Sebenarnya
ini adalah tugas Kimia Dasar dari dosen, tapi kalo dilihat dan dibaca-baca,
bagus juga buat tambahan pengetahuan kita, makanya aku pos ini ringkasan
tentang pemanfaatan batubara.
Batubara adalah salah satu bahan baku tambang yang bisa digunakan sebagai
sumber energi setelah diolah melalui proses-proses tertentu. Batubara termasuk
sumber energi yang tidak dapat diperbaharui, seperti halnya minyak bumi. Namun
cadangan batubara dunia tersebar merata dan sangat melimpah, terutama di negara
Cina, Amerika Serikat, Jepang, dan Afrika Selatan. Indonesia juga termasuk
negara yang mempunyai cadangan batubara yang cukup banyak.
Secara umum, alasan penggunaan batubara sebagai sumber energi yang
layak dikembangkan adalah
1. Cadangan batubara sangat banyak
dan tersebar luas diseluruh dunia, baik di negara maju maupun negara
berkembang, termasuk Indonesia yang merupakan salah satu negara yang memiliki
cadangan batubara yang cukup besar, yaitu sekitar 123.5 milyar ton (70%
merupakan batubara muda dan 30% sisanya adalah batubara kualitas tinggi)
2. Batubara dapat diperoleh dari
banyak sumber di pasar dunia dengan pasokan yang stabil, harga yang lebih murah
dibandingkan dengan minyak dan gas
3. Batubara aman untuk
ditransportasikan, disimpan, ditumpuk di sekitar tambang, pembangkit listrik,
atau lokasi sementara, serta kualitasnya tidak banyak terpengaruh oleh cuaca
maupun hujan.
Berdasarkan pengolahannya, batubara dapat digolongkan
sebagai sumber energi langsung, sumber energi tidak langsung (dengan diubah ke
bentuk atau fasa lain dulu), dan non energi. Nah, yang akan dibahas kali ini
adalah pemanfaatan batubara sebagai sumber energi tidak langsung, yaitu melalui
gasifikasi dan likuifaksi.
1. Gasifikasi Batubara
Gasifikasi adalah suatu teknologi proses yang mengubah batubara
dari bahan bakar padat menjadi bahan bakar gas. Pada proses tersebut terjadi
pemecahan rantai karbon batubara ke bentuk unsur atau senyawa kimia lain.
Batubara dipanaskan dan diberi oksigen di dalam reaktor sehingga menghasilkan
gas batubara berupa campuran gas-gas hidrogen, karbon monoksida, nitrogen,
serta unsur gas lainnya. Gasifikasi batubara merupakan teknologi terbaik serta
paling bersih dalam mengonversi batubara menjadi gas-gas yang dapat
dimanfaatkan sebagai energi listrik.
Gasifikasi umumnya terdiri dari empat proses, yaitu pengeringan,
pirolisis, oksidasi, dan reduksi. Pada proses gasifikasi, ada suatu proses yang
tidak kalah penting yaitu proses desulfurisasi yang mana sebagai penghilang
hidrogen sulfur (gas beracun).
Proses gasifikasi memerlukan seperangkat alat reaktor yang
dinamakan gasifier. Pada gasifier tipe Gasifikasi Unggun Tetap (Fixed Bed
Gasification), kontak yang terjadi saat pencampuran antara gas dan padatan
sangat kuat sehingga perbedaan zona pengeringan, pirolisis, oksidasi, dan
reduksi tidak dapat dibedakan. Salah satu cara untuk mengetahui proses yang
berlangsung pada gasifier jenis ini adalah dengan mengetahui rentang temperatur
masing-masing proses, yaitu
·
Pengeringan
: T > 150 °C
· Pirolisis/
Devolatilisasi : 150 <
T < 550 °C
·
Oksidasi
: 70 < T < 550 °C
·
Reduksi
: 50 < T < 120 °C
Proses pengeringan, pirolisis, dan reduksi bersifat menyerap panas
(endotermik), sedangkan proses oksidasi bersifat melepas panas (eksotermik).
Pada pengeringan, kandungan air pada bahan bakar padat diuapkan oleh panas yang
diserap dari proses oksidasi. Pada pirolisis, pemisahan volatile matters
(uap air, cairan organik, dan gas yang tidak terkondensasi) dari arang atau
padatan karbon bahan bakar juga menggunakan panas yang diserap dari proses
oksidasi. Pembakaran mengoksidasi kandungan karbon dan hidrogen yang terdapat
pada bahan bakar dengan reaksi eksotermik, sedangkan gasifikasi mereduksi hasil
pembakaran menjadi gas bakar dengan reaksi endotermik.
Dalam kaitannya dengan gasifikasi batubara, ada teknologi yang
sekarang dikembangkan, yaitu IGCC (Integrated Gasification Combined Cycle).
Dalam penerapan teknologi ini, gas hasil gasifikasi batubara mengalami proses
pembersihan sulfur dan nitrogen. Gas yang sudah bersih ini dibakar di ruang
bakar kemudian gas hasil pembakaran disalurkan ke dalam turbin gas untuk
menggerakkan generator. Gas buang dari turbin gas dimanfaatkan dengan
menggunakan HRSG (Heat Recovery Steam Generator) untuk membangkitkan uap. Uap
dari HRSG digunakan untuk menggerakkan turbin uap yang akan menggerakkan
generator.
Kelebihan teknologi IGCC ini adalah emisi SO2, NOX, CO2 serta debu
dapat dikurangi dengan mudah, limbah cair serta luas tanah yang dibutuhkan
tidak terlalu banyak, produk sampingan yang dihasilkan merupakan komoditi yang
mempunyai nilai jual, seperti sulfur dan tar.
