1. Pendahuluan

Cadangan energi komersial seperti minyak

bumi dan batubara tingkat tinggi dunia semakin

menipis. Negara dengan sumber energi yang melimpah

seperti China, India, dan Indonesia menjaga bahan

baku sumber energi yang dimilikinya dengan

kebijakan dan peraturan. Sementara, Negara dengan

bahan baku sumber energi terbatas seperti Jepang dan

Korea berusaha untuk menggunakan bahan baku yang

ada secara efektif dan efisien dengan teknologi-

teknologi baru.

Pemakaian batubara tingkat tinggi untuk

penyediaan energi di industri dan pemukiman negara

berkembang dengan sumber batubara berlimpah dan

pertumbuhan ekonomi tinggi seperti China sebesar

70% mengakibatkan cadangan batubara tingkat tinggi

semakin menipis. Menurut data statistika, cadangan

batubara tingkat tinggi akan habis dalam 80 tahun

penggunaan. Oleh karena itu, dibutuhan bahan baku

sumber energi yang dapat mensubtitusi batubara

tingkat tinggi.

Salah satu solusi dari permasalahan tersebut

adalah penggunaan batubara tingkat rendah yang

cadangannya mencapai 500 milyar ton. Amerika Utara

dan Rusia memiliki sumber daya batubara tingkat

rendah tertinggi di dunia, namun batubara tingkat

rendah dari Indonesia memiliki kualitas yang baik bila

dibandingkan dengan batubara tingkat rendah dari

Negara lain. Konten moisture rata-rata batubara lignit

dan subbituminous Indonesia sebesar 35% dan 25%

dengan heating value-nya sebesar 4200 kcal/kg dan

5300 kcal/kg.

Namun, batubara tingkat rendah

mengandung konten moisture tinggi, heating value

rendah, dan mudah terbakar (pembakaran spontan)

sehingga penggunaannya kurang disukai. Untuk itu,

pengembangan teknologi pengeringan konten

moisture batubara tingkat rendah banyak dilakukan.

Salah satu teknologi yang dapat mengeringkan dan

meningkatkan nilai jual batubara tingkat rendah

adalah proses Upgraded Brown Coal (UBC) yang

dikembangkan oleh perusahaan Jepang, Kobe Steel Ltd.

Review: Analisis Karakteristik Batubara Peringkat Rendah Indonesia Setelah Melewati Proses Upgraded Brown Coal (UBC) serta Perkembangannya

Adinda Asri Pixelina

Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Bandung Jl. Ganesha 10, Bandung, Indonesia

I N F O A R T I K E L

A B S T R A K

Keterangan artikel: Ditugaskan pada 10 November 2014 Dikumpulkan pada 23 November 2014

Cadangan batubara peringkat rendah yang melimpah dapat dijadikan sumber energi masa depan yang berkelanjutan. Namun batubara peringkat rendah mengandung konten moisture tinggi sehingga harus dikeringkan sebelum digunakan dan diperlukan proses tambahan untuk mengurangi terjadinya pembakaran spontan. Di Indonesia, setengah produk batubara merupakan batubara peringat rendah dengan kadar sulfur dan abu rendah. Oleh karena itu, Proses UBC sangat cocok untuk diimplementasikan di Indonesia dan telah dikembangkan untuk menghasilkan batubara kering yang sebanding dengan batubara peringkat tinggi seperti bituminous. Untuk itu, analisis karakteristik mulai dari analisis proksimat hingga pembakaran batubara dilakukan. Ternyata proses UBC ini memiliki potensi untuk diterapkan dalam industry komersial. Pada kajian ini dijabarkan pula perkembangan proses UBC di Indonesia.

Kata kunci: Batubara Peringkat Rendah Upgraded Brown Coal Kaakteristik Perkembangan

TK 4027

Kimia dan Teknologi Batubara

Pada awalnya, proses UBC dikembangkan

dari proses pretreatment pada Brown Coal Liquefaction

(BCL) yaitu proses slurry dewatering. Slurry

dewatering disajikan dalam Gambar 1 merupakan

proses evaporasi moisture batubara dalam slurry yang

berisi batubara, light oil, dan sedikit heavy oil seperti

asphalt pada kondisi temperatur 130-160oC dan

tekanan 0.4-0.45 MPa.

