COAL (Batubara)

♠ Posted by widy in collection widykaa task

2. 1.     Pembentukan Batubara

Batubara adalah salah satu bahan bakar fosil yang terbentuk dari endapan, batuan organik yang terutama terdiri dari karbon, hidrogen dan oksigen. Batubara terbentuk dari tumbuhan yang telah terkonsolidasi antara strata batuan lainnya dan diubah oleh kombinasi pengaruh tekanan dan panas selama jutaan tahun sehingga membentuk lapisan batubara.

2.1.1.      Teori Pembentukan Batubara

Ada 2 teori yang menerangkan terjadinya batubara yaitu :

-       Teori In-situ

Batubara yang terbentuk sesuai dengan teori in-situ biasanya terjadi di hutan basah dan berawa, sehingga pohon-pohon di hutan tersebut pada saat mati dan roboh, langsung tenggelam ke dalam rawa tersebut, dan sisa tumbuhan tersebut tidak mengalami pembusukan secara sempurna, dan akhirnya menjadi fosil tumbuhan yang membentuk sedimen organik.

Batubara yang dihasilkan dari proses ini memiliki kualitas yang baik. Penyebaran batubara jenis ini sifatnya merata dan luas, bisa dijumpai di wilayah Muara Enim, Sumatera Selatan.

-       Teori Drift

Berdasarkan teori ini, batubara terbentuk bukan di tempat asal tumbuhan itu berada. Tumbuhan  yang telah mati akan terangkut air hingga terkumpul di suatu tempat dan  mengalami proses sedimentasi dan pembatubaraan. Batubara yang terbentuk  sesuai dengan teori drift biasanya terjadi di delta-delta, mempunyai ciri-ciri lapisan batubara tipis, tidak menerus (splitting), banyak lapisannya (multiple seam), banyak pengotor (kandungan abu cenderung tinggi).

2.1.2.      Tahap Pembentukan Batubara

Proses pembentukan batubara terdiri dari dua tahap yaitu tahap biokimia (penggambutan) dan tahap geokimia (pembatubaraan). Berikut penjelasan lebih lanjut mengenai tahapan pembentukan batubara :

-       Tahap Biokimia

Tahap biokimia  (atau biogenetik) daripada metamorfisme organik adalah aksi organisme 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 unsur Hidrokarbon (CH), Asam (acid) serta alkohol (C₂H₅OH) pada material tumbuhan, proses ini berlangsung dibawah permukaan.

Dalam pembentukan batubara, material tanaman mengalami proses penggambutan dan proses pembentukan humin terhadap humic matter. Komposisi microbiologi tidak dapat terjadi diatas temperatur tertentu (> ± 80 ^oC). Proses ini berlangsung pada kedalaman satu sampai sepuluh meter dibawah permukaan.

-       Tahap Geokimia

Tahap geokimia, fase ini tidak ada lagi aktivitas organisme seperti bakteri, tetapi didominasi oleh pengaruh peningkatan temperatur dan tekanan, disebabkan oleh peningkatan kedalaman penimbunan unsur organik dibawah 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 antrasit, seiiring dengan kenaikan rank, maka terjadi pula kenaikan unsur karbon, nilai reflectan (Rmax) dan CV (Calorivic Value) atau nilai kalori, serta terjadi penurunan kandungan air (H₂O), Vollatile Matter (VM), Hidrogen (H) dan Oksigen (O). Nilai kalori batuabara bergantung pada peringkat batubara. Semakin tinggi peringkat batuabara, 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), Lignit (60% C), Sub-bituminus (70% C), Bituminus (80% C) dan Antrasit (95% C).

2.1.3.      Faktor-faktor yang mempengaruhi dalam Pembentukkan Batubara

Faktor-faktor yang mempengaruhi dalam Proses Pembentukkan Batubara, yaitu :

1.    Posisi Geoteknik

Posisi geoteknik adalah letak suatu tempat yang merupakan cekungan sedimentasi yang keberadaannya dipengaruhi oleh gaya-gaya tektonik lempeng. Proses tektonik yang terjadi akan berpengaruh pada penyebaran batubara yang terbentuk. Makin dekat cekungan sedimentasi batubara yang terbentuk atau terakumulasi dengan posisi kegiatan tektonik, maka kualitas batubara yang dihasilkan akan semakin baik.

2.    Keadaan Topografi Daerah

Daerah tempat tumbuhan berkembang, merupakan daerah yang relatif mempunyai ketersediaan air. Tempat tersebut mempuyai topografi yang relatif lebih rendah dibandingkan dengan daerah yang ada disekelilingnya. Makin luas daerah dengan topografi rendah, maka makin banyak pula tanaman yang tumbuh, sehingga makin banyak pula bahan pembentuk batubara.

3.    Iklim Daerah

Iklim sangatlah berperan penting dalam pertumbuhan tanaman. Didaerah yang berilklim tropis, hampir semua tanaman dapat hidup yang dikarenakan tingkat curah hujan dan ketersediaan matahari sepanjang waktu yang memungkin tanaman tumbuh dengan cukup baik. Oleh karena itu, didaerah yang beriklim tropis pada masa lampau sangatlah memungkinkan didapatkan endapan batubara dalam jumlah banyak, sebaliknya pada daerah yang beriklim subtropis mempunyai endapan batubara yang relatif lebih sedikit.

4.    Proses Dekomposisi

Proses dekomposisi tumbuhan merupakan bagian dari transformasi biokimia pada bahan organik. Selama porses pembentukkan batubara, sisa tumbuhan akan mengalami perubahan baik secara fisik maupun kimia. Setelah tumbuhan mati, proses degredasi biokimia lebih berperan. Proses pembusukan (decay) akan terjadi sebagai akibat kinerja dari mikrobiologi dalam bentuk bakteri anaerobic. Bakteri ini bekerja dalam keadaan tanpa oksigen, menghancurkan bagian yang lunak dari tumbuhan seperti selulosa, protoplasma, dan karbohidrat. Proses ini membuat kayu dapat berubah menjadi lignit.

