sangat sedikit endapan batubara dari perioda ini.
  • Silofita, dari Zaman Silur hingga Devon Tengah, merupakan turunan dari alga. Sedikit endapan batubara dari perioda ini.
  • Pteridofita, umur Devon Atas hingga KArbon Atas. Materi utama pembentuk batubara berumur Karbon di Eropa dan Amerika Utara. Tetumbuhan tanpa bunga dan biji, berkembang biak dengan spora dan tumbuh di iklim hangat.
  • Gimnospermae, kurun waktu mulai dari Zaman Permian hingga Kapur Tengah. Tumbuhan heteroseksual, biji terbungkus dalam buah, semisal pinus, mengandung kadar getah (resin) tinggi. Jenis Pteridospermae seperti gangamopteris dan glossopteris adalah penyusun utama batubara Permian seperti di Australia, India dan Afrika.
  • Angiospermae, dari Zaman Kapur Atas hingga kini. Jenis tumbuhan modern, buah yang menutupi biji, jantan dan betina dalam satu bunga, kurang bergetah dibanding gimnospermae sehingga, secara umum, kurang dapat terawetkan.

Tingkat perubahan yang dialami batu bara, dari gambut sampai menjadi antrasit – disebut sebagai pengarangan – memiliki hubungan yang penting dan hubungan tersebut disebut sebagai ‘tingkat mutu’ batu bara. Berdasarkan tingkat proses pembentukannya yang dikontrol oleh tekanan, panas dan waktu, batubara umumnya dibagi dalam lima kelas: antrasit, bituminus, sub-bituminus, lignit dan gambut.

Antrasit adalah kelas batubara tertinggi, dengan warna hitam berkilauan (luster) metalik, mengandung antara 86% – 98% unsur karbon (C) dengan kadar air kurang dari 8%.

Bituminus mengandung 68 – 86% unsur karbon (C) dan berkadar air 8-10% dari beratnya. Kelas batubara yang paling banyak ditambang di Australia.

Sub-bituminus mengandung sedikit karbon dan banyak air, dan oleh karenanya menjadi sumber panas yang kurang efisien dibandingkan dengan bituminus.

Lignit atau batubara coklat adalah batubara yang sangat lunak yang mengandung air 35-75% dari beratnya.

            Gambut, berpori dan memiliki kadar air di atas 75% serta nilai kalori yang paling rendah.

Pembahasan

Materi Pembentuk Batubara

Hampir seluruh pembentuk batubara berasal dari tumbuhan. Jenis-jenis tumbuhan pembentuk batubara dan umurnya menurut Diessel (1981) adalah sebagai berikut:

  • Alga, dari Zaman Pre-kambrium hingga Ordovisium dan bersel tunggal. Sangat sedikit endapan batubara dari perioda ini.
  • Silofita, dari Zaman Silur hingga Devon Tengah, merupakan turunan dari alga. Sedikit endapan batubara dari perioda ini.
  • Pteridofita, umur Devon Atas hingga KArbon Atas. Materi utama pembentuk batubara berumur Karbon di Eropa dan Amerika Utara. Tetumbuhan tanpa bunga dan biji, berkembang biak dengan spora dan tumbuh di iklim hangat.
  • Gimnospermae, kurun waktu mulai dari Zaman Permian hingga Kapur Tengah. Tumbuhan heteroseksual, biji terbungkus dalam buah, semisal pinus, mengandung kadar getah (resin) tinggi. Jenis Pteridospermae seperti gangamopteris dan glossopteris adalah penyusun utama batubara Permian seperti di Australia, India dan Afrika.
  • Angiospermae, dari Zaman Kapur Atas hingga kini. Jenis tumbuhan modern, buah yang menutupi biji, jantan dan betina dalam satu bunga, kurang bergetah dibanding gimnospermae sehingga, secara umum, kurang dapat terawetkan.

Komposisi batubara hampir sama dengan komposisi kimia jaringan tumbuhan, keduanya mengandung unsur utama yang terdiri dari unsur C, H, O, N, S, P. Hal ini dapat dipahami, karena batubara terbentuk dari jaringan tumbuhan yang telah mengalami coalification. Pada dasarnya pembentukkan batubara sama dengan cara manusia membuat arang dari kayu, perbedaannya, arang kayu dapat dibuat sebagai hasil rekayasa dan inovasi manusia, selama jangka waktu yang pendek, sedang batubara terbentuk oleh proses alam, selama jangka waktu ratusan hingga ribuan tahun. Karena batubara terbentuk oleh proses alam, maka banyak parameter yang berpengaruh pada pembentukan batubara. Makin tinggi intensitas parameter yang berpengaruh makin tinggi mutu batubara yang terbentuk.

  1. a. Jenis-jenis BatuBara

Tingkat perubahan yang dialami batu bara, dari gambut sampai menjadi antrasit – disebut sebagai pengarangan – memiliki hubungan yang penting dan hubungan tersebut disebut sebagai ‘tingkat mutu’ batu bara. Berdasarkan tingkat proses pembentukannya yang dikontrol oleh tekanan, panas dan waktu, batubara umumnya dibagi dalam lima kelas: antrasit, bituminus, sub-bituminus, lignit dan gambut.

  • Antrasit adalah kelas batubara tertinggi, dengan warna hitam berkilauan (luster) metalik, mengandung antara 86% – 98% unsur karbon (C) dengan kadar air kurang dari 8%.
  • Bituminus mengandung 68 – 86% unsur karbon (C) dan berkadar air 8-10% dari beratnya. Kelas batubara yang paling banyak ditambang di Australia.
  • Sub-bituminus mengandung sedikit karbon dan banyak air, dan oleh karenanya menjadi sumber panas yang kurang efisien dibandingkan dengan bituminus.
  • Lignit atau batubara coklat adalah batubara yang sangat lunak yang mengandung air 35-75% dari beratnya.
  • Gambut, berpori dan memiliki kadar air di atas 75% serta nilai kalori yang paling rendah.

Pembentukan Batubara

Proses perubahan sisa-sisa tanaman menjadi gambut hingga batubara disebut dengan istilah pembatubaraan (coalification). Secara ringkas ada 2 tahap proses yang terjadi, yakni:

  • Tahap Diagenetik atau Biokimia, dimulai pada saat material tanaman terdeposisi hingga lignit terbentuk. Agen utama yang berperan dalam proses perubahan ini adalah kadar air, tingkat oksidasi dan gangguan biologis yang dapat menyebabkan proses pembusukan (dekomposisi) dan kompaksi material organik serta membentuk gambut.
  • Tahap Malihan atau Geokimia, meliputi proses perubahan dari lignit menjadi bituminus dan akhirnya antrasit.
    • Ø Teori berdasarkan Tempat terbentuknya.

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

Cth : Muara Enim

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.1

Ciri :

-Penyebaran tidak luas tetapi banyak

-kualitas kurang baik (mengandung psr pengotor).

Cth : pengendapan delta di aliran sungai mahakam

Bentuk Lapisan-Lapisan Batubara

Berdasarakan lapisan batubara dibagi menjadi 2 yaitu Plies (lapisan utuh) dan Split (terdapat 2 lapisan atau lebih). Pada awal pembentukan gambut sebagian besar perlapisan mendatar (tergantung dr topografi cekungan pengendapannya). Setelah bekerja gaya geologi akan terdapat bermacam – macam bentuk perlapisan Batubara. Antara lain: Horse Back (tjd post depositional), Pinch (tjd post depositional), Burriea Hill ( tjd krn adanya intrusi magma), Fault (patahan), dan Lipatan. patahan bukan hanya terjadi karena gempa namun juga bisa karena lapisan dibawahnya adalah pasir yang dalam keadaan jenuh bisa berpindah.

Penambangan BatuBara

Proses penambangan batu bara sangat ditentukan oleh unsur geologi endapan batu bara. Pada umumnya, terdapat 2 proses penambangan batu bara, yaitu :

1. Tambang bawah tanah/dalam

Ada 2 metode penambangan bawah tanah, yaitu metode room-and-pillar dan tambang longwall.

Pada tambang room-and-pillar, endapan batu bara ditambang dengan memotong jaringan ‘ruang’ ke dalam lapisan batu bara dan membiarkan ‘pilar’ batu bara untuk menyangga atap tambang. Pada metode ini, penambangan batu bara juga dapat dilakukan dengan cara yang disebut retreat mining (penambangan mundur), dimana batu bara diambil dari pilar-pilar tersebut pada saat para penambang kembali ke atas. Atap tambang kemudian dibiarkan ambruk dan tambang tersebut ditinggalkan.

Tambang longwall mencakup penambangan batu bara secara penuh dari suatu bagian lapisan atau ‘muka’ dengan menggunakan gunting-gunting mekanis. Penambangan dengan metode ini, membutuhkan penelitian geologi yang mendukung serta perencanaan yang hati-hati, sebelum memulai penambangan. Setelah batu bara diambil dari daerah tersebut, atap tambang kemudian dibiarkan ambruk.

Keuntungan utama dari tambang room–and-pillar daripada tambang longwall adalah, tambang room-and-pillar dapat mulai memproduksi batu bara jauh lebih cepat, dengan menggunakan biaya penyediaan peralatan bergerak kurang dari 5 juta dolar (peralatan tambang longwall dapat mencapai 50 juta dolar).

2. Tambang terbuka/permukaan

Tambang terbuka—juga disebut tambang permukaan—hanya memiliki nilai ekonomis apabila lapisan batu bara berada dekat dengan permukaan tanah. Metode tambang terbuka juga memberikan keuntungan yang lebih besar dari tambang bawah tanah, karena seluruh lapisan batu bara dapat dieksploitasi (90% atau lebih dari batu bara dapat diambil). Tambang terbuka yang besar dapat meliputi daerah berkilo-kilo meter persegi dan menggunakan banyak alat yang besar, termasuk dragline (katrol penarik), yang memindahkan batuan permukaan, power shovel (sekop hidrolik), truk-truk besar yang mengangkut batuan permukaan dan batu bara, bucket wheel excavator (mobil penggali serok),dan ban berjalan.

Batuan permukaan yang terdiri dari tanah dan batuan dipisahkan pertama kali dengan bahan peledak. Batuan permukaan tersebut kemudian diangkut dengan menggunakan katrol penarik atau dengan sekop dan truk. Setelah lapisan batu bara terlihat, lapisan batu bara tersebut digali dan dipecahkan kemudian ditambang secara sistematis dalam bentuk jalur-jalur. Kemudian batu bara dimuat ke dalam truk besar atau ban berjalan untuk diangkut ke pabrik pengolahan batu bara atau langsung ke tempat dimana batu bara tersebut akan digunakan.

Pengangkutan Batu Bara

Metode pengangkutan batu bara dari tambang menuju tempat penggunaannya, ditentukan dari jarak yang harus ditempuh dalam penngangkutan tersebut. Untuk jarak dekat, batu bara umumnya diangkut dengan menggunakan ban berjalan atau truk. Untuk jarak yang lebih jauh di dalam pasar dalam negeri, batu bara diangkut dengan menggunakan kereta api atau tongkang. Pada beberapa kasus, batu bara tersebut diangkut melalui jaringan pipa (sebelumnya dicampur dengan air untuk membentuk bubur batu).

