c09 - djatihs-proses steam reforming-ok2

Prosiding Seminar Nasional Pengembangan Energi Nuklir III, 2010 Pusat Pengembangan Energi Nuklir

Badan Tenaga Nuklir Nasional

445

BATAN

ISSN 1979-1208

PROSES STEAM REFORMING PRODUKSI HIDROGEN

DENGAN PANAS NUKLIR TEMPERATUR RENDAH DAN

MENENGAH

Djati H. Salimy

Pusat Pengembangan Energi Nuklir (PPEN) – BATAN

Jl. Kuningan Barat, Mampang Prapatan, Jakarta Selatan, 12710

Telp./Fax. : 021-5204243, Email : [email protected]

ABSTRAK PROSES STEAM REFORMING PRODUKSI HIDROGEN DENGAN PANAS NUKLIR

TEMPERATUR RENDAH DAN MENENGAH. Telah dilakukan studi proses steam reforming

produksi hidrogen dengan panas nuklir temperatur rendah dan menengah. Tujuan studi adalah untuk

memahami karakteristika proses steam reforming temperatur rendah dan menengah, serta

kemungkinan kopel dengan panas nuklir. Proses steam reforming temperatur rendah dimungkinkan

dengan bahan baku dimethyl-ether (DME). Proses ini berlangsung pada temperatur rendah (300oC),

dan tidak membutuhkan unit desulfurizer sehingga lebih kompak. Untuk negara yang tidak memiliki

gas alam, harga DME sampai di tempat (cif, cost insurance and freight) cukup kompetitif dibanding

LNG, sehingga diharapkan biaya produksi hidrogen bisa lebih murah. Proses steam reforming

temperatur medium (500oC), dilakukan dengan modifikasi proses konvensional steam reforming gas

alam menggunakan reaktor membran. Pemisahan hidrogen dengan membran di dalam reaktor akan

mendorong keseimbangan reaksi bergeser ke kanan, sehingga reaksi optimal dapat tercapai pada

temperatur 500oC. Pemisahan hidrogen dengan membran di dalam reaktor akan menguntungkan

karena tidak lagi diperlukan unit pemisah hidrogen dan unit shift converter. Secara umum kedua

proses menguntungkan dibanding proses konvensional yang beroperasi pada temperatur tinggi (800-

1000oC), karena dapat mengurangi pemakaian material tahan panas yang mahal, serta meningkatkan

masa pakai marterial. Dari sisi aplikasi panas nuklir, kedua proses membuka peluang pemanfaatan

reaktor nuklir temperatur menengah dan rendah.

Kata kunci: steam reforming DME, reaktor membran, panas nuklir

ABSTRACT STEAM REFORMING PROCESS OF HYDROGEN PRODUCTION WITH UTILIZATION

OF LOW AND MEDIUM NUCLEAR HEAT. The study of hydrogen production by steam

reforming process which utilization of low and medium nuclear heat has been carried out. The goal of

the study is to understand the characteristic of steam reforming of hydrogen production at low and

medium temperature, and the possibility of coupling them with nuclear reactor. Low temperature of

steam reforming process enable by using dimethyl-ether (DME) as raw material. The temperature

process is about 300oC and the plant unit is more compact because desulfurizer unit is not required.

For the country that doesn’t have natural gas resources, the cost of DME is very competitive compare

to natural gas. Medium temperature of steam reforming can be done by modification of conventional

process of natural gas steam reforming by using membrane reformer. Hydrogen separation by

membrane in reactor, drive the reaction equilibrium to the product side, so optimum reaction can be

achieved at temperature of 500oC. In this process, the unit of hydrogen separation and shift converter

are not required; make the plant getting more compact. Compared to the conventional process that

operate at high temperature (800-1000oC), both of two processes give benefits of avoiding use of

expensive heat resistant materials and increased long-term durability. From the point of nuclear

mailto:[email protected]



446

BATAN

ISSN 1979-1208

reactor utilization, the two processes open the opportunity of low and medium temperature of nuclear

reactors.