Selama poses biokimia berlangsung, dalam keadaan kurang oksigen mengakibatkan keluarnya air (H₂O) dan sebagian unsur karbon (C) yang akan hilang dalam bentuk karbon dioksida (CO₂), karbon monoksida (CO) dan metana (CH₄). Akibat lepasnya unsur atau senyawa ini maka jumlah unsur karbon (C) akan relatif bertambah.

5.    Material dasar

Jenis dari tumbuhan yang menjadi material dasar pembentuk batubara ini, sangat berpengaruh terhadap tipe dari batubara yang terbentuk.

                                    Gambar 1. Struktur Batubara

2. 2.     Klasifikasi Batubara

Berdasarkan tinjauan beberapa senyawa dan unsur yang terbentuk pada saat proses coalification (proses pembatubaraan) yang dikontrol oleh tekanan, panas dan waktu, maka dapat dikenal beberapa jenis batubara yaitu:

1.    Antrasit

Antrasit merupakan kelas batubara tertinggi, dengan warna hitam mengkilat (luster) metalik, mengandung antara 86-98% unsur karbon (C) dari beratnya, kadar air kurang dari 8%, terbakarnya lambat, nyala api biru (pale blue flame) dengan sedikit sekali asap. Nilai panas yang dihasilkan hampir 15.000 BTU per pon. Peringkat teratas batubara, biasanya dipakai untuk bahan pemanas ruangan di rumah dan perkantoran.

2.    Bituminus

Bituminus mengandung 68 – 86 % unsur karbon (C) serta berkadar air 8 – 10 % dari beratnya. Nilai panas yang dihasilkan antara 10.500 sampai 15.500 BTU per pon. Batubaranya tebal, biasanya berwarna hitam mengkilat, terkadang cokelat tua. Bituminous coal mengandung  86% karbon dari beratnya dengan kandungan abu dan sulfur yang sedikit. Umumnya dipakai untuk PLTU, tapi dalam jumlah besar juga dipakai untuk pemanas dan aplikasi sumber tenaga dalam industri dengan membentuknya menjadi kokas-residu karbon berbentuk padat.

3.    Sub bituminus

Sub bituminus mengandung sedikit karbon dan banyak air, oleh karenanya menjadi sumber panas yang kurang efisien dibandingkan dengan bituminus, dengan kandungan karbon 35-45% dan menghasilkan nilai panas antara 8.300 hingga 13.000 BTU per pon. Meskipun nilai panasnya rendah, batubara ini umumnya memiliki kandungan belerang yang lebih rendah daripada jenis lainnya, yang membuatnya disukai untuk dipakai karena hasil pembakarannya yang lebih bersih.

Karakteristiknya berada di antara batubara lignit dan bituminus, terutama digunakan sebagai bahan bakar untuk PLTU. Batubara subbituminus mengandung sedikit carbon dan banyak air, dan oleh karenanya menjadi sumber panas yang tidak efisien.

4.    Lignit atau Batubara Coklat

Lignit atau biasa dikenal dengan brown coal adalah batubara yang sangat lunak yang mengandung air 35-75% dari beratnya. Lignit merupakan batubara geologis muda yang memiliki kandungan karbon terendah, 25-35%. Nilai panas yang dihasilkan berkisar antara 4.000 hingga 8.300 BTU per pon. Disebut juga batubara muda. Merupakan tingkat terendah dari batubara, berupa batu bara yang sangat lunak dan mengandung air 70% dari beratnya. Batu bara ini berwarna hitam, sangat rapuh, nilai kalor rendah dengan kandungan karbon yang sangat sedikit, kandungan abu dan sulfur yang banyak. Batu bara jenis ini dijual secara eksklusif sebagai bahan bakar untuk pembangkit listrik tenaga uap (PLTU).

5.    Gambut (C₆₀H₆O₃₄)

Gambut berpori dan memiliki kadar air diatas 75% serta nilai kalori yang paling rendah.

Dari penjelasan diatas, kita dapat mengetahui bahwa tingkat pembatubaraan secara umum dapat diklasifikasikan berdasarkan mutu batubara, maka batubara dengan tingkat pembatubaraan rendah disebut pula batubara bermutu rendah seperti lignit dan sub-bituminus biasanya lebih lembut dengan materi yang rapuh dan berwarna suram seperti tanah, memiliki tingkat kelembaban (moisture) yang tinggi dan kadar karbon yang rendah, sehingga kandungan energinya juga rendah. Semakin tinggi mutu batubara, umumnya akan semakin keras serta warnanya akan semakin hitam mengkilat. Selain itu tingkat kelembabannya lebih rendah dan kadar karbonnya tinggi, sehingga kandungan energinya juga semakin besar.

Gambar 2. Jenis Batubara

2. 3.     Penambangan Batubara

Tahap Penambangan Batubara yaitu sebagai berikut ini :

1.    Pengupasan Tanah Penutup

Pengertian kegiatan pengupasan lapisan tanah penutup yaitu pemindahan suatu lapisan tanah atau batuan yang berada diatas tempat galian, agar tempat galian tersebut menjadi terbuka. Untuk mewujudkan kondisi kegiatan pengupasan lapisan tanah penutup yang baik diperlukan alat yang mendukung dan sistimatika pengupasan yang baik.

Pekerjaan pengupasan lapisan tanah penutup merupakan kegiatan yang mutlak harus dikerjakan pada pertambangan terutama pada kegiatan penambangan yang menggunakan sistem tambang terbuka. Kegiatan pengupasan lapisan tanah penutup ditentukan oleh rencana target produksi, semakin baik rancangan pada pengupasan lapisan tanah penutup maka rencana target produksi semakin baik. Untuk mewujudkan kondisi tersebut diperlukan metode dan alat yang mendukung pengupasan lapisan tanah penutup.