Kapal laut umumnya digunakan untuk pengakutan internasional dalam ukuran berkisar dari Handymax (40-60,000 DWT), Panamax (about 60-80,000 DWT) sampai kapal berukuran Capesize (sekitar lebih dari 80,000 DWT). Sekitar 700 juta ton batu bara diperdagangkan secara internasional pada tahun 2003 dan sekitar 90% dari jumlah tersebut diangkut melalui laut. DWT– Deadweight Tonnes (Bobot Mati) yang mengacu ke kapasitas bobot mati suatu kapal, termasuk kargonya, tangki bahan bakar, air bersih, simpanan dll.

Klasifikasi Batubara

Coal gasification adalah sebuah proses untuk merubah batubara padat menjadi gas batu bara yang mudah terbakar (combustible gases), setelah proses pemurnian gas-gas ini CO (karbon monoksida), karbon dioksida (CO2), hidrogen (H), metan (CH4), dan nitrogen (N2) – dapat digunakan sebagai bahan bakar. hanya menggunakan udara dan uap air sebagai reacting-gas kemudian menghasilkan water gas atau coal gas, gasifikasi secara nyata mempunyai tingkat emisi udara, kotoran padat dan limbah terendah.

Tetapi, batubara bukanlah bahan bakar yang sempurna. Terikat didalamnya adalah sulfur dan nitrogen, bila batubara ini terbakar kotoran-kotoran ini akan dilepaskan ke udara, bila mengapung di udara zat kimia ini dapat menggabung dengan uap air (seperti contoh kabut) dan tetesan yang jatuh ke tanah seburuk bentuk asam sulfurik dan nitrit, disebut sebagai “hujan asam” “acid rain”. Disini juga ada noda mineral kecil, termasuk kotoran yang umum tercampur dengan batubara, partikel kecil ini tidak terbakar dan membuat debu yang tertinggal di coal combustor, beberapa partikel kecil ini juga tertangkap di putaran combustion gases bersama dengan uap air, dari asap yang keluar dari cerobong beberapa partikel kecil ini adalah sangat kecil setara dengan rambut manusia.

Bahaya Limbah Cair Pertambangan Batubara

Saat ini banyak analis pertambangn yang tidak mamu mengekspose secara detail tentang bahaya air cucuian batubara. Limbah cucian batu bara yang ditampung dalam bak penampung sangat berbahaya karena mengandung logam-logam beracun yang jauh lebih berbahaya disbanding proses pemurnian pertambangan emas yang mengunakan sianida (CN). Proses pencucian dilakukan untuk menjadi batubara lebih bersih dan murni sehingga memiliki nilai jual tinggi. Proses ini dilakukan karena pada saat dilakukan eksploitasi biasanya batubara bercampur tanah dan batuan.

Agar lbih mudah dan muerah, dibuatlah bak penampung untuk pencucian. Kolam penampung itu berisi air cucian yang bercampur lupur. LSM lingkungan JATAM menyebutnya dana beracun yang berisi miliaran gallon limbah cair batubara. Sluge mengandung bahan kimia karsinogenik yang digunakan dalam pemrosessan batubara yang logam berat berancun yang terkandung di batubara seperti arsenic, merkuri, kromium, boron, selenium dan nikel.

Dibandingkan tailing dari limbah luput pertambangan emas, unsure berancun dari logam berat yang ada limbah pertambangan batubara jauh lebih berbahaya. Sayangnya sampai sekarang tidak ada publikasi atau informasi dari perusahan pertambangan terhadap bahaya sluge kepada masyarakat di sekitar pertambangan.Unsure beranu menyebabkan penyakit kulit, gangguan pencernaan, paru dan penyakit kanker otak. Air sungai tempat buangan limbah digunakan masyarkat secara terus menerus. Gejala penyakit itu biasa akan tampka setelah bahan beracun terakumulasi dalam tubuh manusia.

Beberapa perusahaan tambang di Kalimantan Timur ditengarai tridak melakukan pengelolaan water treatmen terhadap limbah buangan tambang dan juga tanpa penggunaan bahan penjernih Aluminum Clorida, Tawar dan kapur. Akibatnya limbang buann tambang menyebabkan sungai sarana pembuagan limbah cair berwarna keruh.

Membuat Batubara Bersih

Ada beberapa cara. Contoh sulfur, sulfur adalah zat kimia kekuningan yang ada sedikit di batubara, pada beberapa batubara yang ditemukan di Ohio, Pennsylvania, West Virginia dan eastern states lainnya, sulfur terdiri dari 3 sampai 10 % dari berat batu bara, beberapa batu bara yang ditemukan di Wyoming, Montana dan negara-negara bagian sebelah barat lainnya sulfur hanya sekitar 1/100ths (lebih kecil dari 1%) dari berat batubara. Penting bahwa sebagian besar sulfur ini dibuang sbelum mencapai cerobong asap.

Satu cara untuk membersihkan batubara adalah dengan cara mudah memecah batubara ke bongkahan yang lebih kecil dan mencucinya. Beberapa sulfur yang ada sebagai bintik kecil di batu bara disebut sebagai “pyritic sulfur ” karena ini dikombinasikan dengan besi menjadi bentuk iron pyrite, selain itu dikenal sebagai “fool’s gold” dapat dipisahkan dari batubara. Secara khusus pada proses satu kali, bongkahan batubara dimasukkan ke dalam tangki besar yang terisi air , batubara mengambang ke permukaan ketika kotoran sulfur tenggelam. Fasilitas pencucian ini dinamakan “coal preparation plants” yang membersihkan batubara dari pengotor-pengotornya.

Tidak semua sulfur bisa dibersihkan dengan cara ini, bagaimanapun sulfur pada batubara adalah secara kimia benar-benar terikat dengan molekul karbonnya, tipe sulfur ini disebut “organic sulfur,” dan pencucian tak akan menghilangkannya. Beberapa proses telah dicoba untuk mencampur batubara dengan bahan kimia yang membebaskan sulfur pergi dari molekul batubara, tetapi kebanyakan proses ini sudah terbukti terlalu mahal, ilmuan masih bekerja untuk mengurangi biaya dari prose pencucian kimia ini.

Kebanyakan pembangkit tenaga listrik modern dan semua fasilitas yang dibangun setelah 1978 — telah diwajibkan untuk mempunyai alat khusus yang dipasang untuk membuang sulfur dari gas hasil pembakaran batubara sebelum gas ini naik menuju cerobong asap. Alat ini sebenarnya adalah “flue gas desulfurization units,” tetapi banyak orang menyebutnya “scrubbers” — karena mereka men-scrub (menggosok) sulfur keluar dari asap yang dikeluarkan oleh tungku pembakar batubara.

Membuang NOx dari batubara

Nitrogen secara umum adalah bagian yang besar dari pada udara yang dihirup, pada kenyataannya 80% dari udara adalah nitrogen, secara normal atom-atom nitrogen mengambang terikat satu sama lainnya seperti pasangan kimia, tetapi ketika udara dipanaskan seperti pada nyala api boiler (3000 F=1648 C), atom nitrogen ini terpecah dan terikat dengan oksigen, bentuk ini sebagai nitrogen oksida atau kadang kala itu disebut sebagai NOx. NOx juga dapat dibentuk dari atom nitrogen yang terjebak didalam batubara.

Di udara, NOx adalah polutan yang dapat menyebabkan kabut coklat yang kabur yang kadang kala terlihat di seputar kota besar, juga sebagai polusi yang membentuk “acid rain” (hujan asam), dan dapat membantu terbentuknya sesuatu yang disebut “ground level ozone”, tipe lain dari pada polusi yang dapat membuat kotornya udara.

Salah satu cara terbaik untuk mengurangi NOx adalah menghindari dari bentukan asalnya, beberapa cara telah ditemukan untuk membakar barubara di pemabakar dimana ada lebih banyak bahan bakar dari pada udara di ruang pembakaran yang terpanas. Di bawah kondisi ini kebanyakan oksigen terkombinasikan dengan bahan bakar daripada dengan nitrogen. Campuran pembakaran kemudian dikirim ke ruang pembakaran yang kedua dimana terdapat proses yang mirip berulang-ulang sampai semua bahan bakar habis terbakar. Konsep ini disebut “staged combustion” karena batubara dibakar secara bertahap. Kadang disebut juga sebagai “low-NOx burners” dan telah dikembangkan sehingga dapat mengurangi kangdungan Nox yang terlepas di uadara lebih dari

separuh. Ada juga teknologi baru yang bekerja seperti “scubbers” yang membersihkan NOX dari flue gases (asap) dari boiler batu bara. Beberapa dari alat ini menggunakan bahan kimia khusus yang disebut katalis yang mengurai bagian NOx menjadi gas yang tidak berpolusi, walaupun alat ini lebih mahal dari “low-NOx burners,” namun dapat menekan lebih dari 90% polusi Nox.

Pembakaran Batubara dengan O2/CO2

Salah satu metode yang dapat menjadi alternatif ialah pembakaran batubara menggunakan campuran O2/CO2. Keunggulan utama dari metode ini yaitu adanya daur ulang aliran gas keluaran sehingga kandungan CO2 pada aliran tersebut sangat tinggi, mencapai 95%. Dengan kandungan CO2 yang tinggi, proses pemisahan karbondioksida menjadi lebih mudah dan ekonomis dibandingkan pada pembakaran batubara konvensional (menggunakan udara) yang hanya menghasilkan CO2 sekitar 13% pada gas keluaran. Gas keluaran dengan kandungan CO2 sampai 95% bahkan dapat langsung digunakan untuk proses oil enhanced recovery (EOR). Pembakaran batubara menggunakan campuran O2/CO2 ditampilkan pada gambar di bawah ini.

Gambar 1. Diagram alir proses pembakaran batubara dengan menggunakan campuran gas O2/CO2

Batubara (fuel) dibakar dalam sebuah combustion chamber dengan menggunakan campuran gas oksigen dan karbondioksida. Oksigen didapatkan dari proses pemisahan nitrogen dan oksigen dari udara dalam sebuah Air Separation Unit. Karbondioksida sendiri merupakan gas hasil pembakaran batubara yang kembali dialirkan ke dalam combustion chamber. Aliran recycle karbondioksida ini menyebabkan peningkatan konsentrasi gas karbondioksida yang sangat signifikan di aliran keluaran sehingga memudahkan proses pemisahan karbondioksida itu sendiri. Pemisahan karbondioksida dapat diselenggarakan menggunakan metode konvensional seperti menggunakan CO2 absorber maupun metoda terkini seperti pemisahan dengan membran. Tingginya konsentrasi CO2 di aliran umpan absorber atau membran akan memudahkan proses pemisahan sehingga spesifikasi alat pemisah tidak terlalu memakan biaya besar.

Selain kandungan CO2 gas keluaran yang tinggi, metode ini juga mempunyai efisiensi pembakaran karbon yang tinggi. Hasil penelitian Liu (2005) menunjukkan bahwa pembakaran batubara menggunakan media O2/CO2 menghasilkan efisiensi pembakaran karbon yang lebih tinggi dibandingkan pembakaran batubara konvensional. Hal itu dibuktikan dari kandungan karbon baik pada fly ash maupun bottom ash yang jauh lebih sedikit.

Batubara di Indonesia

Di Indonesia, endapan batubara yang bernilai ekonomis terdapat di cekungan Tersier, yang terletak di bagian barat Paparan Sunda (termasuk Pulau Sumatera dan Kalimantan), pada umumnya endapan batubara ekonomis tersebut dapat dikelompokkan sebagai batubara berumur Eosen atau sekitar Tersier Bawah, kira-kira 45 juta tahun yang lalu dan Miosen atau sekitar Tersier Atas, kira-kira 20 juta tahun yang lalu menurut Skala waktu geologi.