Keywords: DME steam reforming, membrane reactor, nuclear heat

1. PENDAHULUAN Diperkirakan kebutuhan hidrogen pada masa yang akan datang terus meningkat.

Semakin sempitnya lahan pertanian, akan mendorong intensifikasi pertanian yang

berimplikasi meningkatnya permintaan pupuk, yang berarti akan menambah laju

permintaan hidrogen. Semakin langkanya minyak primer dan sekunder mendorong

eksplorasi minyak berat (shell, bitumen) yang pada pengolahannya membutuhkan hidrogen

jauh lebih banyak[1]. Di samping itu, berbagai ujicoba mobil hidrogen yang menunjukkan

hasil menggembirakan, menjadi indikasi bahwa akan terjadi ledakan permintaan hidrogen

yang luar biasa besar[2]. Untuk mengantisipasi lonjakan permintaan hidrogen di era

hidrogen, berbagai teknologi produksi terus dikembangkan. Isu lingkungan juga menjadi

isu menarik yang mendorong para ahli hidrogen untuk mengembangkan sistem produksi

yang lebih ramah lingkungan. Substitusi kebutuhan energi panas temperatur tinggi dalam

jumlah besar dengan energi lain (nuklir, surya) diperkirakan mampu menurunkan laju emisi

CO2 dalam jumlah yang signifikan.

Sampai saat ini, sekitar 85% kebutuhan hidrogen dipasok dari produksi berbasis

proses steam reforming gas alam[2]. Proses ini berlangsung pada temperatur sangat tinggi

(800-1000oC), yang berimplikasi membutuhkan energi panas dalam jumlah besar. Sebagai

modifikasi proses steam reforming gas alam, beberapa dasawarsa terakhir ini, dilakukan

pengembangan proses steam reforming gas alam dengan memanfaatkan perm-selective

membrane sebagai media reaktor. Di dalam reaktor, membran berfungsi memisahkan

produk hidrogen dari campuran pereaksi sisa, dan produk samping. Dengan cara ini, reaksi

pembentukan hidrogen dan pemungutan hidrogen dilakukan secara simultan. Hal ini

menguntungkan ditinjau dari sisi keseimbangan reaksi. Dengan dipisahkannya hidrogen

menggunakan membran perm-selective palladium, keseimbangan reaksi bergeser ke kanan

seolah tanpa batas, sehingga reaksi optimal bisa dicapai pada temperatur 500oC[3]. Dari sisi

operasi, unit pabrik tidak lagi membutuhkan unit pemisahan produk dan unit shift-converter

karena fungsinya telah diambil alih oleh membran.

Teknologi produksi hidrogen berbasis proses steam reforming yang lain adalah proses

steam reforming dimethyl ether (DME). Proses ini berlangsung pada temperatur sekitar 300oC,

jauh lebih rendah daripada proses konvensional steam reforming gas alam. Dimethyl ether

merupakan senyawa organik bentuk gas tak berwarna dengan rumus kimia CH3OCH3.

Pembakaran DME mengemisi NOx dan CO dalam jumlah yang relatif sangat sedikit dan

bebas emisi SOx, sehingga DME sangat potensial sebagai bahanbakar transportasi yang

menjanjikan di masa depan[4]. Dimethyl ether dalam skala besar dapat diproduksi dari gas

alam dan batubara. Bagi negara yang tidak memiliki cadangan gas alam, biaya CIF (cost,

insurance, freight) dari DME sangat kompetitif sehingga DME mulai dipertimbangkan

sebagai bahan baku proses steam reforming[5]. Di samping beroperasi pada temperatur yang

jauh lebih rendah, karena DME tidak mengandung belerang, unit pabrik produksi hidrogen

berbahan baku DME tidak memerlukan unit desulfurisasi.

Kedua teknologi steam reforming produksi hidrogen, yang merupakan modifikasi

penurunan temperatur operasi dibanding proses konvensional, menjanjikan peluang yang

lebih luas untuk pemanfaatan energi nuklir sebagai sumber energi panas proses. Teknologi

konvensional steam reforming gas alam yang beroperasi pada temperatur tinggi hanya

dimungkinkan dikopel dengan reaktor nuklir temperatur tinggi. Untuk proses steam



447

BATAN

ISSN 1979-1208

reforming gas alam dengan reaktor membran yang beroperasi pada temperatur 500oC dapat

memanfaatkan reaktor nuklir temperatur menengah dan tinggi, sedang proses steam

reforming DME yang beroperasi pada temperatur 300oC, dapat memanfaatkan semua jenis

reaktor daya yang ada sebagai sumber energi panas penggerak proses.