Perkembangan proses UBC di Indonesia

sudah mecapai terbentuknya demonsration plant

dengan kapasitas 600 ton/hari berlokasi di Satui,

Kalimantan Selatan pada tahun 2009. Plant ini

merupakan hasil kerjasama antara Ministry of

Economy, Trade and Industry (METI), Japan Coal

Energy Center (JCOAL), PT. Arutmin, dan Pusat

Penelitian dan Pengembangan Teknologi Mineral dan

BatuBara (Tekmira).

Sebelum membahas lebih lanjut mengenai

proses UBC, perlu diketahui terlebih dahulu proses

pengeringan batubara peringkat rendah. Teknologi

pengeringan menggunakan panas untuk melepaskan

moisture yang terdapat dalam batubara. Terdapat dua

jenis moisture yaitu moisture yang ada pada

permukaan batubara yang penghilangannya mudah

dengan pemanasan pada temperatur dan tekanan yang

tidak tinggi dan moisture yang terdapat dalam

batubara yang penghilangannya membutuhkan energi

yang tinggi.

Jenis pengeringan yang sedang

dikembangkan adalah conveyer dryers, rotary dryers,

screw conveyer dryers, superheated steam fluidized bed

dryers, flash-fluidized bed dryers, dan microwave dryers.

Kekurangan dari proses pengeringan ini adalah bila

batubara hasil pengeringan disimpan pada udara

terbuka, batubara ini akan kembali mengabsorpsi

moisture. Salah satu contoh, batubara Indonesia

dengan moisture sebesar 35% dikeringkan dan konten

moisture-nya menjadi 7-10%. Bila dibiarkan selama 1

bulan, moisture batubara akan kembali meningkat

menjadi 15%. Oleh karena itu dibutuhan proses

pengeringan yang dapat disimpan dan

ditranportasikan tanpa terjadinya reabsorpsi.

Selain itu, batubara tingkat rendah rentan

mengalami pembakaran secara spontan. Hal ini dapat

menurunkan heating value dan kualitas batubara

tersebut sebagai bahan bakar serta meningkatkan

biaya handling penyimpanan dan transportasi. Dengan

proses UBC pembakaran secara spontan dapat

dikendalikan.

2. Metodologi Proses Upgraded Brown Coal (UBC)

Proses yang akan dijelaskan di bawah ini

merupakan proses yang digunakan dalam

demonstration plant. Proses UBC terbagi dalam lima

bagian yaitu coal preparation, slurry dewatering, coaloil separation, oil recovery, dan upgraded coal

briquetting. Diagram proses UBC disajikan pada

Gambar 3.

Gambar 2 Diagram Alir Penggunaan Batubara Peringkat Rendah (Brown Coal)

Gambar 1 Ilustrasi Batubara Sebelum dan Sesudah

Proses Slurry Dewatering

2.1 Coal Preparation

Batubara mentah digiling dalam hammer mill

sehingga berdiameter di bawah 3 mm. Sebenarnya

reduksi ukuran batubara juga dapat dilakukan dengan

penghancuran kasar yang akan menghasilkan

batubara dengan ukuran di bawah 50 mm. Namun,

untuk mengoptimumkan proses UBC ini digunakan

grinding mill jenis hammer mill dengan hasil diameter

yang lebih kecil. Lalu batubara disimpan dalam bunker

dan dialirkan menuju tank tempat pembentukan slurry.

