BatubaraBatubara adalah bahan bakar fosil. Batubara dapat terbakar, 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.

Pembentukan BatubaraKomposisi 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.Ada dua teori yang menjelaskan terbentuknya batubara, yaitu teori insitu dan teori drift. Teori insitu menjelaskan, tempat dimana batubara terbentuk sama dengan tempat terjadinya coalification dan sama pula dengan tempat dmana tumbuhan tersebut berkembang.

Teori drift menjelaskan, bahwa endapan batubara yang terdapat pada cekungan sedimen berasal dari tempat lain. Bahan pembentuk batubara mengalami proses transportasi, sortasi dan terakumulasi pada suatu cekungan sedimen. Perbedaan kualitas batubara dapat diketahui melalui stratigrafi lapisan. Hal ini mudah dimengerti karena selama terjadi proses transportasi yang berkaitan dengan kekuatan air, air yang besar akan menghanyutkan pohon yang besar, sedangkan saat arus air mengecil akan menghanyutkan bagian pohon yang lebih kecil (ranting dan daun). Penyebaran batubara dengan teori drift memungkinkan, tergantung dari luasnya cekungan sendimentasi.Pada proses pembentukan batubara atau coalification terjadi proses kimia dan fisika, yang kemudian akan mengubah bahan dasar dari batubara yaitu selulosa menjadi lignit, subbitumina, bitumina atau antrasit. Reaksi pembentukkannya dapat diperlihatkan sebagai berikut:

5(C6H10O5) ( C20H22O4 + 3CH4 + 8H2O + 6CO2 + CO

Selulosa lignit gas metanDalam proses pembentukkan selulosa sebagai senyawa organik yang merupakan senyawa pembentuk batubara, semakin banyak unsur C pada batubara, maka semakin baik kualitasnya, sebaliknya semakin banyak unsur H, maka semakin rendah kualitasnya, dan senyawa kimia yang terbentuk adalah gas metan, semakin besar kandungan gas metan, maka semakin baik kualitasnya.Klasifikasi BatubaraMenurut American Society for Testing Material (ASTM), secara umum batubara digolongkan menjadi 4 berdasarkan kandungan unsur C dan H2O yaitu: anthracite, bituminous coal, sub bituminous coal, lignite dan peat (gambut).

a. AnthraciteWarna hitam, sangat mengkilat, kompak, kandungan karbon sangat tinggi, kandungan airnya sedikit, kandungan abu sangat sedikit, kandungan sulfur sangat sedikit.

b. Bituminous/subbituminous coalWarna hitam mengkilat, kurang kompak, kandungan karbon relative tinggi, nilai kalor tinggi, kandungan air sedikit, kandungan abu sedikit, kandungan sulfur sedikit.c. LigniteWarna hitam, sangat rapuh, kandungan karbon sedikit, nilai kalor rendah, kandungan air tinggi, kandungan abu banyak, kandungan sulfur banyak.

Kualitas BatubaraBatubara yang diperoleh dari hasil penambangan mengandung bahan pengotor (impurities). Hal ini bisa terjadi ketika proses coalification ataupun pada proses penambangan yang dalam hal ini menggunakan alat-alat berat yang selalu bergelimang dengan tanah. Ada dua jenis pengotor yaitu:

a. Inherent impuritiesMerupakan pengotor bawaan yang terdapat dalam batubara. Batubara yang sudah dibakar memberikan sisa abu. Pengotor bawaan ini terjadi bersama-sama pada proses pembentukan batubara. Pengotor tersebut dapat berupa gybsum (CaSO42H2O), anhidrit (CaSO4), pirit (FeS2), silica (SiO2). Pengotor ini tidak mungkin dihilangkan sama sekali, tetapi dapat dikurangi dengan melakukan pembersihan.