2.    Pemboran

Pemboran dapat dilakukan untuk bermacam-macam tujuan, antara lain adalah untuk penempatan bahan peledak, pemercontohan (merupakan metoda sampling utama dalam eksplorasi), dalam tahap development seperti penirisan dan tes pondasi, serta dalam tahap eksploitasi untuk penempatan baut batuan & kabel batuan. Jika dihubungkan dengan operasi peledakan, penggunaan terbesar adalah pemboran produksi (Nurhakim, 2004).

Prinsip pemboran adalah mendapatkan kualitas lubang ledak yang tinggi dengan pemboran yang cepat dan dalam posisi yang tepat. Guna mendapatkan hasil peledakan yang baik, yaitu volume bongkaran lapisan batuan yang besar dengan fragmentasi yang sesuai untuk dimanfaatkan serta biaya yang seminimal mungkin (Kartodharmo, 1989).

 Pada dasarnya terdapat dua cara untuk membuat lubang ledak, yaitu membor dengan lubang miring dan membor dengan lubang tegak.

3.    Peledakan

Peledakan merupakan tindak lanjut dari kegiatan pemboran yang merupakan serangkaian kegiatan yang dilakukan untuk melepas batuan dari batuan induknya dengan harapan menghasilkan bongkaran batuan yang berukuran lebih kecil sesuai dengan yang diharapkan sehingga memudahkan dalam proses  pendorongan, pemuatan, pengangkutan, dan konsumsi material (Kartodharmo, 1989).

Urutan pekerjaan peledakan adalah pemboran, pemuatan bahan peledak dan penyambungan rangkaian peledakan.

Sebelum operasi peledakan dimulai, penentuan letak lubang ledak harus dievaluasi dengan hati-hati untuk mendapatkan hasil yang optimum  dari bahan peledak yang dipilih. Lebih dari pada itu, penyediaan lubang ledak yang tepat tentu saja untuk pembongkaran dengan biaya yang rendah. karakteristik massa batuan dan kemampuan pembuatan lubang ledak harus diidentifikasi.

Bahan peledak adalah suatu bahan kimia senyawa tunggal atau campuran berbentuk padat, cair, gas atau campurannya yang apabila dikenai suatu aksi panas, benturan, gesekan atau ledakan awal akan mengalami suatu reaksi kimia eksotermis sangat cepat yang hasil reaksinya sebagian atau seluruhnya berbentuk gas dan disertai panas dan tekanan sangat tinggi yang secara kimia lebih stabil.

4.    Penggalian dan Pemuatan

Semua satuan operasi yang terlihat dalam penggalian atau pemindah tanah/batuan selama penambangan disebut penangan material (material handling).Pada siklus operasi, dua operasi utama pemuatan dan transportasi dengan kerekan sebagai operasi optimal ketiga, jika transportasi vertikal diperlukan.

Pola pemuatan yang digunakan tergantung pada kondisi lapangan operasi pengupasan serta alat mekanis yang digunakan dengan asumsi bahwa setiap alat angkut yang datang, mangkuk (bucket) alat gali muat sudah terisi penuh dan siap ditumpahkan. Setelah alat angkut terisi penuh segera keluar dan dilanjutkan dengan alat angkut lainnya sehingga tidak terjadi waktu tunggu pada alat angkut maupun alat gali-muatnya.

Pola pemuatan pada operasi pengangkutan di tambang terbuka dikelompokkan berdasarkan posisi back hoe terhadap front penggalian dan posisi dump truck terhadap back hoe. Proses pemuatan pada operasi penambangan dapat dibagi tiga macam yaitu frontal cut, parallel cut with drive-by, dan parallel cut with turn and back.

5.    Pengangkutan (Hauling)

Material dalam jumlah besar dalam industri pertambangan di transport dengan haulage (pemindahan tanah ke arah horisontal) dan hoisting (pemindahan tanah ke arah vertikal).

Beberapa bagian dari pengangkutan ini meliputi :

1.    Pengangkutan batubara dari daerah penambangan ke tempat penumpukan (ROM Stockpile/Temporary Stockpile).

2.    Pengangkutan waste/overburden ke lokasi waste dump/dump area (baik berupa tanah pucuk/humus ataupun lapisan penutup)

2.4.       Pengolahan dan Pemanfaatan Batubara

Ditinjau dari segi pemanfaatannya, batubara dapat dibagi menjadi 3 (tiga) golongan, yaitu:

2.4.1.      Batubara untuk Bahan Bakar

Sebagai bahan bakar, batubara dapat dimanfaatkan untuk mengubah air menjadi uap didalam suatu ketel uap atau boiler PLTU, untuk membakar bahan pembuat klinker dipabrik semen, dan sebagai bahan bakar di industri-industri kecil. Pada kenyataanya, semua batubara dapat dibakar, tetapi pemanfaatannya sebagai bahan bakar tertentu perlu dipenuhi berbagai persyaratan tertentu pula. Misalnya, sebagai bahan bakar di PLTU diperlukan batubara yang mempunyai kandungan ash <30%. Ketel yang memanfaatkan batubara halus dapat didesain agar bisa membakar batubara dengan kandungan ash lebih tinggi lagi, katakanlah 50%. Akan tetapi, dengan kandungan ash yang demikian besar dapat menimbulkan banyak masalah dalam pengoperasiannya. Bahkan pada pembakaran batubara yang mengandung ash <30% pun masih banyak menimbulkan masalah pada ketel karena dapat menyebabkan erosi dan kerak pada tabung uap.