Dalam studi ini dipelajari proses steam reforming gas alam dengan reaktor membran

dan proses steam reforming DME, dengan memanfaatkan energi nuklir sebagai sumber

energi panas penggerak proses. Tujuan dari studi adalah untuk memahami karakteristika

kedua proses, dibandingkan dengan proses konvensional yang sudah ada, serta

kemungkinan kople dengan reaktor nuklir. Hasil studi diharapkan dapat menjadi masukan

dalam menyusun program pengembangan energi nuklir di masa yang akan datang.

2. PROSES STEAM REFORMING DENGAN PANAS NUKLIR 2.1. Steam Reforming Gas Alam dengan Reaktor Membran

Teknologi membran sudah banyak dipakai sejak lama untuk proses pemisahan yang

tidak bisa dilakukan dengan teknologi pemisahan konvensional. Sebagai contoh, pemisahan

campuran larutan azeotrop yang sangat tidak efisien dilakukan dengan proses distilasi,

dapat dilakukan dengan efisien menggunakan teknologi membran. Pada perkembangannya,

teknologi membran mulai dipakai pada reaktor kimia. Dalam reaktor kimia, membran

berfungsi memisahkan produk dari pereaksi sisa dan produk samping yang tak diinginkan.

Pemisahan produk secara simultan dengan reaksi kimia, akan mendorong keseimbangan

reaksi ke arah produk, sehingga temperatur operasi dapat dicapai lebih rendah dibanding

pada reaktor konvensional. Di samping itu, karena kemampuan membran dalam

memisahkan produk dengan kemurnian tinggi, proses kimia yang memanfaatkan reaktor

membran biasanya menghasilkan produk yang lebih murni[3].

Proses konvensional steam reforming gas alam untuk produksi hidrogen, melibatkan 2

buah reaksi, yaitu reaksi reforming yang sangat endotermis (Persamaan 1) dan dan reaksi

water-gas shift yang sedikit eksotermis (Persamaan 2)[3,6].

molekJHCOOHCH /206-3 224 (1)

molekJHCOOHCO /41222 (2)

Sedangkan total reaksi (1) dan reaksi (2) sering disebut sebagai reaksi reforming-shift dengan

persamaan reaksi:

molekJHCOOHCH /165-42 224 (3)

Pada proses konvensional, reaktor reformer bentuk tabung fixed-bed yang beroperasi pada

temperatur 800-1000oC digunakan untuk menjalankan reaksi. Produk reaksi berupa

campuran H2O, CO, CO2, CH4 dan H2 diumpankan ke unit shift converter untuk memperkaya

hidrogen, kemudian masuk ke unit pemisah untuk memisahkan hidrogen sebagai produk

dan mendaur ulang komponen lain ke reformer. Kemampuan konversi dibatasi oleh

keseimbangan reaksi, dan operasi optimal baru dicapai pada temperatur yang sangat tinggi.

Steam reforming gas alam dengan reaktor membran, dilakukan dengan memanfaatkan

membran palladium yang bersifat perm-selective tinggi terhadap hidrogen. Proses

dilangsungkan pada reaktor fixed-bed bentuk shell and tube. Tabung luar berfungsi sebagai

zona reaksi, sedang tabung bagian dalam (shell) terbuat dari membran palladium yang

berfungsi menyerap hidrogen secara selektif. Produk hidrogen dengan kemurnian tinggi

mengalir ke luar dari tabung bagian dalam. Pemisahan hidrogen secara simultan,

menyebabkan keseimbangan reaksi cenderung bergeser ke arah produk, sehingga operasi

optimal dapat dicapai pada kisaran temperatur 500-600oC. Skema proses steam reforming gas

alam dalam reaktor membran dapat dilihat pada Gambar 1.



448

BATAN

ISSN 1979-1208

Gambar 1. Skema membrane reformer untuk steam reforming gas alam[7].