b. Eksternal impuritiesMerupakan pengotor yang berasal dari uar, timbul pada saat proses penambangan antara lain terbawanya tanah yang berasal dari lapisan penutup.Sebagai bahan baku pembangkit energi yang dimanfaatkan industri, mutu batubara mempunyai peranan sangat penting dalam memilih peralatan yang akan dipergunakan dan pemeliharaan alat. Dalam menentukan kualitas batubara perlu diperhatikan beberapa hal, antara lain:

a. Heating Value (HV) (calorific value/Nilai kalori)Banyaknya jumlah kalori yang dihasilkan oleh batubara tiap satuan berat dinyatakan dalam kkal/kg. semakin tingi HV, makin lambat jalannya batubara yang diumpankan sebagai bahan bakar setiap jamnya, sehingga kecepatan umpan batubara perlu diperhatikan. Hal ini perlu diperhatikan agar panas yang ditimbulkan tidak melebihi panas yang diperlukan dalam proses industri.

b. Moisture Content (kandungan lengas).Lengas batubara ditentukan oleh jumlah kandungan air yang terdapat dalam batubara. Kandungan air dalam batubara dapat berbentuk air internal (air senyawa/unsur), yaitu air yang terikat secara kimiawi.Jenis air ini sulit dihilangkan tetapi dapat dikurangi dengan cara memperkecil ukuran butir batubara. Jenis air yang kedua adalah air eksternal, yaitu air yang menempel pada permukaan butir batubara. Batubara mempunyai sifat hidrofobik yaitu ketika batubara dikeringkan, maka batubara tersebut sulit menyerap air, sehingga tidak akan menambah jumlah air internal.

c. Ash content (kandungan abu)Komposisi batubara bersifat heterogen, terdiri dari unsur organik dan senyawa anorgani, yang merupakan hasil rombakan batuan yang ada di sekitarnya, bercampur selama proses transportasi, sedimentasi dan proses pembatubaraan. Abu hasil dari pembakaran batubara ini, yang dikenal sebagai ash content. Abu ini merupakan kumpulan dari bahan-bahan pembentuk batubara yang tidak dapat terbaka atau yang dioksidasi oleh oksigen. Bahan sisa dalam bentuk padatan ini antara lain senyawa SiO2, Al2O3, TiO3, Mn3O4, CaO, Fe2O3, MgO, K2O, Na2O, P2O, SO3, dan oksida unsur lain.

d. Sulfur Content (Kandungan Sulfur)Belerang yang terdapat dalam batubara dibedakan menjadi 2 yaitu dalam bentuk senyawa organik dan anorganik. Beleranga dalam bentuk anorganik dapat dijumpai dalam bentuk pirit (FeS2), markasit (FeS2), atau dalam bentuk sulfat. Mineral pirit dan makasit sangat umum terbentuk pada kondisi sedimentasi rawa (reduktif). Belerang organik terbentuk selama terjadinya proses coalification. Adanya kandungan sulfur, baik dalam bentuk organik maupun anorganik di atmosfer dipicu oleh keberadaan air hujan, mengakibatkan terbentuk air asam. Air asam ini dapat merusak bangunan, tumbuhan dan biota lainnya.

II.2. Pemanfaatan BatubaraBatubara merupakan sumber energi dari bahan alam yang tidak akan membusuk, tidak mudah terurai berbentuk padat. Oleh karenanya rekayasa pemanfaatan batubara ke bentuk lain perlu dilakukan.Pemanfataan yang diketahui biasanya adalah sebagai sumber energi bagi Pembangkit Listrik Tenaga Uap Batubara, sebagai bahan bakar rumah tangga (pengganti minyak tanah) biasanya dibuat briket batubara, sebagai bahan bakar industri kecil; misalnya industri genteng/bata, industri keramik. Abu dari batubara juga dimanfaatkan sebagai bahan dasar sintesis zeolit, bahan baku semen, penyetabil tanah yang lembek. Penyusun beton untuk jalan dan bendungan, penimbun lahan bekas pertambangan,; recovery magnetit, cenosphere, dan karbon; bahan baku keramik, gelas, batu bata, dan refraktori; bahan penggosok (polisher); filler aspal, plastik, dan kertas; pengganti dan bahan baku semen; aditif dalam pengolahan limbah (waste stabilization).Ada beberapa faktor yang menadi alasan batubara digunakan sebagai sumber energi alternatif, yaitu:1. Cadangan batubara sangat banyak dan tersebar luas. Diperkirakan terdapat lebih dari 984 milyar ton cadangan batubara terbukti (proven coal reserves) di seluruh dunia yang tersebar di lebih dari 70 negara.2. Negara-negara maju dan negara-negara berkembang terkemuka memiliki banyak cadangan batubara.3. Batubara dapat diperoleh dari banyak sumber di pasar dunia dengan pasokan yang stabil.4. Harga batubara yang murah dibandingkan dengan minyak dan gas.5. Batubara aman untuk ditransportasikan dan disimpan.6. Batubara dapat ditumpuk di sekitar tambang, pembangkit listrik, atau lokasi sementara.7. Teknologi pembangkit listrik tenaga uap batubara sudah teruji dan handal.8. Kualitas batubara tidak banyak terpengaruh oleh cuaca maupun hujan.9. Pengaruh pemanfaatan batubara terhadap perubahan lingkungan sudah dipahami dan dipelajari secara luas, sehingga teknologi batubara bersih (clean coal technology) dapat dikembangkan dan diaplikasikan.