Batubara ini terbentuk dari endapan gambut pada iklim purba sekitar khatulistiwa yang mirip dengan kondisi kini. Beberapa diantaranya tegolong kubah gambut yang terbentuk di atas muka air tanah rata-rata pada iklim basah sepanjang tahun. Dengan kata lain, kubah gambut ini terbentuk pada kondisi dimana mineral-mineral anorganik yang terbawa air dapat masuk ke dalam sistem dan membentuk lapisan batubara yang berkadar abu dan sulfur rendah dan menebal secara lokal. Hal ini sangat umum dijumpai pada batubara Miosen. Sebaliknya, endapan batubara Eosen umumnya lebih tipis, berkadar abu dan sulfur tinggi. Kedua umur endapan batubara ini terbentuk pada lingkungan lakustrin, dataran pantai atau delta, mirip dengan daerah pembentukan gambut yang terjadi saat ini di daerah timur Sumatera dan sebagian besar Kalimantan.

Potensi sumberdaya batubara di Indonesia sangat melimpah, terutama di Pulau Kalimantan dan Pulau Sumatera, sedangkan di daerah lainnya dapat dijumpai batubara walaupun dalam jumlah kecil dan belum dapat ditentukan keekonomisannya, seperti di Jawa Barat, Jawa Tengah, Papua, dan Sulawesi.

Di Indonesia, batubara merupakan bahan bakar utama selain solar (diesel fuel) yang telah umum digunakan pada banyak industri, dari segi ekonomis batubara jauh lebih hemat dibandingkan solar, dengan perbandingan sebagai berikut: Solar Rp 0,74/kilokalori sedangkan batubara hanya Rp 0,09/kilokalori, (berdasarkan harga solar industri Rp. 6.200/liter).

Dari segi kuantitas batubara termasuk cadangan energi fosil terpenting bagi Indonesia. Jumlahnya sangat berlimpah, mencapai puluhan milyar ton. Jumlah ini sebenarnya cukup untuk memasok kebutuhan energi listrik hingga ratusan tahun ke depan. Sayangnya, Indonesia tidak mungkin membakar habis batubara dan mengubahnya menjadi energis listrik melalui PLTU. Selain mengotori lingkungan melalui polutan CO2, SO2, NOx dan CxHy cara ini dinilai kurang efisien dan kurang memberi nilai tambah tinggi.

Kesimpulan

Batubara adalah termasuk salah satu bahan bakar fosil. Pengertian umumnya adalah batuan sedimen yang dapat terbakar, terbentuk dari endapan organik, utamanya adalah sisa-sisa tumbuhan dan terbentuk melalui proses pembatubaraan. Unsur-unsur utamanya terdiri dari karbon, hidrogen dan oksigen. Batubara juga adalah batuan organik yang memiliki sifat-sifat fisika dan kimia yang kompleks yang dapat ditemui dalam berbagai bentuk. Analisa unsur memberikan rumus formula empiris seperti : C137H97O9NS untuk bituminus dan C240H90O4NS untuk antrasit.

Pembentukan batubara dimulai sejak Carboniferous Period (Periode Pembentukan Karbon atau Batu Bara) – dikenal sebagai zaman batu bara pertama – yang berlangsung antara 360 juta sampai 290 juta tahun yang lalu. Mutu dari setiap endapan batu bara ditentukan oleh suhu dan tekanan serta lama waktu pembentukan, yang disebut sebagai ‘maturitas organik’. Proses awalnya gambut berubah menjadi lignite (batu bara muda) atau ‘brown coal (batu bara coklat)’ – Ini adalah batu bara dengan jenis maturitas organik rendah. Dibandingkan dengan batu bara jenis lainnya, batu bara muda agak lembut dan warnanya bervariasi dari hitam pekat sampai kecoklat-coklatan.

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

Cth : Muara Enim

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.1

Ciri :

-Penyebaran tidak luas tetapi banyak

-kualitas kurang baik (mengandung psr pengotor).

Cth : pengendapan delta di aliran sungai mahakah

Ucapan terima kasih

    1. syukur Alhamdulillah penulis ucapkan kepada Allah yang telah memberikan kesempatan dan kesehatan kepada penulis sehingga dalam penulisan paper dapat terselesaikan dengan baik.
    2. Bapak Dr. phil. Nat. Sri Widodo, ST,MT. selaku dosen mata kuliah Genesa Batubara.
    3. Teman-teman yang telah berpartisipasi dan telah memberikan masukan-masukan yang positif.

Daftar pustaka

-       Beaton, A.P., Kaikreuth, W. & MacNeil D., The Geology, Petrology, and Geochemistry of Coal Seams from St. Rose and Chimney Corner Coalfields, Cape Breton, Nove Scotia, Canada, International Journal of Coal Geology, Vol. 24, h. 47-73 (1993).

-       Karas, J., et.al., Comparison of Physical and Chemical Properties of Maceral Groups Separated by Density Gradient Centrifugation, International Journal of Coal Geology, Vol. 5, Elsevier Science Publishing Co., h. 315-338 (1985).

-       Pareek, H.S. & Banani Bardhan, Trace Elements and Their Variation along Seam Profiles of Certain Coal Seams of Middle and Upper Barakar Formation (Lower Permian) in East Bakaro Coalfield, District Hazaribagh, Bihar, India, International Journal of Coal Geology, Vol. 5, Elsevier Science Publishing Co., h. 281-314 (1985).

-       Samuel, Luki & Muchsin, S., Stratigraphy and Sedimentation in the Kutai Basin, Kalimantan, Proceeding of the 4th Anniversary Convention Indonesian Petroleum Association, June 1975 hal. 27-39.

R A H A Y U

093 270 032

Jurusan Teknik Pertambangan, fakultas teknologi indutri, universitas muslim indonesia

Sari

Materi Anorganik

Mineral Matter

Mineral matter pada batubara dapat diartikan sebagai mineral–mineral dan material anorganik lainnya yang berasosiasi dengan batubara. Secara keseluruhan mencakup tiga gologan material, yaitu:

1. Mineral dalam bentuk partikel diskrit dan kristalin pada batubara
2.  Unsur atau senyawa anorganik yang terikat dengan molekul organik batubara       dan biasanya tidak termasuk unsur nitrogen dan sulfur.

3.  Senyawa anorganik yang larut dalam air pori batubara dan air permukaan.

Abstrac

Inorganic MaterialMineral MatterMineral matter in coal can be interpreted as the minerals and inorganic materials associated with coal. Overall gologan includes three materials, namely:

1. Minerals in the form of discrete particles and crystalline in coal

2. Inorganic elements or compounds that are bound with coal organic molecules and usually does not include elements of nitrogen and sulfur.

3. Inorganic compounds dissolved in the coal pore water and surface water.

Latar Belakang

Beberapa jenis unsur dapat menjadi parameter identifikasi lapisan yang berguna dalam korelasi stratigrafi lapisan dan menunjukkan kecenderungan jenis mineral serta asosiasinya dengan golongan maseral. Kelimpahan unsur jejak V, Ni, Cr, Co, Mo, Cu, Zn, Pb, Mn, Sn, Sr, Ba, Cd, As, dan Ag (dari analisis kimia abu batubara) serta beberapa unsur yang umumnya bukan tergolong jejak, yaitu

Si, Al, Ca, Mg, Fe, Na, dan K (dari analisis kimia fraksi batubara) dalam lapisan batubara, dapat digunakan sebagai parameter identifikasi lapisan batubara.

Pada satu lapisan batubara tertentu yang terdapat pada urutan lapisan batubara (coal measure). Penentuan kelimpahan unsur ditentukan pada 5 percontoh inti-bor, tersebar sepanjang 1300 m dalam arah jurus lapisan.

Untuk mengetahui kecenderungan asosiasi mineral dengan golongan maseral, percontoh ukuran -100 mesh dipisahkan menjadi fraksi dengan rapat massa < 1,25 g/cc, 1,25 g/cc – 1,35 g/cc, 1,35 – 1,45 g/cc, dan > 1,45 g/cc dengan menggunakan prosedur sink and float. Perbedaan kelimpahan unsur yang ditentukan pada abu dan batubara diharapkan dapat menunjukkan kecederungan asal organik atau anorganik (dari mineral) dari unsur tersebut.

Asal organik atau anorganik dari unsur jejak yang ditentukan pada abu dilakukan dengan menggunakan analisis korelasi statistik, berdasarkan data umum peneliti terdahulu. Identifikasi lapisan memakai unsur jejak ini ditentukan dengan analisis principal component.

Gambar 1 Peta sketsa geologi dengan struktur daerah Delta Mahakam (Sumber: Hamilton, 1981)

golongan maseral hasil prosedur sink and float dilakukan dengan menggunakan korelasi statistik. Berbagai data hasil analisis statistik dapat menghasilkan suatu sintesis tentang kemungkinan lingkungan geokimia yang mempengaruhi kelimpahan unsur jejak maupun yang umum terdapat sebagai bahan mineral serta asosiasinya dengan golongan maseral selama proses susut laut dan genang laut.

Teori

Unsur kimia anorganik dalam batubara mencakup unsur dari tanaman asal, unsur yang terikat pada molekul organik sebelum tanaman mati, maupun unsur yang terikat dalam molekul organik atau mengisi lubang antar bahan organik setelah tanaman mati menjadi gambut sampai dengan akhir diagenesis batubara (Bouska, 1981). Asal unsur dapat diketahui dari jenis mineral yang akan tampak dalam mikroskop untuk bahan bukan tanaman dan yang tidak terikat pada molekul organik. Unsur-unsur tersebut akan terdapat dalam abu batubara setelah pembakaran.

Kelimpahan unsur anorganik dalam batubara umumnya tergolong kecil sekali dan disebut unsur jejak (trace element). Menurut Cox, et al. (1979) unsur tergolong unsur jejak apabila terkonsentrasi dalam batuan lebih kurang sebesar beberapa ribu ppm; menurut Rollinson (1995) berjumlah < 0,1% (1000 ppm) berat; dan menurut Abernethy, & Gibson (1963) apabila konsentrasinya tidak lebih dari 0,01 % (100 ppm) berat.

Kandungan unsur jejak dalam batubara pada umumnya dinyatakan dalam ppm atau % untuk keseluruhan tebal satu lapisan hasil rerata gabungan nilai ppm percontoh selang (misalnya per meter) tebal lapisan. Unsur itu disebut tersebar homogen apabila kelimpahannya dalam selang-selang tegak dari tebal lapisan sama besarnya, dan tidak homogen apabila bervariasi. Kehomogenan unsur tadi menunjukkan bahwa mineral yang terdiri dari unsur tadi telah terdeposisi sebelum diagenesis (pradiagenesis) gambut, dan variasi unsur menunjukkan bahwa pembentukan mineral terjadi selama diagenesis.

Analisis kimia cara basah pada batubara pada umumnya hanya mendeteksi unsur jejak dari padatan kristalin (mineral detritus) atau garam dalam air pori, serta yang terserap pada koloid lempung, karena unsur yang terikat pada molekul senyawa organik (yaitu kerogen) tidak larut dengan asam organik. Sementara itu, pada abu dapat sekaligus juga dideteksi unsur yang terikat pada molekul organik.