Umumnya, pembuatan sebuah ketel suatu PLTU dirancang untuk membakar batubara dengan spesifikasi yang telah ditentukan, sesuai dengan sifat batubara yang akan menjadi “makanannya”. Spesifikasi ini kadang-kadang mempunyai nilai rentang yang agak panjang sehingga dapat menampung batubara lebih dari satu sumber. Itulah sebabnya mengapa sewaktu masih dalam tahapan eksplorasi dan studi kelayakan tambang, berbagai parameter penting sebagai penentu tersebut dalam sampel inti bor sudah mulai ditentukan. Jadi, suatu PLTU dibangun menurut spesifikasi batubara yang akan “membakarnya”, bukan sebaliknya (kecuali jika PLTU sudah ada dan perlu tambahan pasokan, harus dicari batubara yang mempunyai spesifikasi sama dengan spesifikasi batubara yang digunakan dalam perancangan ketel tersebut). Umumnya, batubara harus cukup untuk memasok PLTU selama 30 tahun, karena umur PLTU sekitar tiga puluh tahunan. Bila batubara pasokan tersebut masih kurang, maka harus dicari batubara yang sifatnya sama dengan spesifikasi ketel PLTU tersebut. Semua PLTU yang direncanakan dibangun di Indonesia, satu unitnya berkapasitas 50 – 400 MW. Untuk yang berkapasitas >200 MW, umumnya dipakai cara pulverised fuel, sedangkan untuk yang kapasitasnya lebih kecil digunakan cara fluidised bed combustion ataupun pembakaran pada panggangan (grate firing).

Demikian pula dengan pabrik semen dewasa ini. Semuanya harus menggunakan bahan bakar batubara, dan yang telah dibangun sebelum Peraturan Presiden ditetapkan, harus mengganti bahan bakar minyaknya dengan batubara. Untuk keperluan tersebut harus dibangun kiln untuk membakar batubara yang didesain dengan spesifikasi tertentu, seperti halnya PLTU. Hanya untuk pabrik semen, persyaratan yang diminta lebih ringan bila dibandingkan dengan yang diminta untuk PLTU.

Pemanfaatan batubara sebagai bahan bakar telah mulai dirintis dalam industri kecil, seperti pabrik kertas, pabrik gula, pabrik bata, pabrik genteng, dan pabrik kapur. Hal ini terutama untuk memanfaatkan batubara dengan cadangan kecil.

Pada saat ini, Indonesia telah mencoba memanfaatkan batubara untuk menggantikan minyak tanah sebagai bahan bakar tidak berasap (smokeless fuel) di rumah tangga. Untuk keperluan tersebut, batubara dikarbonisasikan pada suhu rendah, digerus dan diberi bahan perekat, kemudian dicetak dan dibentuk menjadi briket batubara. Di Victoria-Australia, bahan untuk briket batubara berasal dari batubara peringkat (rank) rendah yang mengandung moisture tinggi, misalnya lignit yang mengandung mositure >60%.

2.4.2.      Batubara untuk Kokas

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

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

Umumnya, ada dua istilah yang dapat membingungkan kita, yaitu istilah “caking” dan “coking”. Caking ialah kemampuan batubara untuk meleleh ketika dipanaskan dan kembali membentuk residu yang koheren ketika didinginkan. Syarat mutlak untuk batubara kokas ialah batubara itu harus meleleh membentuk cake jika dipanaskan. Tidak semua caking coal adalah cooking coal. Coking digunakan untuk menerangkan bahwa batubara tersebut cocok untuk dibuat kokas. Walaupun begitu, keterangan ini berlawanan dengan definisi klasifikasi batubara hard coal menurut ISO yang mendefinisikan caking kebalikan dari coking. Caking menunjukkan penggumpalan (agglomeration) dan pengembangan (swelling). Selama dipanaskan (index crucible swelling number dan Roga), sedangkan coking menunjukkan penggumpalan dan pengembangan selama pemanasan lambat (dilatation atau Gray-King coke type). Hal ini menimbulkan kerancuan dalam pemakaian kedua istilah tersebut.

Batubara yang dapat dibuat kokas harus mempunyai peringkat dan tipe tertentu. Sebagian zat organik dalam batubara mempunyai peranan dalam sifat-sifat pelelehan tadi. Dalam batubara kokas yang prima, yaitu yang membentuk kokas metalurgi yang sangat baik, harus dicapai suatu perbandingan yang optimal antara zat yang reaktif dan zat yang inert (tidak meleleh).

Berbagai parameter yang menentukan batubara kokas (peringkat dan jenisnya telah memenuhi syarat), termasuk kokas metalurgi, ialah kandungan ash tidak terlalu tinggi, hampir tidak mengandung sulfur dan fosfor, serta zat yang mudah menguapnya dalam kokas harus kecil. Untuk menentukan sifat-sifat batubara kokas digunakan crucible swelling number, Gray King coke type, plastisitas dan fluiditas.

2.4.3.      Batubara Konversi

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

1.    Gasifikasi (Coal Gasification)

Secara sederhana, gasifikasi adalah proses konversi materi organik (batubara, biomass atau natural gas) biasanya padat menjadi CO dan H₂ (synthesis gases) dengan bantuan uap air dan oksigen pada tekanan atmosfer atau tekanan tinggi. Saat bahan bakar dibakar, energi kimia akan dilepaskan dalam bentuk panas. Pembakaran terjadi saat Oksigen yang terkandung dalam udara bereaksi dengan karbon dan hidrogen yang terkandung dalam batubara dan menghasilkan CO₂ dan air serta energi panas. Dalam kondisi normal, dengan  udara yang tepat akan mengkonversi semua energi kimia menjadi energi panas.

Namun , jika udara dikurangi maka pelepasan energi kimia dari batubara akan berkurang, dan kemudian senyawa gas baru akan terbentuk dari proses pembakaran yang tidak sempurna ini .Senyawa gas yang terbentuk ini terdiri atas H₂, CO, dan CH₄ (methana), yang masih memiliki potensi energi kimia yang belum dilepaskan. Dalam bentuk gas, potensi energi ini akan lebih mudah dialirkan dan digunakan untuk sumber energi pada proses lainnya, misalnya dibakar dalam boiler, mesin diesel, gas turbine, atau diproses untuk menjadi bahan sintetis lainnya (menggantikan bahan baku gas alam). Dengan fungsinya yang bisa menggantikan gas alam, maka gas hasil gasifikasi batubara disebut juga dengan syngas (syntetic gas). Syngas hasil gasifikasi batubara dapat diproses lebih lanjut atau dimanfaatkan untuk pembangkit listrik dan keperluan di industri kimia untuk pembuatan pupuk dan metanol.