II.3. Gasifikasi BatubaraGasifikasi batubara adalah sebuah proses untuk mengubah batubara padat menjadi gas batubara yang mudah terbakar (combustible gases), setelah proses pemurnian gas-gas karbon monoksida (CO), karbon dioksida (CO2), hidrogen (H), metan (CH4), dan nitrogen (N2) akhirnya 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.Untuk melangsungkan gasifikasi diperlukan suatu suatu reaktor. Reaktor tersebut dikenal dengan nama gasifier. Ketika gasifikasi dilangsungkan, terjadi kontak antara bahan bakar dengan medium penggasifikasi di dalam gasifier. Kontak antara bahan bakar dengan medium tersebut menentukan jenis gasifier yang digunakan. Secara umum pengontakan bahan bakar dengan medium penggasifikasinya pada gasifier dibagi menjadi tiga jenis, yaitu entrained bed, fluidized bed, dan fixed/moving bed.Dikenal serangkaian faktor yg akan berpengaruh dan akan menentukan terbentuknya batu bara (Hutton dan Jones, 1995 dalam Sukandarrumidi, 2005) diantaranya :Posisisi Geoteknik: letak suatu tempat yg merupakan cekungan sedimentasi yg keberadaannya dipengaruhi oleh tektonik lempeng. Makin dekat cekungan sedimentasi batu bara terbentuk/terakumulasi, terhadap posisi kegiatan tektonik lempeng, kualitas batu bara yg dihasilkan akan semakin baikKeadaan topografi daerah: Daerah tempat tumbuhan berkembang baik, merupakan daerah yg relative tersedia air,yaitu daerah dengan topografi yg relative rendah. Keadaan topografi ini jika dipengaruhi oleh gaya tektonik, maka akan berpengaruh terhadap luas penyebaran tanaman yg merupakan bahan utama pembentuk batu bara, hal inilah yg menyebabkan penyebaran terbentuknya batu bara.Iklim daerah: iklim berperan penting dalam pertumbuhan tanaman. Pada daerah beriklim tropis pada masa lampau dimungkinkan terbentuk endapan batu bara yg banyak. Sebab pada daerah dgn iklim tropis hampir semua jenis tumbuhan dapat hidup dan proses pelapukan dapat mudah terjadi.Proses Penurunan Cekungan Sedimen: cekungan sedimentasi di alam bersifat dinamis (dasar cekungan dpt mngalami penurunan atau pengankatan), apabila proses penurunan dasar cekungan lebih banyak terjadi akan menambah luas permukaan tempat tanaman mampu hidup dan berkembang, juga diprediksi batu bara yg terbentuk akan tebal. dengan proses hal ini terlihat di P. Sumetera dan Kalimantan.Umur Geologi: Di Indonesia batu bara didapat pada ckungan sedimen yg berumur tersier (70 jt tahun yg lalu), hal ini masih muda jika dibanding dengan jaman karbon, sehingga mempengaruhi tingkat pembatubaraan/rankbatu bara yg terbentuk. Makin tua lapisan batu bara, makin tinggirankbatu bara yg diperoleh.Jenis tumbuh-tumbuhan: Jenis kayu yg keras (mis; lamtoro) dan berumur tua akan menghasdilkan mutu arang yg bagus (dalam proses pembuatan arang) jika dibanding dengan jenis kayu yg agak lunak dan berumur muda (mis; gliricidae). Di Indonesia khususnya P. Sumatera dan Kalimantan didapatkan jenis batu bara Bitumina dlm jumlah yg besar,Peatyg dikenal jg sebgai gambut yg banyak terdapat di Kalimantan dan Sumatera yg terbentuk dri tanaman semak dan rumput.proses Dekomposisi:Setelah tanaman mati proses degradasi biokimia lebih berperan, proses pembusukan akan terjadi akibat kinerja mikrobiologi dalam bentuk bakteri anaerobic (jenis bakteri yg bekerja tanpa oksigen). Selama proses biokimia berlangsung dalam keadaan kurang oksigen (kondisi reduksi) mengakibatkan : keluarnya air (H2O) dan unsur-unsur karbon akan hilang dalam bentuk CO2, CO, dan metana (CH4). akibatnya jumlah unsur karbon (C) relative akan bertambah. kecepatan pembentukan gambut tergantung pada kecepatan perkembangan tumbuhan dan proses pembusukannya. semakin tumbuhan yg telah mati tertutup oleh air dan sedimen berbutir halus dgn cepat maka proses disintegrasi/ penguraian olh mikrobia anaerobic ini lebih intensif, berbeda dgn tumbuhan yg terlalu lama berada diudara terbuka.Sejarah Pengendapan: Makin dekat posisi cekungan sedimentasi dengan posisi geoteknik yg selalu dinamis, akan mempengaruhi perkembangan batu baradan cekungan letak batu bara, selama itu pula proses geokimia dan metamorfisme