BATUBARA DALAM PEMANFAATANNYA SEBAGAI ALTERNATIF BAHAN BAKAR INDUSTRI

 BATUBARA DALAM PEMANFAATANNYA SEBAGAI ALTERNATIF BAHAN BAKAR INDUSTRI

Batubara merupakan salah satu bahan bakar alternatif disamping minyak, gas bumi dan panas bumi. Menurut terminologi masyarakat batubara dipergunakan untuk menyebut semua sisa tumbuhan yang telah menjadi fosil bersifat padat, berwarna gelap dan dapat dibakar, (Sukandarrumidi,2006). Secara kimia fisis batubara adalah suatu batuan sedimen tersusun atas unsur karbon (C), hidrogen (H), oksigen (O), nitrogen (N), dan sulfur (S). Dalam proses pembentukannya, batubara diselipi batuan yang mengandung mineral. Bersama dengan moisture, mineral ini merupakan pengotor batu bara sehingga dalam pemanfaatannya, kandungan kedua materi ini sangat berpengaruh. Menurut Muchjidin (2006), dari ketiga jenis pemanfaatan batubara,yaitu sebagai pembuat kokas, bahan bakar, dan batu bara konversi, pengotor ini harus diperhitungkan karena semakin tinggi kandungan pengotor, maka semakin rendah kandungan karbon, sehingga semakin rendah pula nilai panas batu bara tersebut.

Batu bara indonesia berada pada perbatasan antara batu bara subbitumen dan batu bara bitumen, tetapi hampir 59% adalah lignit. Menurut hasil eksplorasi yang dinyatakan dalam sumberdaya hipotetik, tereka, terunjuk, dan terukur, sampai tahun 1999 akhir, sumberdaya batubara indonesia jumlahnya sekitar 38,8 miliar ton, dan sampai tahun 2003 sekitar 57,85 miliar ton (Muchjidin,2006).

Penambangan batubara ada dua cara,yaitu cara penambangan terbuka dan penambangan bawah tanah. Di indonesia,cara penambangan terbuka banyak digunakan karena letak batubaranya tidak terlalu dalam. Cara yang dipakai ialah truck and shovel.

Disamping dua perusahaan penambang batubara milik Pemerintah, penambang batubara di indonesia dibagi menjadi tiga generasi. Generasi pertama terdiri atas 10 perusahaan PMA, generasi kedua 17 perusahaan,dan generasi ketiga 99 perusahaan.Selain itu, ada 12 pemegang KP dan 12 KUD penambang batubara. Sampai akhir tahun 1999,telah ditambang sekitar 35,4 juta ton batubara dan pada tahun 2000 sebanyak 76,9 juta ton (Muchjidin,2006).

Pertambangan batubara memberikan kontribusi bagi pembangunan antara lain menghasilkan devisa ekspor dan pendapatan negara yang amat berarti dalam pembiayaan pembangunan serta membuka lapangan kerja baru untuk mengurangi angka pengganguran ( Salim,2010). Selain itu dampak dari pertambangan batubara meninggalkan sejumlah masalah sosial dan lingkungan.

A.   Definisi batubara

Istilah batubara merupakan hasil terjemahan dari coal.Disebut batubara mungkin karena dapat terbakar seperti halnya arang kayu (charcoal).Banyak sekali definisi mengenai batubara yang telah dikemukakan dalam referensi,salah satunya berbunyi: ” batubara adalah suatu batuan sedimen organik berasal dari penguraian sisa berbagai tumbuhan yang merupakan campuran yang heterogen antara senyawa organik dan zat anorganik yang menyatu di bawah beban strata yang menghimpitnya”.

Batubara berasal dari tumbuhan yang mati,kemudian tertutup oleh lapisan batuan sedimen. Ketebalan timbunan itu lama kelamaan menjadi berkurang karena adanya pengaruh suhu dan  tekanan yang tinggi. Contohnya di Australia,timbunan tumbuhan mati setebal 100 meter,setelah 1,6 juta tahun berubah menjadi lapisan batubara peringkat (rank) tinggi setebal 1 meter.

Pada tahun 1913,dalam sebuah seminar di Edinburgh, Skotlandia, dilontarkan satu pertanyaan yang berbunyi”Apakah batubara itu ? ”Kini, setelah lebih dari sembilan puluh tahun ilmu perbatubaraan berkembang,kita dapat menjawabnya setelah mempelajari beberapa sifat fisika dan sifat kimianya. Jawabannya adalah: “ Batubara ialah batuan sedimen yang secara kimia dan fisika adalah heterogen yang mengandung unsur-unsur karbon, hidrogen, dan oksigen sebagai unsur utama dan belerang serta nitrogen sebagai unsur tambahan. Zat lain,yaitu senyawa anorganik pembentuk-ash tersebar sebagai partikel zat mineral terpisah-pisah di seluruh senyawa batu bara. Beberapa jenis batubara meleleh dan menjadi plastis apabila dipanaskan,tetapi meninggalkan suatu residu yang disebut kokas. Batubara dapat dibakar untuk membangkitkan uap atau dikarbonisasikan untuk membuat bahan bakar cair atau dihidrogenasikan untuk membuat metan. Gas sintesis atau bahan bakar berupa gas dapat diproduksi sebagai produk utama dengan jalan gasifikasi sempurna dari batubara dengan oksigen dan uap atau udara dan uap” (Elliot,1981).