Proses steam reforming dengan reaktor membran yang temperaturnya lebih rendah

dibanding proses konvensional, membuka peluang pemanfaatan reaktor nuklir temperatur

menengah sebagai sumber energi panas untuk mengoperasikan proses. Tujuan pemanfaatan

energi panas reaktor nuklir adalah untuk mengurangi laju pembakaran bahan bakar fosil

sebagai sumber energi panas. Pengurangan pembakaran bahan bakar fosil akan berimplikasi

pada penghematan cadangan bahan bakar fosil, dan berpotensi menurunkan laju emisi CO2

dalam jumlah yang signifikan. Di samping itu, pemanfaatan reaktor nuklir untuk proses

kimia juga merupakan diversifikasi pemanfaatan reaktor nuklir. Berbagai studi aplikasi

reaktor temperatur menengah untuk produksi hidrogen dengan proses steam reforming gas

alam dengan reaktor membran telah dilakukan[7,8,9]. Bahrum dkk., melakukan studi kopel

reaktor cepat berdaya rendah dengan pendingin timbal-bismuth untuk menjalankan

proses[8]. Chikazawa dkk., mengkopel proses dengan reaktor temperatur menengah

berpendingin sodium cair (SCFR, Sodium cooled fast reactor)[9]. Sedangkan Mori, memodifikasi

studi Chikazawa dengan model recirculation type untuk menekan emisi CO2[7]. Pada Gambar

2, ditunjukkan salah satu diagram kopel reaktor nuklir temperatur menengah dengan proses

steam reforming gas alam menggunakan reaktor membran.

Gambar 2. Kopel Reaktor Nuklir dengan Proses Steam Reforming Gas Alam

dengan Reaktor Membran[7,9].

Proses panas yang dibawa oleh pendingin reaktor nuklir yang dapat berupa sodium

cair atau timbal bismuth cair, pada kisaran temperatur 550oC dialirkan ke Intermediate Heat

Exhcanger (IHX) untuk memindahkan panasnya ke media sekunder. Panas yang dibawa

media sekunder pada kisaran temperatur 540oC inilah yang dimanfaatkan untuk

mengoperasikan proses steam reforming. Panas media sekunder yang keluar dari reformer



449

BATAN

ISSN 1979-1208

pada temperatur sekitar 485oC dimanfaatkan untuk membangkitkan kukus sebelum

diumpankan kembali ke IHX. Kukus yang dihasilkan sebagian dimanfaatkan sebagai bahan

baku bersama-sama dengan CH4, sebagian lagi dimanfaatkan untuk membangkitkan listrik.

2.2. Proses Steam Reforming DME

Dimethyl ether, atau sering dikenal sebagai DME, merupakan senyawa organik

bentuk gas tak berwarna dengan rumus kimia CH3OCH3. Dengan angka cetane sekitar 55,

lebih besar dibanding angka cetane bahan bakar diesel konvensional yang hanya berkisar

40-53, DME dapat menggantikan bahan bakar mesin diesel tanpa terlalu banyak diperlukan

modifikasi[4]. Emisi gas bakar yang jauh lebih bersih dibanding bahan bakar diesel,

mengakibatkan DME sebagai bahan bakar transportasi memenuhi syarat emisi lingkungan

di negara-negara maju seperti Jepang, Amerika, dan negara-negara Eropa. Di samping

sebagai bahan bakar transportasi, DME juga dapat digunakan sebagai bahan bakar gas

turbin pada pembangkit listrik, maupun bahan bakar rumah tangga menggantikan LPG[10].

Pada industri kimia, DME merupakan bahan baku (chemical feedstock) yang mudah

dikonversi menjadi bahan lain, salah satunya menjadi hidrogen.

DME sebagai bahan baku produksi hidrogen, mulai dipertimbangkan oleh negara-

negara yang tidak mempunyai sumber energi LNG. Studi di Jepang menunjukkan bahwa

sintesis DME dari gas alam relatif lebih murah dibanding proses pencairan gas alam. Proses

pencairan gas alam memerlukan sistem tekanan tinggi dan pendinginan yang mahal untuk

mencairkannya karena titik uap gas alam sangat rendah (-125oC). Sementara DME (dengan

titik uap -25oC) dapat dicairkan hanya dengan memberikan tekanan tanpa memerlukan

pendinginan yang mahal seperti halnya gas alam. DME dapat diangkut dengan kapal LPG

biasa, dan didistribusikan dengan infrastruktur yang sama dengan LPG, sementara LNG

harus diangkut menggunakan kapal tanker khusus. Penyimpanan LNG juga memerlukan

perlakuan khusus yang secara ekonomi lebih mahal. Hal ini mengakibatkan biaya CIF (cost,

insurance, freight) DME lebih rendah dibanding LNG, bagi negara-negara yang tidak

memiliki sumber daya gas alam seperti Jepang[5]. Dengan pertimbangan tersebut,

diharapkan proses produksi hidrogen dengan proses steam reforming DME dapat lebih

murah daripada proses konvensional berbahan baku gas alam.