organic akan ikut berperan dalam mengubah gambut menjadi batu bara. apabila dinamika geoteknik memungkinkanterbentuknya perlipatanpada lapisan batu bara yg mengandung batu bara dan terjadipensesaranmaka proses ini akan mempercepat terbentuknya batu bara dgnrankyg lebih tinggi, juga pada daerah cekungan yg dekatdgn intrusi magmatis. proses-proses tersebut akan mempercepat terjadinya prosescoalification/proses permuliaan batu bara. Hasil akhir dari proses ini akan menghasilkan batu bara dgn kandungan C yg tinggi dan H2O yg relative rendah.Struktur geologi cekungan: Cekungan sedimen akan mengalami deformasi yg lbh hebat oleh tektonik apabila berada pada sistem Geantiklin dan geosinklin. apabila terjadi tektonik batu bara bersamaan dgn bt.sedimen yg merupakan perlapisan diantaranya akn terlipat dan tersesarkan yg akan menghasilkan panas yg akan mengakibatkan metamorfosis batu bara dan bt.bara akan menjadi lbh keras dan lapisannya terpatah-patahMetamorfisme Organik: tingakat kedua dlam proses pembentukan batu bara adalah penimbunan dan penguburan oleh sedimen baru, apabila penimbunan telah terjadi maka prosesbiokimiatidak berperan lagi, tetapi mulai digantikan dengan prosesdinamokimia.ini akan menyebabkan perubahan gambut menjadi bt.bara dlm berbagai mutu. selama proses ini terjadi akan terjadinya pengurangan air lembab, oksigen, dan senyawa kimia lainnya antara lain : CO, CO2, CH4 dan gas lainnya, disaping itu akan terjadi peningkatan persentase karbon (C ), belerang (S) dan kandungan abu. peningkatan muu batu bara sangat ditentukan oleh faktor tekanan dan waktuB.Reaksi Pembentukan Batu BaraBt. Bara terbentuk dari sisa tumbuhan yg sudah mati dng komposisi utama terdiri dari Cellulosa. Proses pembentukan batu bara disebutCoalification/pembatubaraan. Faktor fisika dan kimia akan mengubah Cellulosa menjadi lignit,subbitumina, bitumina atau antrasit. Reaksinya sebagai berikut :5(C6H10O5)C20H22O4 + 3CH4 + 8H2O + 6CO2 + COCellulosaLignitGas MetanKeterangan :Cellulosa (senyawa organic), merupakan senyawa pembentuk batu baraUnsur C pd lignit jumlahnya relative sedikit dibanding pd bituminaUnsur H pd lignit relative lbih bnyk dibanding pd bitumina, semakin bnyak unsur H pd lignit semakin rendah kualitasnyaSenyawa gas metan (CH4)pd lignit jumlahnya relative lebih sedikit dibanding pada bitumina, semakin bnyak CH4 lignit semakin baik kualitasnya.C.Penciri Lapisan Batu Bara TebalSalah satu syarat agar terbentuknya batu bara yg tebal adalah apabila cekungan sedimentasi tempat batu bara terbentuk mengalami proses penutunan lebih dominan oleh tektonik. penurunan dasar cekungan selalu diikuti oleh perluasan sisi pinggir dari cekungan. keadaan ini akan menambah luasnya tempat bagi bahan baku pembentuk batu bara yaitu tumbuhan. Apabila semua faktor yg mempengaruhi pembentukan batu bara telah terpenuhi, hasil yg diperoleh akan diperoleh lapisan Bt. bara yg tebal. Salah satu Penciri kemungkinan disuatu daerah terdapat lapisan Bt, bara tebal adalah : apabila diantara lapisan bt.bara yg relative tebal(5 m) terdapat lapisan dlm bentuk batu lempung (Clay band atau clay pating). Keberadaan batu bara selalu berselang seling dgnclay band. dapat jg ditemukan batu gamping pd lapisan bt.bara. ini menunjukkan bahwa cekungan bt.bara tersebut pernah berhubungan dg laut.JENIS DAN ANALISA BATU BARAA.Klasifikasi Batu Bara1.Klasifikasi Secara UmumSecara umum batu bara digolongkan menjadi 5 bagian (dari tingkat yg paling tinngi hingga tingkat yg rendah). Penggolongan ini menekankan pada kandungan relative antara unsur C dan H2O, diantaranya:a.AnthraciteWarna: Hitam, sangat mengkilatKekompkan: kompakKandungan Karbon: sangat tinggiKandungan air: sangat sedikitKandungan abu: Sangat sedikitKandungan sulfur: Sangat sedikitb.Bituminous/sub bituminous coalWarna: Hitam mengkilapKekompkan:kurangkompakKandungan Karbon: relatif tinggiKandungan air: sedikitKandungan abu: sedikitKandungan sulfur: sedikitc.lignite (brown coal)Warna: Hitam,Kekompkan: sangat rapuhKandungan Karbon: sedikitKandungan air: tinggiKandungan abu: banyakKandungan sulfur:sedikit