2.2 Slurry Dewatering

Batubara hasil gilingan di campurkan dengan

kerosene dan Low Sulfur Wax Residue (LSWR) dalam

tank pembuatan slurry. Perbandingan kerosene dengan

batubara adalah 1.2-1.5 banding 1 bergantung pada

karakteristik batubara yang dipakai dan jumlah LSWR

yang ditambahkan sekitar 1% dari jumlah kerosene

yang digunakan. Slurry tersebut dipindahkan ke

dewatering vessel yang terdiri dari evaporator yang

membuat konten moisture dalam batubara terlepas

pada kondisi temperatur 130-160oC dan tekanan 400-

450 kPa. Setelah itu, dewatered slurry dan evaporated

water dipisahkan dalam separator gas-cair dan air

yang terpisah digunakan untuk memanaskan

evaporator dengan sebelumnya dilewatkan pada

kompresor adiabatik sehingga temperaturnya naik.

Dewatered slurry dipertahankan dengan menurunkan

tekanan ke tekanan atmosferik.

2.3 Coal-Oil Separation

Screw decanter (centrifucal separator)

digunakan untuk memisahkan batubara dari light oil.

Lelehan hasil pemisahan diperlakukan seperti padatan

dan dikirim ke alat pengeringan. Pemisahan mekanik

ini memisahkan cairan bebas yang terdapat pada

slurry.

2.4 Oil Recovery

Dua Steam Tube Dryer yang dipasang secara

seri berfungsi sebagai alat yang melepaskan sisa

minyak yang masih terdapat dalam pori-pori batubara.

Lelehan batubara dan gas carrier dialirkan secara

counter current dan dipanaskan secara tidak langsung

dengan steam tubes yang akan menguapkan fraksi

minyak dalam batubara. Recovery minyak hasil

evaporasi yang masih mengandung nitrogen dari gas

carrier digunakan kembali untuk pembuatan slurry

dengan mengondensasinya di cooling tower sehingga

cairan minyak terpisah dari gas nitrogen. Hasil proses

UBC dalam bentuk bubuk dikeluarkan lewat outlet

dryer pada temp 170oC.

2.5 Upgraded Coal Briquetting

Bubuk hasil UBC yang panas dipindahkan

menuju mesin double roll press briquetting tanpa

penambahan bahan pelekat. Mesin ini terdiri dari

sepasang gulungan yang berputar berlawanan arah.

Briket yang dihasilkan memiliki bentuk seperti bantal

dengan tinggi 30mm, panjang 47 mm, dan lebar 35

mm. Produk yang dihasilkan disimpan dan diambil

sampelnya untuk di karakterisasi. Bila bubuk

batubara tidak dilewatkan pada mesin briquetting

maka batubara berbentuk bubuk ini akan memiliki

konten moisture mencapai 0% dan heating value

sebesar 6670 kcal/kg. Jenis ini digunakan untuk feed

ke pembangkit listrik secara langsung. Sementara,

batubara yang sudah berbentuk briket mempunyai

konten moisture sekitar 8-10% dan heating value

sebesar 6000 kcal/kg. jenis ini dapat ditransportasikan

via kapal ataupun kereta ke jarak yang jauh. Batubara

Gambar 3 Diagram Proses UBC

jenis briket pun dapat di campur dengan batubara

peringkat rendah untuk meningkatkan nilai kalori

yang dihasilkan.

3. Karakteristik Batubara Tingkat Rendah

Indonesia Setelah Melewati Proses UBC

Analisis yang telah dilakukan saat ini

menyangkut karakteritik proximate, karakteristik

oksidasi batubara peringkat rendah pada temperatur

rendah dengan isothermal oxidation, karakteristik

pembakaran secara spontan dengan Crossing-Point

Temperature (CPT), karakteristik zat pelarut yang

digunakan pada tahap Slurry Dewatering, karakteristik

pembakaran upgraded coal dengan Differential

Thermal Analyzer (DTA) dan Thermogrametri (TG),

serta karakteristik slagging yang terbentuk pada

Boiler dalam proses pembakaran.

Penjelasan mengenai analisis karakteristik

tersebut yang penentuannya dilakukan dengan terebih

dahulu melakukan penelitian dijabarkan dalam subbab

dibawah ini.

3.1 Analisis Proximate

Untuk analisis ini digunakan batubara lignit

Indonesia (KBB coal) dengan ukuran 0.5-1.3 mm.