Proses steam reforming DME melibatkan 2 reaksi penting, yaitu reaksi reforming

pembentukan gas sintesis (campuran CO dan H2), dan reaksi water-gas shift yang merupakan

reaksi pembentukan CO2 dan pengayaan H2[5,11,12,13].

molekJHCOOHOCHCH /59,16342 2233 (5)

molekJHCOOHCO /41222 (6)

Sedangkan total reaksi (5) dan reaksi (6) sering disebut sebagai reaksi reforming-sift dengan

persamaan reaksi:

molekJHCOOHOCHCH /59,122623 22233 (7)

Berbagai studi steam reforming DME menjadi hidrogen telah dilakukan di beberapa

negara maju. Kemudahan konversi DME menjadi hidrogen memainkan peranan penting

dalam teknologi transfer energi carrier ke bentuk energi lain[11,12]. Teknologi fuel cell yang

banyak dipakai saat ini, membuka peluang memanfaatkan proses steam reforming DME

menjadi hidrogen.

Proses steam reforming DME beroperasi pada temperatur 300oC. Hal ini

menguntungkan karena operasi pada temperatur yang jauh lebih rendah dibanding

temperatur operasi proses konvensional steam reforming gas alam (800-1000oC), membuka

peluang pemanfaatan panas nuklir dari jenis reaktor dengan range temperatur yang lebih

luas. Di samping itu, karena DME merupakan produk antara yang relatif bersih tidak



450

BATAN

ISSN 1979-1208

mengandung belerang, operasi pabrik steam reforming DME tidak memerlukan unit

desulfurisasi, sehingga pabriknya lebih kompak.

Dari sisi aplikasi panas reaktor nuklir, reaktor daya nuklir konvensional yang

beroperasi pada temperatur rendah seperti LWR (light water reactor), maupun reaktor

temperatur menengah (Fast Breeder Reactor, FBR), maupun reaktor temperatur tinggi (HTGR,

high temperature gas-cooled reactor) yang masih dalam proses pengembangan dapat

dimanfaatkan sebagai sumber energi panas. Toshiba bekerjasama dengan Westinghouse

telah melakukan analisis konfigurasi kopel nuklir dengan proses steam reforming DME[12,14].

Panas reaktor berpendingin air ringan tipe PWR (pressurized water reactor) jenis AP1000 yang

dibawa pendingin air, dimanfaatkan untuk menjalankan proses reaksi steam reforming di

reformer secara up-stream turbine. Sedangkan luaran panas sisa dari reformer, setelah

dimanfaatkan sebagai pemanas umpan (DME dan kukus) dimanfaatkan untuk

menghasilkan listrik. Hal ini mengakibatkan rendahnya efisiensi termal produksi listrik

hanya sekitar 23%. Tetapi karena efisiensi termal proses steam reforming sekitar 30%,

diperoleh total efisiensi termal sekitar 53%, jauh lebih tinggi daripada efisiensi termal PLTN

komersial yang hanya sekitar 33%. Konfigurasi kopel reaktor nuklir temperatur rendah

dengan proses steam reforming DME ditunjukkan pada Gambar 3.

Gambar 3. Kopel Reaktor Nuklir dengan Proses Steam Reforming DME[12].

Analisis kopel nuklir dengan proses steam reforming DME juga dilakukan dengan

memanfaatkan reaktor nuklir temperatur medium (FBR). Berbeda dengan reaktor nuklir

temperatur rendah, proses steam reforming disusun secara downstream dari turbin[12]. Panas

reaktor mula-mula dimanfaatkan untuk menghasilkan listrik, kemudian panas luaran turbin

digunakan untuk menjalankan proses steam reforming DME di reformer. Analisis awal

menunjukkan bahwa dengan konfigurasi ini, total efisiensi termal dapat mencapai 75%,

yang masing-masing adalah 49% efisiensi produksi hidrogen dan 26% efisiensi termal

produsi listrik di turbin.