Definisi yang lengkap ini mencakup beberapa aspek batubara,yaitu:

v  Batubara termasuk batuan sedimen.

v  Batubara adalah senyawa yang heterogen.

v  Batubara terdiri atas unsur-unsur utama:karbon,hidrogen,dan oksigen serta unsur-unsur tambahan:belerang(sulfur) dan nitrogen.

v  Batubara mengandung zat mineral,suatu senyawa organik

v  Beberapa jenis batubara tertentu  dapat diubah menjadi kokas metalurgi

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

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

B.   Proses pembentukan batubara

Tanpa memandang perbedaan antara batubara yang satu dengan yang lainnya, dapat dikatakan bahwa semua batubara merupakan hasil suatu proses dasar yang sama.

Kebanyakan batubara di dunia terbentuk beberapa juta tahun yang silam yang menurut para ahli geologi disebut  zaman batu bara (Coal Age). Ada dua periode Zaman batubara tersebut. Yang pertama, zaman pra-Tertier, dimulai 345 juta tahun yang silam (selama periode Karbon) dan berakhir pada 280 juta tahun yang silam. Zaman batubara yang kedua, Era Eosen-Miosen, dimulai sekitar 100 juta tahun yang silam dan berakhir 45 juta tahun yang silam.

Tahap Pertama: Pembentukan gambut

Iklim bumi selama Zaman Batubara adalah tropis dan berjenis-jenis tumbuhan tumbuh subur di daerah rawa membentuk suatu hutan tropis. Setelah banyak tumbuhan yang mati dan menumpuk di atas tanah, tumpukan itu semakin lama semakin tebal menyebabkan begian dasar dari rawa turun secara perlahan-lahan dan material tetumbuhan tersebut diuraikan oleh bakteri dan jamur. Tahap ini merupakan tahap awal dari rangkaian pembentukan batubara (coalification) yang ditandai oleh reaksi biokimia yang luas. Selama proses penguraian tersebut, protein, kanji dan selulosa mengalami penguraian lebih cepat bila dibandingkan dengan penguraian material berkayu (lignin) dan bagian tumbuhan yang berlilin (kulit ari daun, dinding spora, dan tepung sari). Karena itulah, dalam batubara yang muda masih terdapat ranting, daun, spora, biji, dan resin, sebagai sisa tumbuhan.

Bagian-bagian tumbuhan itu terurai di bawah kondisi aerob menjadi karbon dioksida, air, dan amoniak, serta dipengaruhi oleh iklim. Proses ini disebut proses pembentukan humus (humification) dan sebagai hasilnya adalah gambut (merupakan terjemahan dari peat, mungkin nama gambut diambil dari nama Kecamatan Gambut di Kalimantan Selatan karena disana banyak terdapat peat).

Tahap kedua : Pembentukan lignit

Proses terbentuknya gambut berlangsung tanpa menutupi endapan gambut tersebut. Di bawah kondisi yang asam, dengan dibebaskannya H₂O, CH₄, dan sedikit CO₂ , terbentuklah material dengan rumus C₆₅H₄O₃₀ atau ulmin yang pada keadaan kering akan mengandung karbon 61,7%, hidrogen 0,3%, dan oksigen 38%.

Dengan berubahnya topografi daerah di sekelilingnya, gambut menjadi terkubur di bawah lapisan lanau (silt) dan pasir yang diendapkan oleh sungai dan rawa. Semakin dalam terkubur, semakin bertambah timbunan sedimen yang menghimpitnya sehingga tekanan pada lapisan gambut bertambah serta suhu naik dengan jelas. Tahap ini merupakan tahap kedua dari proses pembentukan batubara atau yang disebut tahap metamorfik. Penutupan rawa gambut memberikan kesempatan pada bakteri untuk aktif dan penguraian dalam kondisi basa menyebabkan dibebaskannya CO₂, deoksigenasi dari ulmin, sehingga kandungan hidrogen dan karbon bertambah. Tahap kedua dari proses pembentukan batubara ini adalah tahap pembentukan lignit, yaitu batubara rank rendah yang mempunyai rumus perkiraan C₇₉H_5,5O_14,1. Dalam keadaan kering, lignit mengandung karbon 80,4%, hidrogen 0,5%, dan oksigen 19,1%.

Tahap ketiga : Pembentukan batubara subbitumen

Tahap selanjutnya dari proses pembentukan batubara ialah pengubahan batubara bitumen rank rendah menjadi batubara bitumen rank pertengahan dan rank tinggi. Selama tahap ketiga, kandungan hidrogen akan tetap konstan dan oksigen turun. Tahap ini merupakan tahap pembentukan batubara subbitumen (sub-bituminous coal).

Tahap keempat : Pembentukan batubara bitumen

Dalam tahap keempat atau tahap pembentukan batubara bitumen (bituminous coal), kandungan hidrogen turun dengan menurunnya jumlah oksigen secara perlahan-lahan, tidak secepat tahap-tahap sebelumnya. Produk sampingan dari tahap ketiga dan keempat ini ialah CH₄, CO₂, dan mungkin H₂O.

Tahap Kelima : Pembentukan antrasit

Tahap kelima adalah antrasitisasi. Dalam tahap ini, oksigen hampir konstan, sedangkan hidrogen turun lebih cepat dibandingkan tahap-tahap sebelumnya.

Proses pembentukan batubara terlihat merupakan serangkaian reaksi kimia. Kecepatan reaksi kimia ini dapat diatur oleh suhu dan atau tekanan. Suatu diagram yang menunjukkan proses dekomposisi (penguraian).