Slurry dibentuk dengan mencampurkan batubara

dengan kerosene dan 4%-wt asphalt sebagai zat aditif.

Campuran memiliki rasio berat (kerosene + aslphalt) :

raw coal = 1 : 1. Slurry dipanaskan pada suhu 140oC

dan tekanan 0.1-0.3 MPa dalam 30 menit. Setelah

proses evaporasi, batubara disaring dan dikeringkan

dalam oven bertemperatur 130oC. Sebelum dilakukan

analisis proksimat, raw coal dan upgraded coal

dikeringkan kembali pada suhu 105oC selama 5 jam

dengan gas nitrogen untuk membuang moisture yang

teradsorb selama kedua sampel disimpan pada udara

terbuka.

Tabel 1 menyajikan hasil analisis proximate

dari sampel batubara. Pada tabel, upgrading pressure

merupakan tekanan dari evaporator dalam proses

upgrading dan asphalt concentration merupakan

persen berat dari asphalt dari berat total slurry.

Selama terjadinya proses UBC, konten moisture dalam

batubara menurun dan heating value meningkat dari

5,448 kcal/kg (raw coal) menjadi 6,623 kcal/kg

(upgraded coal). Ash content, volatile matter, dan fixed

carbon dari raw coal dan upgraded coal tidak

mengalami perubahan, artinya tidak ada reaksi kimia

yang terjadi antara pelarut dan batubara.

Meningkatnya upgrading pressure akan meningkatkan

konten moisture dalam upgraded coal. Ini terjadi

karena meningkatnya temperatur didih juga akan

meningkatkan upgrading pressure. Konten moisture

bernilai sebesar 9-10% pada proses UBC tanpa

penambahan asphalt. Hal ini terjadi karena proses

readsorpsi terjadi secara natural ketika upgraded coal

disimpan pada udara terbuka. Konten moisture

bernilai sebesar 6% pada proses UBC dengan

penambahan asphalt. Artinya penambahan asphalt

bisa mengurangi terjadinya proses readsorpsi.

3.2 Analisis Isohermal Oxidation Gas

Karakteristik ini dianalisis pada 3 variasi

temperatur yaitu 40 oC, 60 oC, dan 90oC. Gambar 3

merupakan skema diagram eksperimen dari analisis

isothermal oxidation gas. 125 g batubara ditambahkan

ke dalam vessel yang berada dalam oven dan

dipanaskan hingga temperatur target nitrogen yang

diinginkan. Ketika panas antara oven dan vessel telah

mengalami keseimbangan (tunak), oksigen dipasok ke

dalam vessel pada laju volumetrik sebesar 50

mL/menit untuk mengukur exhaust gas. Oksigen

digunakan untuk meningkatkan akurasi dari

pengukuran gas dengan meningkatkan jumlah produk

gas pada temperatur rendah. Pengukuran exhaust gas

Tabel 1 Data Hasil Analisis Proximate dari Raw Coal dan Upgraded Coal

(CO dan CO2) dilakukan dengan alat 6,890 N GC

(agilent technologies) yang dipasang dengan TCD

(thermal conductivity detector) dan 100/120 mesh

carbosieve S-II column (SUPELCO). Gas helium

digunakan sebagai carrier gas dengan laju volumettrik

sebesar 50 mL/menit. Oven dipanaskan pada laju

10oC/min dari 70 oC hingga 220oC dan ditahan selama

5 menit saat T = 220 oC. Perhitungan diulangi 20 kali

dengan interval waktu 30 menit. Berdasarkan laju

pembentukan CO dan CO2, karakterisasi batubara yang

mengalami oksidasi secara isothermal memiliki

persamaan sebagai berikut.