Gambar 3. Proses Gasifikasi

     2.    Pencairan Batubara (Coal Liquefaction)

Coal liquefaction adalah terminologi yang dipakai secara umum mencakup pemrosesan batubara menjadi BBM sintetik (synthetic fuel).

Proses liquefaction bertujuan mengubah batubara menjadi minyak. Penelitian yang dilakukan SASOL di Afrika Selatan yang telah berhasil mengubah batubara menjadi minyak (gasolin, diesel, jet fuel), gas maupun bahan kimia lain melalui pembuatan gas. Cara langsung ialah dengan menghidrogenasikan batubara (rasio atom hidrogen/karbon = 0,7) sehingga menjadi minyak (rasio atom hidrogen hidrogen/karbon >1.2).

Berikut adalah proses pengolahan batubara menjadi minyak :

Direct Coal Liquefaction-DCL

DCL adalah proses hydro-craacking dengan bantuan katalisator. Prinsip dasar dari DCL adalah mengintroduksikan gas hydrogen kedalam struktur batubara agar rasio perbandingan antara C/H menjadi kecil sehingga terbentuk senyawa-senyawa hidrokarbon rantai pendek berbentuk cair. Proses ini telah mencapai rasio konversi 70% batubara (berat kering) menjadi sintetik cair. 

Faktor yang menjadikan proses DCL sangat bervariasi yaitu :

a.    Spesifikasi batubara yang dipergunakan, sehingga tidak ada sebuah sistem yang bisa optimal untuk digunakan bagi segala jenis batubara.

b.    Jenis batubara tertentu yang mempunyai kecenderungan membentuk lelehan (caking perform), sehingga menjadi bongkahan besar yang dapat membuat reaktor kehilangan tekanan dan gradient panas terlokalisasi (hotspot). Hal ini biasanya diatasi dengan mencampur komposisi batubara, sehingga pembentukan lelehan dapat dihindari.

Batubara dengan kadar ash yang tinggi lebih cocok untuk proses gasifikasi terlebih dahulu, sehingga tidak terlalu mempengaruhi berjalannya proses.

Brown Coal Liquefaction Technology (BCL)

Teknologi yang mengubah kualitas batubara yang rendah menjadi produk yang berguna secara ekonomis dan dapat menghasilkan bahan bakar berkualitas serta ramah lingkungan.

Langkah pertama adalah memisahkan air secara efisien dari batubara yang berkualitas rendah. Langkah kedua melakukan proses pencairan di mana hasil produksi minyak yang dicairkan ditingkatkan dengan menggunakan katalisator, kemudian dilanjutkan dengan proses hidrogenasi di mana heteroatom (campuran sulfur-laden, campuran nitrogen-laden, dan lain lain) pada minyak batubara cair dipisahkan untuk memperoleh bahan bakar bermutu tinggi, kerosin, dan bahan bakar lainnya. Kemudian sisa dari proses tersebut (debu dan unsur sisa produksi lainnya) dikeluarkan.

Gambar 4. Proses Pencairan Batubara (Coal Liquefaction)

Read More

Laporan Analisa Air_Widykaa

♠ Posted by widy in collection widykaa task,environment

ANALISIS AIR

     I.   TUJUAN PERCOBAAN

Mahasiswa diharapkan mampu dan mengerti menggunakan alat Waterproof Cyberscan PCD 650 dengan baik dan benar untuk mengukur parameter fisik air seperti pH,, Conductivity, TDS, Resistivity, dan kadar Oksigen.

  II.   ALAT DAN BAHAN YANG DIGUNAKAN

*  Bahan yang digunakan

1. Air Kemasan dengan merk Aqua

2. Air kemasan dengan merk Pocari Sweat

3. Air Kemasan dengan merk Frestea

4. Air Kemasan dengan merk Mizone

*  Alat yang digunakan

1. Gelas Kimia 500ml                                : 4 buah

2. Waterproof Cyberscan PCD 650          : 1 buah

III.          GAMBAR ALAT

                                                     Waterproof Cyberscan PCD 650
                                                             

                                                                  Gelas Kimia

IV.          DASAR TEORI

                  Kualitas air yaitu sifat air dan kandungan makhluk hidup, zat energi atau komponen lain di dalam air. Kualitas air dinyatakan dengan beberapa parameter yaitu fisika (suhu, kekruhan, padatan suspensi dan sebagainya), parameter kimia (pH, oksigen terlarut, BOD, dan sebagainya), dan parameter biologi (keberadaan plankton, bakteri, dan sebagainya) (Effendi, 2003)

          Lima syarat utama kualitas air bagi kehidupan ikan adalah (O-fish, 2009) :

1.    Rendah kadar amonia dan nitrit

2.    Bersih secara kimiawi

3.    Memiliki pH, kesadahan, dan temperatur yang sesuai

4.    Rendah kadar cemaran organik, dan

5.    Stabil

          Pengukuran kualitas air dapat dilakukan dengan dua cara yaitu, yang pertamana adalah pengukuran  kualitas air dengan parameter fisika dan kimia, sedangkan yang kedua adalah pengukuran dengan menggunakan parameter biologi. (Sihotang, 2006)

          Suhu air dipengaruhi komposisi substrat, kecerahan, kekeruhan, air tanah, dan pertukaran air, panas udara akibat respirasi dan naungan dari kondisi perairan tersebut.

          Kecerahan suatu perairan menentukan sejauh mana cahaya matahari dapat menembus suatu perairan dan sampai kedalaman berapa proses fotosintesis dapat berlangsung secara sempurna. Kecerahan yang mendukung adalah pinggan secchi disc mencapai 20-30cm dari permukaan. (Chakroff dalam Syukur, 2002)

          Novotny dan Olem, 1994 (dalam Effendi, 2003) menyatakan bahwa sebagian besar biota akuatik sensitive terhadap perubahan H dan menyukai nilai pH sekitar 7-8,5. Nilai pH sangat mempengruhi proses biokimia perairan, misalnya proses nitrifikasi akan berahir jika pH rendah. Sedangkan menurut Haslam, 1995 (dalam Effendi, 2003) menambahkan bahwa pada pH ˂4, sebagian besar tumbuhan air mati karena tidak dapat mentoleir terhadap pH rendah.