Perbedaan antara kandungan total unsur dengan kandungan yang berasal dari mineral tadi akan lebih nyata untuk batubara yang rendah peringkatnya (Ward, 1984), karena unsur dalam bentuk non-kristalin akan lebih banyak dalam batubara peringkat rendah. Nilai kandungan unsur dari analisis kimia pada batubara dapat cocok dengan yang ada pada abu batubara dengan memakai faktor koreksi/kalibrasi (Harris, et al. 1981). Kandungan unsur pada abu batubara juga dipakai oleh Dorsey & Kopp (1985) untuk membuat studi banding antara unsur dalam batubara dengan sedimen klastik di atap batubara.

Pembahasan

Mineral matter pada batubara dapat berasal dari unsur anorganik pada tumbuh- tumbuhan pembentuk batubara atau disebut inherent mineral serta mineral yang berasal dari luar rawa atau endapan yang kemudian di transport ke dalam cekungan pengendapan batubara melalui air atau angin dan disebut “extraneous” atau ‘adventitious’ mineral matter. Materi anorganik di dalam batubara terbagi menjadi tiga katagori menurut pembentukannya (Taylor et.al., 1998), yaitu:

1.  Syngenetic anorganic matter

Merupakan materi anorganik yang berasal dari tumbuhan pembentuk batubara.    Contoh: Silika.

2.  Syngenetic inorganic/organic complexs

Materi anorganik yang terbentuk selama tahap awal penggambutan, berasal      dari luar yang terbawa oleh air atau angin kedalam gambut. Contoh: Mineral zirkon(ZrSiO4) dan pertukaran hidrogen dalam karbonat menjadi kalsium karbonat.

3.  Epigenetic minerals

Terbentuk setelah proses konsolidasi batubara oleh kristalisasi dalam rekahan atau lubang atau oleh alterasi mineral yang terendapkan secara primer. Contoh: Pirit dan mineral Karbonat.

Kebanyakan dari kehadiran bahan inorganik dalam batubara ialah berupa mineral– mineral yang terdistribusi di dalam atau diantara maseral–maseral. Mineral terdistribusi diantara maseral dengan ukuran antara satu μm hingga ratusan mikrometer. Mineral yang banyak terdapat dalam batubara ialah mineral lempung, mineral karbonat, mineral sulfida dan mineral oksida.

Tahap Pembentukan Batubara

Tahap penggambutan (peatification) adalah tahap dimana sisa-sisa tumbuhan yang terakumulasi tersimpan dalam kondisi reduksi di daerah rawa dengan sistem pengeringan yang buruk dan selalu tergenang air pada kedalaman 0,5 – 10 meter. Material tumbuhan yang busuk ini melepaskan H, N, O, dan C dalam bentuk senyawa CO2, H2O, dan NH3 untuk menjadi humus. Selanjutnya oleh bakteri anaerobik dan fungi diubah menjadi gambut (Stach, 1982, op cit Susilawati 1992).

Adapun proses kimia yang terjadi pada tahap penggabutan yaitu;
(T&P) 5(C6Hl005) + mineral matter C125H105O10NS + 3CH4 + 8H20 + 6C02 + CO (Selulosa) (lignit) (gasmetan)

Tahap pembatubaraan (coalification) merupakan gabungan proses biologi, kimia, dan fisika yang terjadi karena pengaruh pembebanan dari sedimen yang menutupinya, temperatur, tekanan, dan waktu terhadap komponen organik dari gambut (Stach, 1982, op cit Susilawati 1992). Pada tahap ini prosentase karbon akan meningkat, sedangkan prosentase hidrogen dan oksigen akan berkurang (Fischer, 1927, op cit Susilawati 1992). Proses ini akan menghasilkan batubara dalam berbagai tingkat kematangan material organiknya mulai dari lignit, sub bituminus, bituminus, semi antrasit, antrasit, hingga meta antrasit.
Proses pembatubaraan didefinisikan sebagai peningkatan karbon secara bertahap dari materi fosil organik dalam suatu proses yang alami. Proses ini dibedakan menjadi tahapan biokimia yang meliputi seluruh proses pembentukan rawa gambut (peatification) dan tahapan geokimia (biochemical coalification) yang merupakan proses metamorfosis. Proses pembatubaraan meliputi perubahan baik secara fisik dan kimia dari gambut melalui lignit, sub-bituminus, bituminus, antrasit, sampai metaantrasit. Kontrol utama perubahan ini adalah derajat metamorfisme (temperatur dan tekanan). Tahapan yang dicapai oleh batubara dalam deret pembatubaraan ini disebut sebagai peringkat batubara.

Adapun proses kimia dari coalification adalah sebagai berikut;
(T&P)

2(C125H105O10NS) C137H97O9NS + 5CH4 + 1OH2O + 8C02 + CO
(Lignit) (bituminous) (gas metan)

(T&P)
2(C137H97O9NS) C240H90O4NS + 5CH4 + 1OH2O + 8C02 + CO
(bituminous) (antrasit) (gas metan)

Pada proses ini, tekanan yang bertambah besar akan mengakibatkan porositas gambut berkurang dan peningkatan anisotropi. Sifat porositas ini dapat dilihat dari kandungan airnya (moisture content) yang berkurang selama proses perubahan dari gambut menjadi brown coal. Sifat porositas dan anisotropi ini paralel dengan bidang perlapisan dan bisa dikorelasikan dengan tekanan overburden. Sementara itu, secara kimia, gambut mengalami perubahan komposisi dari unsur–unsur karbon, oksigen, dan hidrogen. Derajat pembatubaraan ditentukan oleh perubahan komposisi kimianya (C, H, O dan VM) atau dengan sifat optis (reflektansi vitrinit). Selama tahap hard brown coal (lignit-sub bituminus) maka sisa terakhir dari selulose dan lignin ditransformasikan menjadi material humik. Asam humik

terkondensasi menjadi molekul yang lebih besar dan kehilangan sifat keasamannya membentuk humin yang tak larut dalam alkali.
Perubahan paling menonjol pada batas peringkat sub bituminous C dan B adalah perubahan petrografis yang disebabkan oleh proses gelifikasi geokimia (vitrinisasi) dari substansi hunik yang berubah menjadi hitam dan mengkilap. Pada tahap antrasit dicirikan oleh turunnya hidrogen dan perbandingan H terhadap C secara drastis, bertambah kuatnya reflektivitas dan anisotropisme.
Proses pembatubaraan terutama disebabkan oleh naiknya temperatur dan waktu. Pengaruh temperatur dipercayai sangat dominan disebabkan sering ditemukan adanya intrusi–intrusi batuan beku yang berdekatan dengan lapisan batubara dengan peringkat tinggi (antrasit) karena terjadi kontak metamorfisme. Kenaikan peringkat batubara juga dapat diamati pada kedalaman yang lebih besar (Hukum Hilt) yang disebabkan oleh kenaikan temperatur akibat bertambahnya kedalaman.

Menurut Hilt kecepatan peningkatan peringkat bergantung juga pada gradien geotermal .

Adapun peringkat batubara dari tinggi ke rendah adalah sebagai berikut;

1. Antrasit adalah kelas batubara tertinggi, dengan warna hitam berkilauan (luster) metalik, mengandung antara 86% – 98% unsur karbon (C) dengan kadar air kurang dari 8%.

2. Bituminus mengandung 68 – 86% unsur karbon (C) dan berkadar air 8-10% dari beratnya. Kelas batubara yang paling banyak ditambang di Australia.

3. Sub-bituminus mengandung sedikit karbon dan banyak air, dan oleh karenanya menjadi sumber panas yang kurang efisien dibandingkan dengan bituminus.

4. Lignit atau batubara coklat adalah batubara yang sangat lunak yang mengandung air 35-75% dari beratnya.

5. Gambut, berpori dan memiliki kadar air di atas 75% serta nilai kalori yang paling rendah.

Tempat Terbentuknya Batubara

Pembentukan batubara memerlukan kondisi-kondisi tertentu dan hanya terjadi pada era-era tertentu sepanjang sejarah geologi. Batubara terbentuk dengan cara yang sangat kompleks dan memerlukan waktu yang lama (puluhan sampai ratusan juta tahun). Untuk menjelaskan tempat terbentuknya batubara dikenal dua macam teori:

1. Teori Insitu

Teori ini mengatakan bahwa bahan-bahan pembentuk lapisan batubara, terbentuknya ditempat di mana tumbuh-tumbuhan asal itu berada.dengan demikian maka setelah tumbuhan tersebut mati, belum mengalami proses transportasi segera tertutup 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. Batubara yang terbentuk seperti ini di Indonesia di lapangan batubara Muara Enim (Sumatera Selatan).

2. Teori Drift

Teori ini menyebutkan bahwa bahan-bahan pembentuk lapisan batubara terjadinya di tempat yang berbeda dengan tempat tumbuhan semula hidup dan berkembang. Dengan demikian tumbuhan yang telah mati diangkut oleh media air dan berakumulasi di suatu tempat, tertutup oleh batuan sedimen dan mengalami proses coalification. Jenis batubara yang terbentuk dengan cara ini mempunyai penyebaran tidak luas, tetapi dijumpai di beberapa tempat, kualitas kurang baik karena banyak mengandung material pengotor yang terangkut bersama selama proses pengangkutan dari tempat asal tanaman ke tempat sedimentasi. Batubara yang terbentuk seperti ini di Indonesia didapatkan di lapangan batubara Mahakampurba, Kalimantan Timur.

Proses Pengolahan Batubara

Analisa Kualitas Batubara

Sebelum melakukan proses pengolahan batubara, kita harus mengetahui kualitas batubara tersebut. Adapun analisa tersebut antara lain sebagai berikut;
A. Analisa proksimat

a. Moisture (Kadar Air)

1. Inherent Moisture; air yang terserap ke dalam batubara manakala

batubara berada dalam kesetimbangan kelembaban dengan udara bebas.

2. Surface Moisture; air yang terserap dan menempel pada batubara oleh adanya proses sekunder, misalnya dari air tanah, air penyiraman saat penambangan, air yang dipakai untuk hydraulic mining, air pada proses preparasi batubara, air hujan, dan sebagainya
3. Total Moisture; Jumlah kandungan kedua jenis air di dalam batubara

b. Kadar Abu

1. Kandungan Abu Bawaan; Kandungan abu bawaan diperoleh dari abu yang terkandung pada tumbuh-tumbuhan yang menjadi batubara, jumlahnya sedikit, dan sulit untuk diambil melalui proses pemisahan.

2. Kandungan Abu Serapan; Kandungan abu serapan terjadi akibat adanya intrusi lumpur dan pasir saat tetumbuhan tersedimentasi. Atau bisa pula terjadi setelah proses pembatubaraan berlangsung, dimana akibat adanya retakan dan sebagainya, menyebabkan lumpur dan pasir ikut tercampur masuk (intrusi).

c. Volatile Matter (Zat Terbang) ; Bagian dari batu bara yang akan berubah menjadi zat terbang jika dipanaskan pada suhu lebih kurang 950o C. Kandungan volatile matter ini tergantung dari peringkat batubara. Semakin tinggi tingkat batubara maka akan semakin rendah.

d. Fixed Carbon (karbon Tetap); Kandungan karbon tetap didapatkan dari analisis tak langsung, dan dihitung dari persamaan berikut. Dari sisa pembakaran, setelah hasilnya dikurangi dengan kandungan abu, maka hasilnya inilah yang berupa nilai karbon tetap.