Efisiensi pembangkit listrik dengan menggunakan teknologi IGCC ini
lebih tinggi 5 - 10 % dibandingkan PLTU batubara konvensional. Di samping itu, Coal
gasifier tidak mengeluarkan polutan sehingga ramah lingkungan.
2. Likuifaksi Batubara
Likuifaksi Batubara adalah suatu teknologi proses yang mengubah
batubara menjadi bahan bakar cair sintetis. Batubara yang berupa padatan diubah
menjadi bentuk cair dengan cara mereaksikannya dengan hidrogen pada temperatur
dan tekanan tinggi.
Proses likuifaksi batubara secara umum diklasifikasikan menjadi
Indirect Liquefaction Process dan Direct Liquefaction Process.
a. Indirect Liquefaction
Process/ Indirect Coal Liquefaction (ICL)
Prinsipnya secara sederhana yaitu mengubah batubara ke dalam
bentuk gas terlebih dahulu untuk kemudian membentuk Syngas (campuran gas CO dan
H2). Syngas kemudian dikondensasikan oleh katalis (proses Fischer-Tropsch)
untuk menghasilkan produk ultra bersih yang memiliki kualitas tinggi.
b. Direct Liquefaction Process/
direct coal liquefaction (DCL)
Proses ini dilakukan dengan cara menghaluskan ukuran butir
batubara, kemudian mencampur batubara ini dengan pelarut, campuran ini
dinamakan slurry. Slurry dimasukkan ke dalam reaktor bertekanan tinggi bersama
hidrogen dengan menggunakan pompa. Kemudian, slurry diberi tekanan 100-300 atm
di dalam sebuah reaktor dan dipanaskan hingga suhu mencapai 400-480° C.
Secara kimiawi, proses ini akan mengubah bentuk hidrokarbon
batubara dari kompleks menjadi rantai panjang seperti pada minyak. Atau dengan
kata lain, batubara terkonversi menjadi liquid melalui pemutusan ikatan C-C dan
C-heteroatom secara termolitik atau hidrolitik (thermolytic and hydrolytic
cleavage), sehingga melepaskan molekul-molekul CO2, H2S, NH3, dan H2O. Untuk
itu rantai atau cincin aromatik hidrokarbonnya harus dipotong dengan cara
dekomposisi panas pada temperatur tinggi (thermal decomposition). Setelah
dipotong, masing-masing potongan pada rantai hidrokarbon tadi akan menjadi
bebas dan sangat aktif (free-radical). Supaya radikal bebas itu tidak bergabung
dengan radikal bebas lainnya (terjadi reaksi repolimerisasi) membentuk material
dengan berat molekul tinggi dan insoluble, perlu adanya pengikat atau
stabilisator, biasanya berupa gas hidrogen. Hidrogen bisa didapat melalui tiga
cara, yaitu transfer hidrogen dari pelarut, reaksi dengan fresh hidrogen
(penyusunan kembali terhadap hidrogen yang ada di dalam batubara), dan
menggunakan katalis yang dapat menjembatani reaksi antara gas hidrogen dan
slurry.
Negara yang telah mengembangkan teknologi Direct Liquefaction
Process adalah Jepang, Amerka Serikat dan Jerman. Bagi Indonesia, teknik
konversi likuifaksi batubara secara langsung (Direct Liquefaction Process)
dinilai lebih menguntungkan untuk saat ini. Selain prosesnya yang lebih
sederhana, likuifaksi relatif lebih murah dan lebih bersih dibanding teknik
gasifikasi. Teknik ini juga cocok untuk batubara peringkat rendah (lignit),
yang banyak terdapat di Indonesia.
Likuifaksi batubara memiliki sejumlah manfaat :
a. Mengurangi ketergantungan
pada impor minyak serta meningkatkan keamanan energi
b. Batubara cair dapat digunakan
untuk transportasi, memasak, pembangkit listrik stasioner, dan di industri
kimia
c. Batubara yang diturunkan
adalah bahan bakar bebas sulfur, rendah partikulat, dan rendah oksida nitrogen
d. Bahan bakar cair dari batubara
merupakan bahan bakar olahan yang ultra bersih, dapat mengurangi risiko
kesehatan dari polusi udara dalam ruangan.
Di samping itu, terdapat efek lain penggunaan batubara cair :
a. Meningkatkan dampak negatif
dari penambangan batubara
Penyebaran skala besar pabrik batubara cair dapat menyebabkan
peningkatan yang signifikan dari penambangan batubara. Penambangan batubara
akan memberikan dampak negatif yang berbahaya. Penambangan ini dapat
menyebabkan limbah yang beracun dan bersifat asam serta akan mengontaminasi air
tanah. Selain dapat meningkatkan efek berbahaya terhadap lingkungan,
peningkatan produksi batubara juga dapat menimbulkan dampak negatif pada
orang-orang yang tinggal dan bekerja di sekitar daerah penambangan.
b. Menimbulkan efek global warming
sebesar hampir dua kali lipat per gallon bahan bakar
Produksi batubara cair membutuhkan batubara dan energi dalam
jumlah yang besar. Proses ini juga dinilai tidak efisien. Faktanya, 1 ton
batubara hanya dapat dikonversi menjadi 2-3 barel bensin. Proses konversi yang
tidak efisien, sifat batubara yang kotor, dan kebutuhan energi dalam jumlah
yang besar tersebut menyebabkan batubara cair menghasilkan hampir dua kali
lipat emisi penyebab global warming dibandingkan dengan bensin biasa.
Walaupun karbon yang terlepas selama produksi ditangkap dan disimpan, batubara
cair akan tetap melepaskan 4 hingga 8 persen polusi global warming lebih
banyak dibandingkan dengan bensin biasa.
Referensi :
Tidak ada komentar:
Posting Komentar