rCO = laju pembentukan CO

rCO2 = laju pembentukan CO2

W = berat kering batubara

Vgas = laju alir gas

CCO,out = konsentrasi CO oulet

CCO2,out = konsentrasi CO2 outlet

Gambar 5 dan 6 menyajikan perubahan laju

pembentukan CO dan CO2 terhadap waktu pada

beberapa variasi temperatur untuk raw coal dan

upgraded coal. Laju pembentukan untuk kedua gas

mencapai nilai tertinggi di awal dan menurun secara

eksponensial terhadap waktu. Laju pembentukan

untuk kedua gas paling rendah pada temperatur 40OoC

namun meningkat secara signifikan seiring temperatur

meningkat. Artinya bila batubara disimpan pada udara

terbuka, batubara mungkin akan bereaksi dengan

oksigen bahkan pada temperatur rendah. Upgraded

coal menghasilkan laju pembentukan yang lebih

rendah dibandingkan raw coal. Batubara dengan

penambahan asphalt terbanyak akan menghasilkan

laju pembentukan yang semakin rendah.

Kesimpulan dari analisis isothermal oxidation

gas adalah ketika penambahan asphalt ke dalam slurry

sebesar 1% tidak ada perubahan pada laju

pembentukan gas secara signifikan. Penambahan

asphalt ke dalam proses upgrading ini dapat

meningkatkan reaksi oksidasi pada temperatur rendah.

Sehingga penambahan asphalt yang paling baik adalah

sekitar 0.5-1%.

3.3 Analisis CPT

Saat sampel disimpan dalam oven dengan

predetermined temperatur yang terekspos oleh udara

sementara temperatur oven terus meningkat pada laju

yang konstan, maka pada suatu waktu temperatur dari

batubara sendiri akan melebihi temperatur oven yang

disebut dengan Crossing Point Temperature (CPT)

karena batubara mengalami self-heating. CPT

mengindikasi kelebihan temperatur sehingga dapat

dikarakterisasi pembakaran batubara secara spontan.

Secara umum, semakin tinggi nilai CPT maka semakin

tinggi temperatur pembakaran spontan terjadi. Juga,

semakin tinggi laju dari temperatur batubara di antara

rentang CPT maka semakin tinggi kemungkinan

batubara mengalami pembakaran spontan. Penentuan

dan pengukuran kondisi seperti ukuran partikel,

konten moisture, kelembaban udara, laju alir gas akan

berpengaruh pada nilai CPT dari batubara tersebut.

Gambar 7 merupakan skema diagram analisis

CPT. Dua vessel berisi sampel batubara masing-masing

35 gram di pasang dalam oven yang terprogram.

Temperatur oven di set pada 40oC nitrogen. Setelah

temperatur oven dan vessel mencapai keseimbangan

(tunak), oven dipanaskan dengan laju 0.5oC/menit

selama udara dipasok ke vessel pertama dan nitrogen

dipasok ke vessel ke nitrogen dengan laju alir 30

mL/menit. Batubara yang dicampur dengan gas

nitrogen berfungsi sebagai referensi.

Gambar 8 menyajikan perubahan upgrading

pressure terhadap variasi jumlah asphalt. Nilai CPT

upgraded coal lebih besar dibandingkan nilai CPT raw

coal yang berada pada nilai 143.4oC. bahkan tanpa

penambahan aslphalt pun nilai CPT dari upgraded coal

jauh lebih besar. Saat jumlah asphalt 0,5% nilai CPT

meningkat sedikit bila dibandingkan dengan

penambahan jumlah asphalt 1%, nilai CPT meningkat

dengan secara signifikan. Ini terjadi karena asphalt

menutupi permukaan batubara selama proses yang

dapat menghindari gugus fungsi pada batubara kontak

Gambar 4 Diagram Proses Analisis Isothermal

Oxidation Gas

Gambar 7 Diagram Proses Analisis CPT

dengan oksigen. Namun, bila penambahan asphalt di

atas 1% terihat tidak ada peningkatan CPT secara

signifikan. Kesimpulan dari hasil ini adalah

penambahan tertentu asphalt ke dalam slurry akan

meningkatkan CPT dan penambahan 1% asphalt

merupakan penambahan yang paling baik.