3. DISKUSI DAN PEMBAHASAN Sampai saat ini, lebih dari 90% hidrogen digunakan sebagai bahan baku industri

pupuk dan minyak[15]. Hanya dalam jumlah kecil saja yang digunakan untuk keperluan

bahan bakar jet, dan bahan baku produk kimia. Berbagai uji-coba mobil hidrogen yang saat

ini banyak dilakukan mengindikasikan hidrogen sangat potensial sebagai bahan bakar

transportasi. Jika era hidrogen sebagai bahan bakar transportasi menjadi kenyataan, pada

saat itu diperkirakan akan terjadi lonjakan permintaan hidrogen yang sangat besar. Untuk

itu berbagai teknologi produksi hidrogen perlu terus dikembangkan untuk memenuhi

permintaan yang sangat besar. Produksi hidrogen dengan bahan baku air, merupakan solusi



451

BATAN

ISSN 1979-1208

yang diharapkan dapat memenuhi permintaan hidrogen. Sebagai bahan baku, air jumlahnya

melimpah dan terbarukan, proses produksinya juga tidak mengemisi CO2 ke lingkungan.

Sayangnya sampai saat ini, produksi hidrogen dengan bahan baku air belum mencapai

tingkat efisiensi yang memadai. Untuk itu, produksi hidrogen dari sumber energi bahan

bakar fosil yang menjadi andalan teknologi selama ini perlu terus dikembangkan.

Produksi hidrogen dengan proses steam reforming gas alam, sampai saat ini memasok

lebih dari 85% kebutuhan hidrogen dunia. Prosesnya beroperasi pada temperatur tinggi

(800-1000oC), yang berarti membutuhkan gas alam bukan saja sebagai bahan baku tetapi

juga sebagai bahan bakar untuk memenuhi kebutuhan panas produksi dalam jumlah sangat

banyak. Substitusi panas pembakaran bahan bakar fosil dengan reaktor nuklir temperatur

tinggi diperkirakan mampu menghemat sepertiga kebutuhan gas alam[7], tetapi karena

beroperasi pada temperatur sangat tinggi, hanya reaktor nuklir temperatur tinggi saja yang

mampu menyediakan panas untuk proses. Berbagai studi terus dilakukan untuk

mengembangkan proses steam reforming produksi hidrogen, dengan tujuan diperoleh proses

dengan temperatur operasi yang lebih rendah dan unit operasi pabrik yang lebih kompak.

Salah satu modifikasi proses steam reforming adalah proses steam reforming gas alam

dengan reaktor membran. Pemanfaatan membran palladium yang mempunyai sifat perm-

selective sangat tinggi terhadap hidrogen, akan mendorong keseimbangan reaksi bergeser ke

arah produk sehingga operasi optimal dapat dicapai pada temperatur 500oC. Sedang

pemisahan produk yang berlangsung secara simultan di dalam reaktor, dapat

mengeliminasi unit shift converter dan unit pemisahan hidrogen, sehingga pabriknya jauh

lebih kompak.

Gambar 4. Perbandingan Unit Operasi Proses Steam Reforming[7,16].

Steam reforming DME juga merupakan modifikasi pengembangan proses konvensional

steam reforming produksi hidrogen. Prosesnya berlangsung pada temperatur relatif rendah

(300oC), dan dalam proses produksinya tidak diperlukan unit desulfurisasi karena bahan

baku DME relatif tidak mengandung belerang. Hal ini berimplikasi unit operasi dapat

menjadi lebih kompak[7]. Pada Gambar 4, ditunjukkan ilustrasi penyederhanaan unit pabrik

proses steam reforming produksi hidrogen dibanding proses konvensional. Modifikasi yang



452

BATAN

ISSN 1979-1208

mampu menurunkan temperatur operasi juga berimplikasi pada berkurangnya kebutuhan

material tahan panas yang berharga mahal dan kurang tahan lama.

Dari sisi aplikasi reaktor nuklir, penurunan temperatur operasi proses steam reforming

akan membuka peluang pemanfaatan reaktor nuklir yang lebih luas. Jika berbagai studi

steam reforming gas alam dengan panas nuklir selama ini selalu bertumpu pada aplikasi

reaktor nuklir temperatur tinggi, pemanfaatan teknologi membran pada proses steam

reforming akan dimungkinkan untuk memanfaatkan reaktor nuklir temperatur tinggi atau

menengah sebagai sumber energi panas. Bahkan untuk steam reforming DME, karena

beroperasi pada temperatur rendah (300oC), semua jenis reaktor daya nuklir akan mampu

menyediakan energi panas. Reaktor daya komersial yang telah memiliki pengalaman

komersial lebih dari 50 tahun, dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi panas proses.