Fixed Carbon (%) = 100 – {Water (%) + Ash (%) + V.M. (%)}

Antara kandungan zat terbang dan karbon tetap terdapat korelasi yang saling berlawanan, dalam arti bila kandungan zat terbang naik, maka nilai karbon tetap akan turun, dan demikian sebaliknya. Secara umum, bila tingkat pembatubaraan semakin tinggi, maka kandungan zat terbang akan semakin turun; sebaliknya, nilai karbon tetap akan bertambah.

B. Analisa ultimat

a. Kandungan Karbon dan Hidrogen; Penentuan kandungan karbon dan hidrogen, dapat dilakukan dengan metode Liebig ataupun metode temperatur tinggi Scheffeld. Kedua metode ini, menggunakan sampel sebanyak 0,1-0,5 gram yang dimasukkan ke dalam pipa pembakaran (combustion pipe), lalu dibakar. CO2 maupun H2O yang terjadi, lalu diserap dengan menggunakan pipa absorpsi. Dari penambahan berat yang terjadi, lalu dihitung persentase kandungan karbon dan hidrogen.

b. Kandungan Nitrogen; Penentuan kandungan nitrogen dilakukan dengan metode Kjeldahl atau metode semi-mikro Kjeldahl. Di dalam batubara, terdapat kandungan nitrogen sekitar 0,5~2,0%.Pada saat terjadi pembakaran, sebagian nitrogen dalam batubara akan berubah menjadi NOx dan dilepas ke udara, sehingga berpengaruh terhadap lingkungan. Rasio/persentase perubahan ini sangat tergantung kepada kondisi persenyawaan dalam batubara dan kondisi pembakarannya itu sendiri. Sebenarnya tidak terdapat hubungan yang khusus antara kandungan nitrogen di dalam batubara dengan tingkat pembatubaraan, namun terdapat kecenderungan bahwa kandungan nitrogen cukup tinggi untuk batubara berasap, dan sedikit untuk batubara antrasit.

c. Kandungan Sulfur (total Sulfur); Kandungan sulfur dibagi menjadi 2 bagian yaitu organic sulfur dan anorganic sulfur( sulfate sulfur dan pyritic sulfur). Pada proses pembakaran, kandungan belerang dalam batubara akan berubah menjadi gas SO2 dan SO3. Selain menjadi penyebab terjadinya polusi udara, gas-gas ini juga menjadi penyebab terjadinya korosi terhadap permukaan penghantar panas pada boiler

d. Kandungan Klor; Kandungan klor di dalam batubara, biasanya berkisar antara 0,01~0,02%, dan kebanyakan terdapat sebagai NaCl, KCl, dan sebagainya. Senyawa-senyawa ini, pada temperatur 1400-1500°C akan berbentuk uap. Akan tetapi, pada zona temperatur antara 900~1000°C, senyawa tersebut akan kembali ke bentuk cair dan dalam kondisi sebagai leburan/lelehan. Selain menjadi penyebab korosi temperatur tinggi dan temperatur rendah di dalam boiler, klor juga berpengaruh atas terjadinya korosi pada peralatan desulfurisasi asap buangan.

e. Kandungan Fosfor; Fosfor dalam batubara dalam bentuk fosfat dan senyawa organic fosfat. Pada pembakaran semua fosfat ini akan berubah menjadi abu.

Kandungan fosfor tidak terlalu diperhitungkan dalam hal pembakaran akan tetapi pada tahap metalurgi

C. Analisa lainnya

a. Nilai Kalor;

Nilai kalori merupakan panas yang dilepaskan saat unit kuantitas batubara terbakar sempurna. Nilai kalori ini dibagi menjadi 2, yaitu:

1. Gross Calorific Value, Hg

2. Net Calorific Value, Hn

Yang dimaksud dengan gross calorivic value adalah nilai kalori total, dan nilai ini adalah nilai yang diperoleh dari hasil analisis. Di dalam nilai tersebut, terkandung pula nilai kalor laten (= panas tersembunyi) dari uap air yang terbentuk akibat pembakaran kandungan air dan hidrogen dalam batubara. Akan tetapi, pada pembakaran sebenarnya dengan menggunakan boiler dan sebagainya, uap air ini dilepaskan begitu saja lewat cerobong asap tanpa proses

kondensasi, sehingga pada hakikatnya kalor laten tersebut tidak dapat dimanfaatkan. Sedangkan net calorific value adalah nilai kalori murni, yaitu setelah dikurangi dengan nilai kalor laten-nya.

b. Titik Leleh Abu

Saat batubara dibakar, maka abu dan kandungan inorganik lain akan meleleh. Lelehan ini lalu akan menempel dan mengeras di permukaan penghantar panas pada tungku membentuk klinker. Adanya klinker ini akan menyebabkan berbagai masalah, seperti penurunan daya hantar panas maupun daya ventilasi. Titik leleh abu mempunyai hubungan yang erat dengan pembentukan klinker. Bila titik lelehnya rendah, maka klinker akan mudah terbentuk. Titik leleh abu, umumnya berada pada kisaran 1000~1500°C, dan idealnya bernilai 1300°C ke atas.

Pengukuran titik leleh abu, dilakukan sebagai berikut. Batubara yang telah

terbakar habis menjadi abu, lalu digerus hingga berukuran lebih kecil dari 200 mesh, lalu dibentuk menjadi piramida segitiga (limas segitiga). Bentuk piramida segitiga ini lalu dimasukkan ke dalam tungku listrik (electric furnace), lalu temperatur tungku dinaikkan. Perubahan terhadap bentuk piramida segitiga akibat kenaikan temperatur lalu diamati dan dicatat.
Temperatur dimana piramida segitiga mulai mengalami perubahan bentuk dinamakan titik pelunakan (softening point). Temperatur saat menjadi bentuk setengah bola, dinamakan titik leleh (melting point). Ketika temperatur terus dinaikkan sehingga akhirnya abu meleleh mengalir, dinamakan titik alir.

c.   Komposisi abu

Komposisi abu batubara berbeda-beda tergantung kepada jenis batubaranya. Contohnya untuk batubara Jepang, komposisinya tak jauh berbeda dengan mineral lempung (clay minerals), dengan kandungan utama berupa silika dan alumina. Umumnya, komposisi abu batubara Jepang terdiri dari unsur-unsur sebagai berikut:

1. SiO2: 40~60%

2. Al2O3: 15~35%

3. TiO2: 1~2%

4. Fe2O3: 5~25%

5. CaO: 1~15%

6. MgO: 0,01~0,1%

Komposisi abu ini sangat penting untuk perhitungan korosi pada boiler dan tingkat pemanasan batubara.

Proses Reduksi Batubara

Dari sekian banyak analisa kualitas batubara diatas, tidak semua pemeriksaan dilakukan. Hal ini disebabkan karena proses analisa menggunakan biaya yang mahal. Oleh sebab itu analisa diakukan sesuai dengan permintaan dari konsumen.
Adapun analisa yang sering digunakan pada umumnya yaitu dengan menganalisa kadar abu dan fixed carbon pada analisa proksimat. Hal ini disebabkan karena kadar abu dari suatu batubara yang dihasilkan dapat menghasilkan banyak masalah, misalnya hujan asam dan korosi pada alat pengolahan.
Tingginya kadar abu pada batubara (di atas 10 %) akan membuat batubara tersebut kurang bisa diterima di pasaran. Abu batubara adalah bahan anorganik yang terdapat di dalam batubara dan tidak habis terbakar pada proses pembakaran batubara. Abu batubara berasal dari clay, limestone, dan mineral lainnya. Komposisi kimia dari abu batubara terdiri dari Silika (SiO2), Aluminium Oksida (Al2O3), Ferric Oksida (Fe2O3), Magnesium Oksida (MgO), Alkali (Na2 + K2O), dan Sulfur Trioksida (SO3).

Untuk kadar abu yang dibawah 10% biasanya langsung bisa dipasarkan. Akan tetapi jika melebihi 10 % maka diperlukan suatu  perlakuan khusus untuk mengurangi kadar abu tersebut.

Adapun proses reduksi batubara adalah sebagai berikut;

a. Persiapan pengumpanan (feeding)

Sebagai umpan (feed) awal proses pengolahan adalah batubara dari tambang atau ROM atau raw coal yang ditumpuk di stockpile di lokasi pengolahan. Ukuran maksimum umpan awal ini direncanakan 300 mm, sedangkan terhadap umpan yang lebih besar dari 300 mm akan dilakukan pengecilan secara manual menggunakan hammer breaker. Baik umpan batubara dari tambang maupun hasil pengecilan ulang semuanya dimasukkan ke hopper menggunakan wheel loader untuk dilanjutkan ke proses reduksi dan pengayakan sampai diperoleh produk akhir yang siap jual.

b. Pengayakan dengan Grizzly

Grizzly berfungsi memisahkan fraksi batubara berukuran +300 mm dengan -300 mm dan posisinya terletak tepat di bawah hopper. Lubang bukaan (opening) grizzly berukuran 300 mm x 300 mm. Undersize grizzly -300 mm diangkut belt conveyor untuk umpan crusher primer. Sedangkan fraksi +300 mm dikembalikan ke tumpukan untuk direduksi ulang menggunakan hammer breaker. Hasil reduksi ulang dikembalikan lagi ke grizzly untuk pemisahan atau pengayakan ulang. Proses ini berlangsung terus menerus selama shift kerja berlangsung.

c.  Peremukan tahap awal (primary crusher)

Proses peremukan awal bertujuan untuk mereduksi ukuran fraksi batubara -300 mm menjadi ukuran rata-rata 150 mm. Alat yang digunakan adalah roll crusher yang berkapasitas 500 ton/jam. Selain itu proses ini juga berfungsi untuk memisahkan pirit sulfur yang berbentuk butiran yang terdapat pada batubara.

d. Proses pengayakan adalah salah satu proses yang bertujuan untuk mengelompok-kan ukuran fraksi batubara, sehingga disebut juga dengan proses classification. Alat yang dipakai untuk pengayakan biasanya ayakan getar (vibrating screen). Pada pengolahan batubara ini proses pengayakan tahap awal menggunakan vibrating screen-1 untuk memisahkan fraksi ukuran +150 mm dan -150 mm. Fraksi -150 mm adalah umpan secondary crusher, sedangkan + 150 mm dire- sirkulasi sebagai umpan crusher primer untuk diremuk ulang. Produkta dari proses pengayakan harus selalu dijaga konsistensi laju kapasitasnya sebanyak 500 ton/jam. Untuk itu perlu dilakukan penaksiran dimensi (panjang dan lebar) dari ayakan (screen) yang harus dipasang.

e. Proses peremukan sekunder adalah proses peremukan sekunder bertujuan untuk mereduksi ukuran fraksi batubara -150 mm menjadi ukuran rata-rata 50 mm. Alat yang digunakan sama seperti peremuk primer, yaitu roll crusher berkapasitas 500 ton/jam. Setelah didapat batubara yang berukuran relatif seragam, dianalisa kembali untuk menentukan ke tahapan proses selanjutnya. Apabila hasil yang didapat sesuai dengan kriteria konsumen, maka batubara

siap dipasarkan. Apabila tidak maka dilakukan proses selanjutnya misalnya proses pencucian batubara untuk menghilangkan kadar sulfur.