          Kelarutan oksigen dalam air tergantung dai suhu air. Kelarutan oksigen dalam air akan berkurang dari 14,74 mg/L pada suhu 0ͦC menjadi 7,03mg/L pada suhu 35 ͦC. Dengan kenaikan suhu air terjadi pula penurunan kelarutan oksigen yang disertai dengan naiknya kecepatan pernafasan organisme perairan, sehingga sering menyebabkan terjadinya kenaikan kebutuhan oksigen yang disertai dengan turunnya kelarutan gas-gas lain didalam air.

          Peningkatan suhu sebesar 1ͦC meningkatkan konsumsi oksigen sekitar 10. Dekomposisi bahan organik dan oksidasi bahan organik dapat mengurangi kadaroksigen terlarut hingga mencapai no. (Brown dalam Effendi, 2003).

          Kasry (1995) mengemukakan bahwa tingginya tingkat co2 bebas dalam air dihasilkan dari proses perombakan bahan organik dan mikroba. Kadar karbondioksida bebas yang dikehendaki tidak lebih dari 12 mg/L dan kandungan terendah adalah 2 mg/L. Kandungan CO2 bebas diperairan tidak lebih dari 25mg/L dengan catatan kadar O2 terlarut cukup tinggi.

          Pola temperatur ekosistem air dipengaruhi oleh berbagai faktor seperti intensitas cahaya matahari, pertukaran panas antara air dengan udara sekelilingnya, ketinggian geografis dan juga faktor kanopi(penutupan oleh vegetasi) dari pepohonan yang tumbuh di tepi. Disamping itu, pola temperatur peraitran dapat di pengaruhi oleh faktor-faktor antrophogen seperti limbah. (Barus, 2003)

          Suhu tinggi tidak selaluberakibat mematikan tetapi dapt menyebabkan gangguan status kesehatan untuk jangka panjang. Pada suhu rendah, akibat yang ditimbulkan antara lain ikan menjadi lebih rentan terhadap infeksi. Pada dasarnya, suhu rendah memungkinkan air mengandung O2 lebih tinggi, tetapi suhu rendah menyebabkan stres pernafasan pada ikan berupa penurunan laju pernafasan dan denyut jantung sehingga dapat berlanjut dengan pingsannya ika-ikan akibat kurangnya O2. (Irianto, 2005)

          pH adalah suatu ukuran keasaman dan kadar alkali dari sebuah contoh cairan. Kadar pH dinilai dengan ukuran antara 0-14. Sebagian besar persdiaan air memiliki pH antara 7-8,2. Namun beberapa air memiliki pH dibawah 6,5 atau diatas 9,5.(Iclean, 2007)

          Perubahan pH berkaitan dengan kandungan oksigen dan CO2 dalam air. Pada siang hari jika O2 naik akibat fotosintesisa fitiplankton, maka pH juga naik. Kestabilan pH perlu dipertahankan karena pH dapat mempengaruhi pertumbuhan organisme air. (Subarijanti, 2005)

          Sumber utama oksigen terlarut dalam air adalah penyerapan oksigen dari udara melalui kontak antara permukaan air dengan udara, dan dari proses fotosintesis. Selanjutnya alir kehilangan oksigen melalui pelepasan dari permukaan air ke atmosfer dan melalui kegiatan respirasi dari organisme. (Barus, 2003)

HIDROSFER 

Air mempunyai manfaat yang sangat vital bagi kehidupan, karenanya tidak ada makhluk yang dapat bertahan hidup tanpa air. Suplai air di alam tidak akan habiskarena air mengalami siklus yang terus menerus sebagaimana digambarkan dalam siklus hidrologis. Kualitas air dapat turun ke tingkat dimana air tidak berguna lagi,membahayakan atau bahkan mematikan.Kelimpahan air di alam:

Masalah air:

1.        Suplai air bersih

2.        Menjaga kualitas air bersih meskipun secara global kuantitas air di alam tidak pernah berubah,tetapi kualitasnya terus mengalami penurunan jika tidak dijaga dengan ketat melaluikontrol kualitas.

Analisis air sangat diperlukan untuk menjaga kualitas air alam.Diagram alir peran ilmu-ilmu dasar dalam pendukung teknologi air dan air limbah Kimia hidrolika Biologi Distribusi air dan penampungan air limbah Hidrologi Pemrosesan air kualitas air dan polusi pemrosesan air limbah Pengolahan limbah tingkat lanjut dan reklamasi air penggunaan kembali air.

BEBERAPA PENGERTIAN BERKAITAN DENGANANALISIS AIR 

A.      POLUSI AIR 

1.        Penggunaan air oleh manusia menyebabkan degradasi kualitas airkarena masuknya zat-zat polutan

2.        Sampai batas tertentu, sungai dan laut sesungguhnya mempunyaisystem pemurnian diri (self purification ability)

3.        Air dikatakan tercemar (polusi) apabila zat-zat pencemar yangmasuk ke dalam badan air melebihi kapasitas pemurnian diri air

4.        Polutan air adalah segala sesuatu (biologi, fisika atau kimia) yangberada dalam air pada level yang berlebihan sehingga membahayakan makluk hidup termasuk manusia

EUTROFIKASI

Eutrofikasi adalah kondisi dimana terjadi kenaikan konsentrasi makanan (nutrients) dalam badan air. Nutrients unsur-unsur essensial untuk pertumbuhan makhluk hidup (C,N,P,K,S dan beberapa logam runut). Kegiatan manusia umumnya mengakibatkan kenaikan nutrients yang berlebihan dalam air atau disebut dengan eutrofikasi cultural, hal ini lebih jauh dapat mengakibatkan peningkatan pertumbuhan fitoplankton (algae bloom). Pertumbuhan algae yang sangat lebat akan menyebabkan alga yang ada di bawah permukaan air akan mati karena kekurangan cahaya, alga yang mati ini akan mengalami dekomposisi dengan mengkonsumsi oksigen terlarut, akhirnya ikan akan kekurangan oksigen dan akan mati.