Kebijakan pemanfaatan energi nuklir guna pembangkitan listrik dan kogenerasi di

Indonesia adalah terwujudnya peran energi nuklir secara simbiotik dan sinergistik dengan

sumberdaya energi tak terbarukan maupun terbarukan untuk memenuhi kebutuhan energi

nasional guna mendukung pembangunan berkelanjutan[17]. Untuk itu, disamping

mendorong terwujudnya PLTN pertama di Indonesia, BATAN juga harus terus melakukan

berbagai kajian reaktor nuklir masa depan seperti: konsep reaktor kogenerasi produksi air

bersih (desalinasi), penggunaan panas proses untuk operasi industri temperatur tinggi dan

medium seperti produksi hidrogen, gasifikasi batubara, dan lain-lain. Sampai saat ini, PLTN

pertama di Indonesia belum juga terwujud. Meskipun begitu, berbagai studi terkait aplikasi

PLTN generasi 4 harus selalu diikuti, karena begitu PLTN pertama di Indonesia terwujud,

diperkirakan teknologi nuklir sudah memasuki era reaktor nuklir Generasi 4. Teknologi

reaktor nuklir Generasi-4 merupakan teknologi yang memanfaatkan reaktor nuklir tidak

saja untuk membangkitkan listrik, tetapi juga sebagai sumber energi panas untuk aplikasi

industri.

4. KESIMPULAN Dari uraian di atas dapat disimpulkan:

Sebagai modifikasi proses steam reforming konvensional, proses steam reforming

dengan membran dan proses steam reforming DME mampu menurunkan

temperatur operasi. Penurunan temperatur operasi berimplikasi pada

berkurangnya kebutuhan material tahan panas yang berharga mahal dan kurang

tahan lama.

Pemanfaatan reaktor membran mampu menyederhakan unit operasi pabrik

karena tidak lagi memerlukan unit shift converter dan unit pemisah hidrogen.

Sementara steam reforming DME juga menyederhanakn unit operasi karena tidak

lagi membutuhkan unit desulfurisasi.

Penurunan temperatur steam reforming membuka peluang pemanfaatan reaktor

nuklir dengan kisaran temperatur yang lebih luas.

DAFTAR PUSTAKA [1]. HORI, M., NUMATA, M., AMAYA, T., FUJIMURA, Y., Synergy of Fossil Fuels and

Nuclear Energy for the Energy Future, Proceedings of OECD/NEA Third Information

Exchange Meeting on Nuclear Production of Hydrogen, Japan, 2005.

[2]. US-DOE, National Hydrogen Energy Roadmap, National Hydrogen Energy Roadmap

Workshop, Washington DC, 2002.

[3]. SILVA, L. C., MURATA, V. V., HORI, C. E., ASSIS, A. J., Optimization of a Membrane

Reactor for Hydrogen Production Through Methane Steam Reforming Using



453

BATAN

ISSN 1979-1208

Experimental Design Techniques and NPSOL, Proceedings of International

Conference on Engineering Optimization, Rio de Janeiro, Brazil, 2008.

[4]. _________, Dimethyl ether, http://en.wikipedia.org/wiki/Dimethyl_ether, diakses 16

Maret 2010.

[5]. FUKUSHIMA, K., OOTA, H., YAMADA, K., MAKINO, S., OGAWA, T., YOSHINO,

M., Development of a Nuclear Hydrogen Production System by Dimethyl Ether

(DME) Steam Reforming and Related Technology, Journal of Power and Energy

System, Vol.2, No. 2, 2008.

[6]. DE FALCO, M., IAQUANIELLO, G., MARRELLI, L., Reformer and membrane

modules plant for natural gas conversion to hydrogen: performance assessment,

AIDIC Conferene Series, Vol. 9, 2009, 93-100 DOI:10.3303/ACOS0909012.