Proses Pemisahan Batubara

  1. Pemisahan Sulfur

Unsur belerang terdapat pada batubara dengan kadar bervariasi dari rendah (jauh di bawah 1%) sampai lebih dari 4%. Unsur ini terdapat dalam batubara dalam 3 bentuk yakni belerang organik, pirit dan sulfat. Dari ketiga bentuk belerang tersebut, belerang organik dan belerang pirit merupakan sumber utama emisi oksida belerang. Dalam pembakaran batubara, semua belerang organik dan sebagian belerang pirit menjadi SO2. Oksida belerang ini selanjutnya dapat teroksidasi menjadi SO3. Sedangkan belerang sulfat disamping stabil dan sulit menjadi oksida belerang, kadar relatifnya sangat rendah dibanding belerang bentuk lainnya. Oksida-oksida belerang yang terbawa gas buang dapat bereaksi dengan lelehan abu yang menempel dinding tungku maupun pipa boiler sehingga menyebabkan korosi. Sebagian SO2 yang diemisikan ke udara dapat teroksidasi menjadi SO3 yang apabila bereaksi dengan uap air menjadi kabut asam sehingga menimbulkan turunnya hujan asam.

Adapun proses pembentukan hujan asam adalah sebagai berikut;
FES2 + O2 FE2O3 + SO2

SO2 + OH HSO3

HSO3 + O2 HO2 + SO3

SO3 + H2O H2SO4

Adapun proses pemisahan sulfur dari batubara yaitu dengan cara memecah batubara ke bongkahan yang lebih kecil dan mencucinya. Beberapa sulfur yang ada sebagai bintik kecil di batu bara disebut sebagai “pyritic sulfur ” karena ini dikombinasikan dengan besi menjadi bentuk iron pyrite, selain itu dikenal sebagai “fool’s gold” dapat dipisahkan dari batubara. Secara khusus pada proses satu kali, bongkahan batubara dimasukkan ke dalam tangki besar yang terisi air , batubara mengambang ke permukaan ketika kotoran sulfur tenggelam. Fasilitas pencucian ini dinamakan “coal preparation plants” yang membersihkan batubara dari pengotor-pengotornya.

  1. Pemisahan NOx

Nitrogen secara umum adalah bagian yang besar dari pada udara yang dihirup, pada kenyataannya 80% dari udara adalah nitrogen, secara normal atom-atom nitrogen mengambang terikat satu sama lainnya seperti pasangan kimia, tetapi ketika udara dipanaskan seperti pada nyala api boiler (3000 F=1648 C), atom nitrogen ini terpecah dan terikat dengan oksigen, bentuk ini sebagai nitrogen oksida atau kadang kala itu disebut sebagai NOx. NOx juga dapat dibentuk dari atom nitrogen yang terjebak didalam batubara.

Di udara, NOx adalah polutan yang dapat menyebabkan kabut coklat yang kabur yang kadang kala terlihat di seputar kota besar, juga sebagai polusi yang membentuk “acid rain” (hujan asam), dan dapat membantu terbentuknya sesuatu yang disebut “ground level ozone”, tipe lain dari pada polusi yang dapat membuat kotornya udara.

Salah satu cara terbaik untuk mengurangi NOx adalah menghindari dari bentukan asalnya, beberapa cara telah ditemukan untuk membakar barubara di pemabakar dimana ada lebih banyak bahan bakar dari pada udara di ruang pembakaran yang terpanas. Di bawah kondisi ini kebanyakan oksigen terkombinasikan dengan bahan bakar daripada dengan nitrogen. Campuran pembakaran kemudian dikirim ke ruang pembakaran yang kedua dimana terdapat proses yang mirip berulang-ulang sampai semua bahan bakar habis terbakar. Konsep ini disebut “staged combustion” karena batubara dibakar secara bertahap. Kadang disebut juga sebagai “low-NOx burners” dan telah dikembangkan sehingga dapat mengurangi kangdungan Nox yang terlepas di uadara lebih dari separuh. Ada juga teknologi baru yang bekerja seperti “scubbers” yang membersihkan NOX dari flue gases (asap) dari boiler batu bara. Beberapa dari alat ini menggunakan bahan kimia khusus yang disebut katalis yang mengurai bagian NOx menjadi gas yang tidak berpolusi, walaupun alat ini lebih mahal dari “low-NOx burners,” namun dapat menekan lebih dari 90% polusi Nox. Humifikasi sebagai awal proses penggambutan berlangsung pada tumpukan bahan kayu oleh aktivitas mikrobial, dan oksidasi lemah yang dipercepat oleh adanya oksigen, muka airtanah menurun, dan muka tumpukan bahan kayu lebih tinggi daripada muka air (Teichmuller & Teichmuller, 1982). Di samping asam humik dan humin, proses ini akan menghasilkan humat dengan kation Ca, Na, K yang terdapat dalam air laut yang masuk ke rawa paralik. Sulfat dalam air laut yang masuk ke rawa dapat mengendap sebagai gips pra-diagenesis.

Pada kondisi gelifikasi biokimia sebagai lanjutan humifikasi, bahan aluminosilikat asal terigen yang masuk ke rawa dapat menghasilkan kuarsa, dan kaolinit, keduanya pra-diagenesis yang dimungkinkan apabila Si terlarut makin berkurang. Bersamaan dengan pemendaman sedimen di atas gambut, masukan terigen intensif lagi dan deposisi terjadi pada susut-laut, lingkungan geokimia berubah lagi menjadi oksidasi akibat penirisan yang lancar. Humifikasi dapat terhenti selama diagenesis, sehingga larutan dalam masa gel kehilangan sifat asam menjadi netral atau alkalin. Pada lingkungan alkalin dan oksidasi pada bahan organik yang terpendam akan terendapkan siderit, kalsit, Mn-karbonat (selama diagenesis), pirit, dan juga mineral lempung illit/smektit selama diagenesis (seperti yang terlihat pada koefisien korelasi cukup kuat sampai kuat antara K-Si, K-Al, K-Mg, sangat kuat antara Na-K dalam fraksi III). Adanya kuarsa dan kalsit terlihat pada koefisien korelasi Si dengan Ca searah kuat pada fraksi I (r = 0,73) dan III (r = 0,80).

Kesimpulan

Mineral matter pada batubara dapat berasal dari unsur anorganik pada tumbuh- tumbuhan pembentuk batubara atau disebut inherent mineral serta mineral yang berasal dari luar rawa atau endapan yang kemudian di transport ke dalam cekungan pengendapan batubara melalui air atau angin dan disebut “extraneous” atau ‘adventitious’ mineral matter. Materi anorganik di dalam batubara terbagi menjadi tiga katagori menurut pembentukannya (Taylor et.al., 1998), yaitu:

1.  Syngenetic anorganic matter

Merupakan materi anorganik yang berasal dari tumbuhan pembentuk batubara.    Contoh: Silika.

2.  Syngenetic inorganic/organic complexs

Materi anorganik yang terbentuk selama tahap awal penggambutan, berasal      dari luar yang terbawa oleh air atau angin kedalam gambut. Contoh: Mineral zirkon(ZrSiO4) dan pertukaran hidrogen dalam karbonat menjadi kalsium karbonat.

3.  Epigenetic minerals

Terbentuk setelah proses konsolidasi batubara oleh kristalisasi dalam rekahan atau lubang atau oleh alterasi mineral yang terendapkan secara primer. Contoh: Pirit dan mineral Karbonat.

Ucapan terima kasih

Syukur Alhamdulillah saya ucapkan kepada Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga PAPER ini dpat terselesaikan dengan baik dan terima kasih disampaikan kepada bapak Dr. phil nat Sri Widodo, ST, MT yang telah memberikan tugas ini kepada saya, teman-teman yang telah memberikan motivasi. Semoga apa yang saya tulis ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

Daftar pustaka

  1. Bouska, V., Geochemistry of Coal, Coal Science and Technology 1, Elsevier Science Publishing Co.,h. 189-216 (1981).
  1. Cox, K.G., Bell, J.D. & Pankhurst, R.J. The Interpretation of Igneous Rock, George Allen & Unwin London, h. 332-358 (1981).
  2. Rollinson, H.R., Using Geochemical Data: Evaluation, Presentation, and Interpretation, Longman Group, United Kingdom (1995).
  3. Abernethy, R.F. &. Gibson, F.H. Rare Elements in Coal, Information Circular 8163, Bureau of Mines, United States Department of lnterior (1963).
  4. Ward, C.R., “Mineral Matter in Coal”, dalam Coal geology and coal technology, Blackwell Science Publishing, Melbourne, h. 60-66 (1984).
  5. Harris, L.A., et.al., Elemental Concentration and their Distribution in Two Bituminous Coals of Different Paleoenvironment, International Journal of Coal Geology, Vol. 1, Elsevier Science Publishing Co., h. 175-193 (1981).
  6. Dorsey, A.E. & O.C. Kopp, Distribution of Elements and Minerals between A Coal and its Overlying Sedimentary Rocks in a Limnic Environment, International Journal of Coal Geology, Vol. 5, Elsevier Science Publishing Co., h. 262-274 (1985).


SKEMA PEMBENTUKAN BATUBARA

by. HASDI ABDULLAH

SARI

Batubara adalah termasuk salah satu bahan bakar fosil. Pengertian umumnya adalah batuan sedimen yang dapat terbakar, terbentuk dari endapan organik, utamanya adalah sisa-sisa tumbuhan dan terbentuk melalui proses pembatubaraan. Unsur-unsur utamanya terdiri dari karbon, hidrogen dan oksigen.

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.

Fase geokimia didominasi oleh pengaruh peningkatan temperatur dan tekanan, disebabkan oleh peningkatan kedalaman penimbunan unsur organik di bawah tutupan sedimen (sedimentary overburden).

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).

LATAR BELAKANG

Mutu dari setiap endapan batu bara ditentukan oleh suhu dan tekanan serta lama waktu pembentukan, yang disebut sebagai ‘maturitas organik’. Proses awalnya gambut berubah menjadi lignite (batu bara muda) atau ‘brown coal (batu bara coklat)’ – Ini adalah batu bara dengan jenis maturitas organik rendah. Dibandingkan dengan batu bara jenis lainnya, batu bara muda agak lembut dan warnanya bervariasi dari hitam pekat sampai kecoklat-coklatan.

Mendapat pengaruh suhu dan tekanan yang terus menerus selama jutaan tahun, batu bara muda mengalami perubahan yang secara bertahap menambah maturitas organiknya dan mengubah batu bara muda menjadi batu bara ‘sub-bitumen’. Perubahan kimiawi dan fisika terus berlangsung hingga batu bara menjadi lebih keras dan warnanya lebih hitam dan membentuk ‘bitumen’ atau ‘antrasit’. Dalam kondisi yang tepat, penigkatan maturitas organik yang semakin tinggi terus berlangsung hingga membentuk antrasit.

Berdasarkan penjelasan di atas, untuk lebih memahami tentang proses pembentukan batubara, maka diperlukan pembuatan paper tentang skema pembentukan batubara, sebagai tugas besar dari mata kuliah Genesa Batubara.

TEORI

A. Pengertian

Batubara adalah termasuk salah satu bahan bakar fosil. Pengertian umumnya adalah batuan sedimen yang dapat terbakar, terbentuk dari endapan organik, utamanya adalah sisa-sisa tumbuhan dan terbentuk melalui proses pembatubaraan. Unsur-unsur utamanya terdiri dari karbon, hidrogen dan oksigen. Batubara juga adalah batuan organik yang memiliki sifat-sifat fisika dan kimia yang kompleks yang dapat ditemui dalam berbagai bentuk. Analisa unsur memberikan rumus formula empiris seperti : C137H97O9NS untuk bituminus dan C240H90O4NS untuk antrasit.