  Macam-macam sampling dalam analisis air dan air limbah :

1.      Grab sampling, diambil pada waktu kurang lebih bersamaan dan sampel-sampelyang diperoleh dianalisis secara terpisah. Masalah utama : jumlah sampel yang reliabel vs hargaJumlah sampel : 1 – 100/ hari bergantung pada bahan yang akan disampling. Beberapa ilustrasi :

a.         Air sumur yang dalam yang telah dipakai untuk beberapa lama :Kualitas air sumur tersebut seragam (uniform), sehingga suatu sampel grabtunggal akan memberikan gambaran yang benar tentang keadaan air sumur tersebut.

b.         Perairan yang berubah secara perlahan, misalnya sungai yang besar; sampel grab sehari sekali sudah cukup mewakili.Karakter bahan sampel yang berubah-ubah secara cepat (kurang dari 24 jam) :Grab sampling dengan internal yang singkat sebaiknya dilakukan, contoh limbah industri : setiap 15 – 25 menit untuk dianalisis pH; keasaman danal kalinitas kemudian sampel-sampel tersebut digabung untuk dianalisis lebih lanjut setiap, misalnya 3 jam sekali.

2.      Composited sampling, terutama digunakan untuk mengevaluasi efisiensi fasilitas pengolahan air limbah yang hanya memerlukan informasi tentang nilai rata-rata Cara : sampel diambil secara teratur pada selang waktu tertentu (misalnya 4 atau 2 jam) kemudian dikumpulkan sebagai sampel besar setiap 24 jam. Hal-hal yang perlu diperhatikan adalah lama pengumpulan dan volume pengambilan

  V.              PROSEDUR PERCOBAAN

A. Petunjuk Penggunaan Alat

1.      Alat Waterproof Cyberscan PCD 650 dalam pengoperasiannya memakai 2 sumber arus listrik yaitu dari baterai dan sumber arus listrik PLN, jika dalam pengoperasiannya akan menggunakan sumber arus PLN pastikan batere yang terdapat didalam alat dilepas terlebih dahulu untuk menghindari korsleting yang berakibat akan merusak alat.

2.      Alat Waterproof Cyberscan PCD 650 merupakan alat yang memiliki tingkat akurasi dan presisi yang tinggi, jadi pastikan setelah memakai alat elektroda nya dibilas dan dibersihkan.

3.      Tidak dibenarkan dan dianjurkan merubah settingan alat selain yang diberikan oleh instruktur dan teknisi.

B. PROSEDUR PERCOBAAN

1.      Menyiapkan 4 jenis  air kemasan dan memasukkannya kedalam gelas kimia 500ml, dan beri label.

2.      Menghubungkan kabel daya ke sumber arus PLN dan menekan tombol F4 ( ON ) selama 3 detik.

3.      Memasukkan elektroda ke dalam larutan/ cairan yang akan diukur, minimal 1/3 bagian elektroda terendam, menunggu beberapa saat sampai pembacaannya stabil, mencatat pH yang terlihat di layar.

4.      Menekan tombol Mode ( F3 ) beberapa kali sampai di layar terdapat tulisan Measuring Cond di layar.

5.      Menunggu beberapa saat sampai didapat pembacaan yang stabil, kemudian mencatat hasilnya.

6.      Menekan tombol Mode ( F3 ) beberapa kali sampai di layar terdapat tulisan Measuring TDS di layar.

7.      Menunggu beberapa saat sampai didapat pembacaan yang stabil, kemudian mencatat hasilnya.

8.      Menekan tombol Mode ( F3 ) beberapa kali sampai di layar terdapat tulisan Measuring Res di layar.

9.      Menunggu beberapa saat sampai didapat pembacaan yang stabil, kemudian mencatat hasilnya.

10.  Untuk pembacaan % Dissolved Oxygen dan Oxygen Concentration menggunakan cara yang sama seperti langkah diatas.

VI.   DATA PENGAMATAN

No	Sampel  Air	pH	Conducti-vity (ms)	TDS (ppm)	Resisti- vity ( ohm )	% DO	Konsentrasi DO (ppm)	Temperatur
1	Air Aqua	6,26	206,6	190,8	2625	100,9	7,71	29,4
2	Air Pocari Sweat	3,47	2,449	2,265	220,8	101,3	7,89	28,4
3	Air Frestea	6,06	632,1	585,7	853,8	105,1	8,85	22,6
4	Air Mizone	3,56	2,100	1,946	256,4	111,2	9,27	24

       VII.   ANALISA DATA

           Dari percobaan yang telah dilakukan, dapat saya analisa bahwa kadar oksigen yang terdapat pada sampel-sampel air sangat bermacam-macam. Pada percobaan analisa air kami menggunakan sampel Air Aqua, Air pocari sweat, air frestea dan air mizone didapatkan data-data seperti air aqua dengan pH sebesar 6,26, Conductivitynya 206,6 mS. Besar TDSnya adalah 190,8 ppm dan resistivitynya 2625 ohm dan % Do yang didapat 100,9%. Pada Air Minum pocari sweat  % DO yang didapat yaitu 101,3 %. Itu berarti kadar Oksigen cukup banyak namun tidak sebanyak yang terdapat pada Air mizone yang % DOnya yaitu 111,2%. Pada Air pocari sweat pH yang didapat dari percobaan tersebut adalah 3,47, Conductivitynya 2,449 mS. Besar TDSnya adalah 2,265 ppm dan resistivitynya 220,8 ohm dan konsentrasi yang didapatkan yaitu 7,89 ppm.