[7]. HORI, M., MATSUI, K., TASHIMO, M., YASUDA, I., Synergistic Hydrogen

Production by Nuclear-Heated Steam Reforming of Fossil Fuels, of Fossil Fuels and

Nuclear Energy for the Energy Future, Proceedings of The 1st COE-INES

International Symposium INES-1, November 1, Tokyo, JAPAN, 2004.

[8]. BAHRUM, A. S., SU’UD, Z., WARIS, A., WAHJOEDI, B. A., Design Study and

Analysis of Pb-Bi Cooled Fast Reactor for Hydrogen Production, Proceedings of

International Conference on Advances in Nuclear Science and Engineering in

Conjunction with LKSTN, 2007.

[9]. CHIKAZAWA, Y., KONOMURA, M., UCHIDA, S., SATO, H., A Feasibility Study of

A Steam Methane Reforming Hydrogen Production Plant With A Sodium-Cooled Fast

Reactor, Journal of Nuclear Technology, Vol. 152, No. 3, December 2005.

[10]. LARSON, E. D., YANG, H., Dimethyl ether (DME) from coal as a household cooking

fuel in China, Energy for Sustainable Development, Vol. VIII No. 3, September 2004.

[11]. SUKHE, V.A., SOBYANIN, V. D., BELYAEV, G. G., VOLKOVA, E. A., Production of

Hydrogen by Steam Reforming of Dimethyl Ether, Proceedings International

Hydrogen Energy Congress and Exhibition IHEC 2005, Istambul, Turkey, 2005.

[12]. FUKUSHIMA, K., OGAWA, T., Conceptual Design of Low-Temperature Hydrogen

Production and High-Efficiency Nuclear Reactor Technology, JSME International

Journal, Series B, Vol. 17, No. 2, 2004.

[13]. SEMELSBERGER, T. A., BORUP, R. L., Thermodynamics of Hydrogen Production

from Dimethyl Ether Steam Reforming and Hydrolysis, Los Alamos National

Laboratory, 2004.

[14]. SHIGA, S., AP1000 and Other Reactors Developed by Toshiba and Westinghouse,

Proc. of ICAPP 2007 Nice, France, May 13-18, 2007

[15]. HORI, M., SHIOZAWA, S., Research and Development for Nuclear Production of

Hydrogen in Japan, OECD/NEA 3rd Information Exchange Meeting on the Nuclear

Production of Hydrogen, Oarai, 2005.

[16]. SALIMY, D. H., Produksi Hidrogen Proses Steam Reforming Dimethyl Ether (DME)

dengan Reaktor Nuklir Temperatur Rendah, Jurnal Pengembangan Energi Nuklir,

[accepted], 2010.

[17]. SOENTONO, S., Peran BATAN dalam Alih Teknologi Energi Nuklir di Indonesia,

Seminar Nasional ke-12 Keselamatan PLTN serta Fasilitas Nuklir, Yogyakarta, 12-13

September 2006.

http://en.wikipedia.org/wiki/Dimethyl_ether



454

BATAN

ISSN 1979-1208

DISKUSI 1. Pertanyaan dari Sdr. Soedarmono (PTRKN-BATAN)

Bagaimana status teknologi kedua proses tersebut?

Jawaban :

Untuk skala kecil, Tokyo Gas Company telah mengoperasikan unit demonstration plant

kedua proses tersebut . Sejauh ini proses berlangsung dengan baik.

2. Pertanyaan dari Sdr. Ign. Djoko Irianto (PTRKN-BATAN)

Kira-kira kendala apa yang masih dihadapi untuk komersialisasi kedua proses untuk

produksi hidrogen skala besar?

Jawaban :

Untuk produksi skala besar, steam reforming DME membutuhkan bahan baku DME

dalam jumlah banyak. Sejauh ini produksinya masih skala kecil, sebagai produk

samping industri kimia. Dalam waktu dekat baru akan ada produksi DME dalam

jumlah besar. Jepang sebagai pengimpor LNG terbesar, berminat mengembangkan

teknologi berbasis DME, dengan mengimpor DME dalam jumlah besar. Untuk proses

steam reforming dengan reaktor membran, diperkirakan ketersediaan membran

paladium dengan kapasitas besar dan daya tahan cukup lama akan menjadi kendala

tersendiri. Litbang membran untuk mengatasi hal tersebut terus dikembangkan di

Jepang, dan negara-negara maju lainnya.

c09 - djatihs-proses steam reforming-ok2

Documents