Pembentukan batubara dimulai sejak Carboniferous Period (Periode Pembentukan Karbon atau Batu Bara) – dikenal sebagai zaman batu bara pertama – yang berlangsung antara 360 juta sampai 290 juta tahun yang lalu. Mutu dari setiap endapan batu bara ditentukan oleh suhu dan tekanan serta lama waktu pembentukan, yang disebut sebagai ‘maturitas organik’. Proses awalnya gambut berubah menjadi lignite (batu bara muda) atau ‘brown coal (batu bara coklat)’ – Ini adalah batu bara dengan jenis maturitas organik rendah. Dibandingkan dengan batu bara jenis lainnya, batu bara muda agak lembut dan warnanya bervariasi dari hitam pekat sampai kecoklat-coklatan.

Mendapat pengaruh suhu dan tekanan yang terus menerus selama jutaan tahun, batu bara muda mengalami perubahan yang secara bertahap menambah maturitas organiknya dan mengubah batu bara muda menjadi batu bara ‘sub-bitumen’. Perubahan kimiawi dan fisika terus berlangsung hingga batu bara menjadi lebih keras dan warnanya lebh hitam dan membentuk ‘bitumen’ atau ‘antrasit’. Dalam kondisi yang tepat, penigkatan maturitas organik yang semakin tinggi terus berlangsung hingga membentuk antrasit.

B.  Materi Pembentuk Batubara

Hampir seluruh pembentuk batubara berasal dari tumbuhan. Jenis-jenis tumbuhan pembentuk batubara dan umurnya menurut Diessel (1981) adalah sebagai berikut:

  1. Alga, dari Zaman Pre-kambrium hingga Ordovisium dan bersel tunggal. Sangat sedikit endapan batubara dari perioda ini.
  2. Silofita, dari Zaman Silur hingga Devon Tengah, merupakan turunan dari alga. Sedikit endapan batubara dari perioda ini.
  3. Pteridofita, umur Devon Atas hingga KArbon Atas. Materi utama pembentuk batubara berumur Karbon di Eropa dan Amerika Utara. Tetumbuhan tanpa bunga dan biji, berkembang biak dengan spora dan tumbuh di iklim hangat.
  4. Gimnospermae, kurun waktu mulai dari Zaman Permian hingga Kapur Tengah. Tumbuhan heteroseksual, biji terbungkus dalam buah, semisal pinus, mengandung kadar getah (resin) tinggi. Jenis Pteridospermae seperti gangamopteris dan glossopteris adalah penyusun utama batubara Permian seperti di Australia, India dan Afrika.
  5. Angiospermae, dari Zaman Kapur Atas hingga kini. Jenis tumbuhan modern,  buah yang menutupi biji, jantan dan betina dalam satu bunga, kurang bergetah dibanding gimnospermae sehingga, secara umum, kurang dapat terawetkan.

C.  Jenis-jenis Batubara

Tingkat perubahan yang dialami batu bara, dari gambut sampai menjadi antrasit – disebut sebagai pengarangan – memiliki hubungan yang penting dan hubungan tersebut disebut sebagai ‘tingkat mutu’ batu bara. Berdasarkan tingkat proses pembentukannya yang dikontrol oleh tekanan, panas dan waktu, batubara umumnya dibagi dalam lima kelas: antrasit, bituminus, sub-bituminus, lignit dan gambut.

  1. Antrasit adalah kelas batubara tertinggi, dengan warna hitam berkilauan (luster) metalik, mengandung antara 86% – 98% unsur karbon (C) dengan kadar air kurang dari 8%.
  2. Bituminus mengandung 68 – 86% unsur karbon (C) dan berkadar air 8-10% dari beratnya. Kelas batubara yang paling banyak ditambang di Australia.
  3. Sub-bituminus mengandung sedikit karbon dan banyak air, dan oleh karenanya menjadi sumber panas yang kurang efisien dibandingkan dengan bituminus.
  4. Lignit atau batubara coklat adalah batubara yang sangat lunak yang mengandung air 35-75% dari beratnya.

f. Gambut, berpori dan memiliki kadar air di atas 75% serta nilai kalori yang paling rendah.

D.  Pembentukan Batubara

Proses perubahan sisa-sisa tanaman menjadi gambut hingga batubara disebut dengan istilah pembatubaraan (coalification). Secara ringkas ada 2 tahap proses yang terjadi, yakni:

  1. Tahap Diagenetik atau Biokimia, dimulai pada saat material tanaman terdeposisi hingga lignit terbentuk. Agen utama yang berperan dalam proses perubahan ini adalah kadar air, tingkat oksidasi dan gangguan biologis yang dapat menyebabkan proses pembusukan (dekomposisi) dan kompaksi material organik serta membentuk gambut.

b. Tahap Malihan atau Geokimia, meliputi proses perubahan dari lignit menjadi bituminus dan akhirnya antrasit.

a. Teori berdasarkan Tempat terbentuknya

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 :

a. Penyebaran luas dan merata

b. Kualitas lebih baik, contoh Muara Enim

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 :

a. Penyebaran tidak luas tetapi banyak

b. kualitas kurang baik (mengandung pasir pengotor), contoh pengendapan delta di aliran sungai mahakam

E. Bentuk Lapisan-Lapisan Batubara

Berdasarakan lapisan batubara dibagi menjadi 2 yaitu Plies (lapisan utuh) dan Split (terdapat 2 lapisan atau lebih). Pada awal pembentukan gambut sebagian besar perlapisan mendatar (tergantung dr topografi cekungan pengendapannya). Setelah bekerja gaya geologi akan terdapat bermacam – macam bentuk perlapisan Batubara. Antara lain: Horse Back (tjd post depositional), Pinch (tjd post depositional), Burriea Hill ( tjd krn adanya intrusi magma), Fault (patahan), dan Lipatan. atahan bukan hanya tjd krn gempa namun juga bisa krn lap dibawahnya adl psr yg dlm keadaan jenuh bisa berpindah.

PEMBAHASAN

Gambar 1. skema pembentukan Batubara

Berdarakan gambar di atas dapat kita lihat bahwa, material asal pembentuk rawa gambut ada dua yaitu, Autochton (Material yang tidak mengalami transportasi) dan Allochton (material yang mengalami transportasi).

Material rawa gambut tersebut mengalami proses peatification atau proses penggambutan. Dalam proses tersebut mikroba memiliki peranan yang sangat penting, seiring dengan proses penggambutan, proses pembentukan humin dan penurunan keseimbangan biotektonik pun dapat berlangsung.

Mulai dari proses penggambutan sampai pada tahap Lignite disebut sebagai tahapan diagenesa (Fase Biokimia), sedangkan pada Lignite sampai pada Anthrachite disebut sebagai atahapan Metamorfosa (Fase Geokimia).

Gambar2. Proses Pembentukan Batubara

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).

KESIMPULAN

Dari hasil pembahasan tersebut maka dapat disipulkan sebagai berikut:

  1. Proses pembentukan batubara melewati dua tahapan yaitu tahapan diagenesa (biokimia) yang dimulai dari proses penggambutan (peatification) sampi pada lignite, dan Tahapan Metamorfisma (geokimia) mulai yang dimulai dari lignite sampai pada anthracite.
  2. Semakin tinggi rank suatu batubara, maka semakin tinggi nilai kalorinya, dan semakin tinggi nilai karbon (%C).  Dan  sebaliknya, semakin rendah kandungan air, vollatil matter, hydrogen dan oksigen.

DAFTAR PUSTAKA

http://aapgscundip.wordpress.com/2009/03/13/batu-bara/

http://search.conduit.com/Results.aspx?q=Genesa+batubara&hl=en&SelfSearch=1&SearchSourceOrigin=13&ctid=CT2384137

http://pedulianalismakasar.socialgo.com/magazine/read/mengenal-batubara_31.html

www.teknikpertambangan.wordpress.com

By Ardiawan 07

METODE PENAMBANGAN & PEMILIHANNYA

Pembagian Metode Penambangan.

Secara garis besar metode penambangan dikelompokkan menjadi 3, yaitu :

  1. Tambang terbuka (surface mining) : adalah metode penambangan yang segala kegiatan atau aktivitas penambangannya dilakukan di atas atau relatif dekat dengan permukaan bumi, dan tempat kerjanya berhubungan langsung dengan udara luar.
  2. Tambang dalam/tambang bawah tanah (underground mining) : adalah metode penambangan yang segala kegiatan atau aktivitas penambangannya dilakukan di bawah permukaan bumi, dan tempat kerjanya tidak langsung berhubungan dengan udara luar.
  3. Tambang bawah air (underwater mining) : adalah metode penambangan yang kegiatan penggaliannya dilakukan di bawah permukaan air atau endapan mineral berharganya terletak dibawah permukaan air.

Tambahan

  1. Tambang Ditempat (Insitu Mining or Novel Mining).

Pemilihan metode penambangan dilakukan berdasarkan pada keuntungan terbesar yang akan diperoleh, bukan berdasarkan letak dangkal atau dalamnya suatu endapan, serta mempunyai perolehan tambang (mining recovery) yang paling baik.

Dari 4 kelompok besar metode penambang tersebut menurut Hartman, 1987 dibagi-bagi menjadi metode-metode penambangan yang lebih spesifik seperti pada Tabel 3.1 berikut.

Tabel 3.1. Klasifikasi Metode Penambangan, (Hartman, 1987)

SISTEM KELAS METODE BAHAN GALIAN
Konvensional
Tambang Terbuka Mekanis

Aquaeous

Open pit mining*

Quarrying*

Opencast mining*

Auger mining

Hydraulicking*

Dregding *

Metal, non-metal

Non-metal

Batubara, non-metal

Batubara, metal, non-metal

Metal, non-metal

Metal, non-metal

Tambang

Bawah Tanah

Swa-sangga (Self-supported) Room & Pillar mining*

Stope & Pillar mining*

Underground gloryhole

Gophering

Shrinkage stoping

Sublevel stoping *

Batubara, non-metal

Metal, non-metal

Metal, non-metal

Metal, non-metal

Metal, non-metal

Metal, non-metal

Berpenyangga buatan (Supported) Cut & Fill stoping *

Stull stoping

Square set stoping

Metal

Metal

Metal

Ambrukan (Caving) Longwall mining *

Sublevel caving

Block caving *

Batubara, non metal

Metal

Metal

Inkonvesional
Novel Penggalian cepat

Automasi, Robotik

Gasifikasi bawah tanah

Retorting bawah tanah

Tambang samudera

Tambang nuklir

Tambang luar bumi

Batuan keras

Semua

Batubara, batuan lunak

Hidrokarbon

Metal

Non-batubara

Metal, non-metal

Pemilihan Metode Penambangan

Dalam kegiatan penambangan, aturan utamanya adalah memilih suatu metoda penambangan yang paling sesuai dengan karakteristik unik (alam, geologi, lingkungan dan sebagainya) dari endapan mineral yang ditambang di dalam batas keamanan, teknologi dan ekonomi, untuk mencapai ongkos yang rendah dan keuntungan yang maksimum. Faktor-faktor yang mempengaruhi pemilihan tersebut adalah :

  1. Karakteristik spasial dari endapan

Factor-faktor ini merupakan faktor penting yang dominan karena umumnya sangat menentukan dalam pemilihan metode penambangan antara tambang terbuka dengan tambang bawah tanah, penentuan tingkat produksi, metode penanganan material, dan bentuk tambang dalam badan bijih. Factor-faktor tersebut meliputi :

  1. Ukuran (dimensi, terutama tinggi dan tebal)
  2. Bentuk (tabular, lenticular, massive, irregular)
  3. Orientasi (dip/inklinasi)
  4. Kedalaman (rata-rata dan nilai ekstrem, yang akan berimbas pada stripping ratio)

  1. Kondisi geologi dan hidrogeologi

Karakteristik geologi, baik dari badan bijih maupun batuan samping, akan mempengaruhi pemilihan metode penambangan, terutama dalam pemilihan antara metode selektif dan nonselektif serta pemilihan system penyanggaan pada system penambangan bawah tanah. Hidrologi berdampak pada kebutuhan akan penyaliran dan pemompaan, sedangkan aspek mineralogy akan menentukan syarat-syarat pengolahan.