         Dan sampel selanjutnya yaitu air Frestea suhu yang terlihat pada alat adalah 22,6 ^oC, sedangkan untuk pH nya adalah 6,06, kemudian Conductivitynya 632,1 mS. Besar TDSnya adalah 585,7 ppm dan resistivitynya 853,8 ohm. Persentase DO dalam sampel adalah 105,1% dan konsentrasi DOnya sebesar 8,85 ppm. Pada air mizone pH yang didapatkan yaitu 3,56, dengan temperature 24 ^oC, conduktivitynya 2,100 mS. Besar TDSnya yaitu 1,946 ppm, resistivity yang didapatkan 256,4 ohm, persentase DO pada air mizone sangat tinggi dibandingkan air sampel yang digunakan lainnya yaitu sebesar 111,2% dan konsentrasi DO sebesar 9,27 ppm.

  VIII.     KESIMPULAN

·         Pada Air aqua pH yang didapat yaitu 6.26, pada air pocari sweat pH yang didapat 3,47, pada air frestea pH yang didapat  6,06, dan pada air mizone pH yang didapat 3,56.

·         Besarnya % DO menunjukkan besarnya kadar Oksigen yang terdapat dalam suatu air.

·         Air mizone memiliki kadar Oksigen yang paling besar, dibandingkan sampel yang digunakan lainnya.

·         Sampel air aqua

Suhunya                      : 29,4 ^oC

pH                               : 6,26

Conductivity               : 206,6 mS

TDS                             : 190,8 ppm

Resistivity                   : 2625 ohm

% DO                          : 100,9

Konsentrasi DO          : 7,71ppm

·         Sampel air pocari sweat

Suhunya                      : 28,4 ^oC

pH                               : 3,47

Conductivity               : 2,449 mS

TDS                             : 2,265 ppm

Resistivity                   : 220,8 ohm

% DO                          : 101,3

Konsentrasi DO          : 7,89 ppm

·         Sampel air frestea

Suhunya                      : 22,6 ^oC

pH                               : 6,06

Conductivity               : 632,1 mS

TDS                             : 585,7 ppm

Resistivity                   : 853,8 ohm

% DO                          : 105,1

Konsentrasi DO          : 8,85 ppm

·         Sampel air Mizone

Suhunya                      : 24 ^oC

pH                               : 3,56

Conductivity               : 2,100 mS

TDS                             : 1,946 ppm

Resistivity                   : 256,4 ohm

% DO                          : 111,2

Konsentrasi DO          : 9,27

IX.            PERTANYAAN

1.      Selain dari parameter fisik terdapat juga parameter kimia dan mikrobiologi sebagai syarat mutu air baku, jelaskan dan uraikan parameter kimia dan mikrobiologi ?

Jawab :

ANALISIS SIFAT KIMIA AIR

·         Salinitas/ Kegaraman

Merupakan residu terlarut dalam air, apabila semua bromide dan iodide dianggap sebagai klorida. Pada penentuan ini digunakan metode Argentomteri atau salinometri. Salinometri merupakan cara mengukur salinitas dengan alat salinometri.

·         Klorositas

Yaitu kadar klor dalam satuan mg/L. yang digunakan pada perhitungan salinitas. Perhitungannya sama dengan salinitas.

·         Kesadahan

Kesadahan total  yaitu jumlah ion-ion Ca²⁺ dan Mg²⁺ yang dapat ditentukan melalui titrasi dengan EDTA sebagai titran dan menggunakan indikator Eriochrome Black T.

·         Alkalinitas

Alkalinitas merupakan kapsitas air untuk menetralkan tambahan asam tanpa penurunan nilai pH larutan. Sama halnya dengan buffer, alkalinitas merupakan pertahanan air terhadap pengasaman. Alkaliniti adalah hasil reaksi-reaksi terpisah dalam larutan hingga merupakan sebuah analisa makro yang menggabungkan beberapa reaksi . alkalinitas dapat ditentukan dengan titrasi asam basa yaitu dengan menitrasi sample air dengan asam-asam kuat yaitu asam sulfat dan asam klorida.

ANALISIS MIKROBIOLOGI

Hampir di setiap badan air, baik air alam maupun air buangan terdapat bakteri-bakteri. Kecuali pada air tanah yang telah tersaring oleh lapisan geologis tanah, sehingga semua bakteri yang pada umumnya berukuran 0,5-3 µm akan tertahan. Air yang telah disuling cukup lama atau air yang telah melalui proses desinfeksi secara teratur, juga bebas akan bakteri yang berbahaya.

Tes mikrobiologi adalah tes untuk mendeteksi adanya jenis bakteri dan sekaligus menaksir konsentrasinya. Ada tiga metoda yang tersedia yaitu: satandar plate count ( SPC), metoda dengan tabung fermentasi / metoda most probable number dan metoda penyaringan pada membrane. Jenis bakteri yang dianalisis adalah bekteri total, E.Coli (coli tinja), coli total

           

2.      Sebutkan macam – macam peraturan pemerintah yang mengatur tentang tata kelola air limbah!

Jawab :

·         Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidupnomor 03 tahun 2010 tentang baku mutu air limbah bagi kawasan industry

·         PP Nomor 82 tahun 2001 tentang Pengelolaan Kualitas Air

·         PP No. 18 Tahun 1999 Tentang Pengelolaan Limbah B3

X.            DAFTAR PUSTAKA

§      Instruction Manual Book Waterproof CyberScan PCD 650 Alaerts, 1987. Metode Penelitian Air. Usaha Nasional. Surabaya.

§      https://www.google.com/search?q=waterproof+cyberscan+pdc+650&oe=utf-8&aq=t&rls=org.mozilla:en-US:official&client=firefox-a&um=1&ie=UTF-8&hl=id&tbm=isch&source=og&sa=N&tab=wi&ei=oiFJUevXOIT_rAfg0IG4CQ&biw=1366&bih=666&sei=pyFJUZrLOcjYrQe8w4D4Bw

Read More