Juga biasa terdapat istilah pengklasifikasian Batu bara berdasarkanVolatile matter,terdiri atas dua :Long Flaming Coal :Batu bara denganvolatile mattertinggi, apabila batu bara dalam keadaan serbuk dibakar dalam tanur putar, maka akan terurai dengan segera dan menghasilkan nyala yang pendek dan suhunya juga rendah.Short Flaming Coal :Batu bara denganVolatile matterrendah.Di dunia juga dikenal istilahhard coal: yaitu batu bara yg dapat mengghasilkanGross Calorific valuelebih dari 5.700 Kkal /Kg (kalornya lebih tinggi dari batu bara jenis bituminous dan sub bituminous). Jenisnya dibagi dua :Jika kandungan zat terbang/volatile matterhingga 33% ( 33%) termasuk kelas 1-5.Jika kandungan Zat terbang/volatile matter(> 33%). termasuk kelas 6-9.2.Klasifikasi Batu bara berdasarkan atas nilai kalornya :Batu bara tingkat tinggi (high rank) : meta anthtacite, anthracite, semi anthracite)Batu bara tingkat menengah (moderate rank) :low volatile Bituminous coal, high volatile bituminous.Batu bara tingkat rendah (low rank): Sub bituminous coal, lignite.3.Klasifikasi menurut ASTMTabel 1. Klasifikasi batu bara menurut ASTM (Geiger and Gibson,1981)No.ClassGrupFixed Carbon Limit, % (dry Min. matter water free basis)Vol.Matter Limit % (dry min.mat.water free basis)Calory value limit (moist. min.water free basis)Agglomerating character