  1. Mineralogi dan petrologi (Sulfida vs Oksida),
  2. Komposisi kimia
  3. Struktur endapan (lipatan, sesar, ketidakmenerusan, intrusi)
  4. Bidang lemah, (kekar, rekahan)
  5. Keseragaman, alterasi, erosi (zona dan daerah pembatas)

  1. Air tanah dan hidrologi (kemunculan, debit aliran dan muka air)

  1. Sifat-sifat geoteknik (mekanika tanah dan mekanika batuan) untuk bijih dan batuan sekelilingnya. Hal-hal ini akan mempengaruhi pemilihan peralatan pada system penambangan terbuka dan pemilihan klas metode dalam system tambang bawah tanah (swasangga, berpenyangga atau ambrukan)
    1. Sifat-sifat fisik yang lain (bobot isi, voids, porositas, permeabilitas, lengas)
    2. Sifat elastik (kekuatan, modulus elastik, nisbah, dan lain-lain)
    3. Perilaku elastik atau visko elastik (flow, creep)
    4. Keadaan tegangan (tegangan awal, induksi)
    5. Konsolidasi, kompaksi dan kompeten (kemampuan bukaan pada kondisi tanpa penyangga)

  1. Konsiderasi ekonomi

Faktor-faktor ini akan mempengaruhi hasil, investasi, aliran kas, masa pengembalian dan keuntungan. Faktor ini meliputi :

  1. Cadangan (tonase dan kadar),
  2. Produksi,
  3. Umur tambang,
  4. Produktivitas,
  5. Perbandingan ongkos penambangan untuk metode penambangan yang cocok
  6. Faktor teknologi

Kondisi paling cocok antara kondisi alamiah endapan dan metode penambangan adalah yang paling diinginkan. Sedangkan metode yang tidak cocok mungkin tidak banyak pengaruhnya pada saat penambangan, tetapi kemungkinan akan mempengaruhi pada kegiatan pendukung tambang/terusannya (pengolahan, peleburan, dll). Yang termasuk dalam faktor teknologi adalah  :

  1. Perolehan tambang, Dilusi (jumlah waste yang dihasilkan dengan bijih),
  2. Ke-fleksibilitas-an metode dengan perubahan kondisi,
  3. Selektifitas metode untuk memisahkan bijih dan waste,
  4. Konsentrasi atau dispersi pekerjaan,
  5. Modal, pekerja dan intensitas mekanisasi
  1. Faktor lingkungan

Factor lingkungan yang dimaksud tidak hanya berupa lingkungan fisik saja, tetapi juga meliputi lingkungan social-politik-ekonomi. Yang termasuk dalam faktor lingkungan adalah :

Prosedur pemilihan metoda penambangan secara ringkas dapat ditunjukkan oleh Gambar 3.1.

(lebih…)

GAS METAN PADA BATUBARA

BAHTIAR

093270007

Jurusan teknik Pertambangan, fakultas Teknologi Industri, Universits Muslim Indonesia Makassar 2010

SARI

Potensi Gas Metana Batubara di Indonesia berskala besar, dengan cadangan di tempat mencapai 450 TSCF.Dengan recovery factor yang masih rendah (sekitar 10%), berarti Gas Metana Batubara hanya dapat menyediakan cadangan statik sekitar 45 TSCF. Tetapi, karena penyebaran cadangan yang sangat luas, maka yang betul-betul dapat direalisasikan untuk membantu meningkatkan pasokan energi dari sektor gas dalam 20 tahun kedepan tentunya akan kurang dari nilai tersebut. Gas Metana Batubara diharapkan dapat mensubstitusi sekitar 1-2% (sekitar 250 MMSCFD dari 9 BSCFD produksi gas saat Indonesia ini). Masalah yang mungkin timbul saat ini dalam pengembangan Gas Metana Batubara adalah belum adanya regulasi yang secara spesifik mengatur tentang Gas Metana Batubara, baik secara teknis maupun ekonomis. Oleh karena itu, suatu regulasi yang mengatur pengusahaan Gas Metana Batubara di Indonesia secara menyeluruh mutlak diperlukan dalam waktu dekat. Aturan dan hukum yang ada sekarang dapat dikatakan masih memiliki banyak kekurangan, karena belum menyentuh seluruh aspek, terutama yang menyangkut pembagian pendapatan antara pemerintah dengan pihak kontraktor. Sistem pemroduksian Gas Metana Batubara memang unik dan sedikit berbeda dengan pengusahaan gas konvensional. Investor perlu menanamkan investasi yang lebih besar pada awal masa produksi dengan tingkat pendapatan yang rendah. Dengan demikian, sistem PSC yang ada sekarang tidak cocok bila diterapkan pada pengusahaan Gas Metana Batubara. Sistem kontrak yang dikaji dalam paper ini didasarkan terutama pada pertimbangan ekonomis. Bentuk kontrak tersebut adalah berupa Kontrak PSC dan Royalty&Tax yang telah dimodifikasi. Kedua sistem tersebut memiliki keunggulan dan kekurangannya masing-masing. pada sistem PSC yang dimodifikasi, cost recovery masih diberlakukan, sehingga pemerintah tetap mendapat sharing yang lebih besar. Sedangkan pada Kontrak Royalty&Tax,  kontraktor mendapat kewenangan penuh untuk mengatur usahanya, tetapi seluruh biaya yang dikeluarkan menjadi tanggungan kontraktor.

ABSTRAK

Coalbed methane potencies in Indonesia has large scale with gas in place reaching 450 TSCF. Having low recovery factor (around 10%), coalbed methane can only provide static resource around 45 TSCF. But, due to vast occurrence of coalbed methane in many places in Indonesia, actual reserve that can be realized to increase energy supply from natural gas in the next twenty years will be less than 45 TSCF. Coalbed methane can only substitute about 1-2% (around 250 MMSCFD out of 9 BSCFD Indonesia’s present gas production). A problem that could occur in the present coalbed methane development is that there are no specific regulations yet, which control technically nor economically. Therefore, a regulation which controls all aspect of the development is greatly needed in short time. Rules and laws which now exist, still cannot touch all of the aspects, especially concerning the income split between government and contractor. Coalbed methane production system is unique and slightly different from the conventional natural gas. Investors need to invest much money at the early production period with low income. Therefore, the present used PSC system will not be applicable on coalbed methane development. The proposed contract systems in this study are primarily based on economic considerations. The contract systems are Modified PSC and Royalty&Tax Contract. Both systems have their own advantages and disadvantages. In the modified PSC system Contract, government will still give cost recovery to the contractors. Therefore, on the modified PSC system, government will have the biggest sharing. On the other hand, In Royalty&Tax Contract system, contractors will have full of policies to arrange his field, but they also have to fee operational costs by themselves.

Latar Belakang

Coal Bed Methane (CBM) adalah gas metana alami (CH4) pada lapisan batubara. Hal ini disebut juga sebagai Coal Seam Methane (CSM), dan Batubara Seam Gas (CSG). Methane yang terkait dengan operasi penambangan batubara disebut Coal Mine Methane (CMM). Methane telah lama dianggap sebagai masalah utama di bidang pertambangan batubara bawah tanah tetapi sekarang CBM diakui sebagai sumber daya yang berharga. metana ini biasanya dicampur dengan karbon dioksida, hidrokarbon  lain dan nitrogen.

Meskipun keberadaan metana telah dikenal sejak pertambangan batubara mulai, produksi komersial yang terpisah dari CBM merupakan langkah yang relatif baru. Hal ini dimulai di Amerika Serikat pada tahun 1970-an, dan eksplorasi CBM di Australia dimulai pada tahun 1976 di Queensland Bowen Basin ketika Houston Minyak dan Mineral Australia Incorporated dua sumur bor berhasil. Pada bulan Februari 1996, CMM operasi komersial pertama di tambang Moura dalam proyek drainase metana Queensland (kemudian dimiliki oleh Mitsui BHP Coal Pty Ltd).Pada tahun yang sama di Appin dan Tower tambang bawah tanah (kemudian dimiliki oleh BHP Pty Ltd) operasi CMM digunakan untuk bahan bakar generator set situs-on (gas dipecat pembangkit listrik). Yang pertama berdiri sendiri produksi komersial dari CBM di Australia dimulai pada bulan Desember 1996 di proyek Valley Dawson (kemudian dimiliki oleh Conoco), berdampingan dengan tambang batubara Moura.

CBM bentuk oleh salah satu proses biologis atau termal. Selama tahap awal pembatubaraan dengan pendekatan (proses yang mengubah tumbuhan menjadi batubara) metan biogenik dihasilkan sebagai produk sampingan dari tindakan mikroba (mirip dengan mekanisme yang menghasilkan metana dalam dewan landfill). Metan biogenik biasanya dapat ditemukan di dekat-permukaan batubara peringkat rendah seperti lignit. Termogenik metana biasanya dapat ditemukan di peringkat yang lebih tinggi batubara. Ketika suhu melebihi 50 ° C karena penguburan, proses termogenik mulai menghasilkan metana tambahan, karbon dioksida, nitrogen dan air. Generasi maksimum metana dalam batubara aspal terjadi pada sekitar 150 ° C.

metana yang dihasilkan adalah teradsorpsi ke permukaan Micro pore dan disimpan dalam cleats, patah tulang dan bukaan lainnya di bara. Hal ini dapat terjadi juga di groundwaters di dalam lapisan batubara. CBM diadakan di tempat dengan tekanan air dan tidak memerlukan perangkap tertutup seperti yang dilakukan akumulasi gas konvensional. batubara bertindak sebagai sumber dan reservoir untuk gas metana saat air segel.

CBM diproduksi oleh pengeboran sumur ke dalam lapisan batubara, rekah hidrolik lapisan batubara kemudian melepaskan gas dengan mengurangi tekanan air dengan memompa air. Rekah hidrolik lapisan batubara dilakukan dengan memompa volume besar air dan pasir pada tekanan tinggi ke dalam sumur ke dalam lapisan batubara yang menyebabkannya patah untuk jarak hingga 400 m dari sumur. Membawa pasir dalam air disimpan dalam rekahan untuk mencegah mereka menutup ketika memompa tekanan berhenti. gas kemudian bergerak melalui pasir-rekahan diisi ke sumur.

Sebuah operasi komersial membutuhkan kombinasi yang tepat ketebalan batubara, kandungan gas, permeabilitas, biaya pengeboran (jumlah sumur, kedalaman dan jenis lapisan batubara), jumlah dewatering dibutuhkan untuk memungkinkan aliran gas dan kedekatan dengan infrastruktur. (lebih…)