3.4 Analisis Pelarut yang Digunakan pada Tahap

Slurry Dewatering

Sampel batubara lignit Indonesia digunakan

dalam analisis ini dengan sebelumnya direduksi

partikelnya secara mekanik sehingga memiliki ukuran

partikel dengan variasi sebesar 2-3 mm, 6-7 mm, dan

10-11 mm. Minyak bekas yang sudah dimurnikan dan

minyak berat B-C digunakan sebagai pelarut dalam

proses pengeringan. Minyak bekas yang digunakan

telah dimurnikan dari konten moisture, abu, logam

berat dan kontaminan lainnya yang terdapat pada

minyak bekas tersebut. Titik didih dari minyak bekas

yang digunakan sebesar 340oC dengan nilai specific

gravity sebesar 0,856-0,86, minyak berat B-C yang

digunakan memiliki nilai viskositas minimum 50 cst

pada T=50oC, titik didih sekitar 340oC, dan nilai specific

gravity sebesar 0,92-0,95.

Minyak dipanaskan hingga stabil pada variasi

T=120oC; 130oC; dan 140oC sebelum batubara

sebanyak 50 gram/L minyak dimasukkan ke dalam

Gambar 5 Grafik Hubungan Antara Laju Pembentukan CO

pada Tiga Variasi Temperatur Terhadap Waktu

Gambar 6 Grafik Hubungan Antara Laju Pembentukan

CO2 pada Tiga Variasi Temperatur Terhadap Waktu

reaktor. DIlakukan proses pengeringan dengan waktu

tiap run 10 menit. Setelah pengeringan, slurry di

transfer menuju sentrifugal separator selama 10 menit

dan minyak yang sudah terpisahkan diukur jumlahnya.

Data konsumsi minyak pada proses ini sama

pada setiap ukuran partikel dan sedikit meningkat

pada setiap temperatur pengeringan meningkat. Hal

tersebut terjadi karena meningkatnya volatilitas

minyak pada temperatu pengeringan yang semakin

tinggi. Pada proses pengeringan menggunakan minyak

berat B-C, penyerapan minyak jauh lebih banyak pada

ukuran partikel yang semakin kecil. Hal ini disebabkan

karena absorpsi minyak pada pori-pori partikel yang

membuat batubara memiliki luas permukaan lebih

besar. Namun, minyak berat B-C tidak dapat

dipisahkan dari batubara karena viskositasnya yang

tingi. Sementara, minyak bekas yang telah dimurnikan

dapat dipisahkan dari batubara dengan laju tertentu

yang disajikan dalam Gambar 9. Laju recovery tidak

dipengaruhi oleh temperature pengeringan dan

ukuran partikel batubara.

Pemilihan pelarut yang baik sebagai zat

pendispersi dipengaruhi oleh viskositas dan kestabilan

pelarut. Maka dari itu selain penggunaan minyak berat

dan minyak bekas dapat digunakan pula pelarut

berupa minyak pati. Penggunaan minyak pati yang

memiliki viskositas yang rendah harus diseimbangi

dengan pekatnya konsentrasi batubara dalam slurry

sehingga sama seperti pelarut lainnya slurry memiliki

nilai viskostas mekanik yang besar. Pemakaian pelarut

bio-based memilki kelebihan yaitu lebih murah dan

ramah lingkungan. Namun, karena tidak ditemukannya

daerah hidrofobik ya tepat pelarut minyak pati

memiliki efisiensi yang lebih kecil dari pelarut

komersial.

3.5 Analisis Pembakaran dengan Metoda DTA - TG

Sampel batubara yang digunakan dalam

analisis ini berasal dari tiga daerah pertambangan

yang dikenal dengan nama batubara Taban, Berau, dan

Samaranggau. Tes DTA-TG dilakukan menggunakan

peralatan shimadzu DTG-60, dengan mereduksi

partikel raw coal dan upgraded coal di bawah 75 mikro

meter. Sampel sebanyak 5 mg di simpan di atas sel

platinum, laju udara sebesar 25 mL/menit dan laju

pemanasan 10oC/menit, Dan temperatur maksimum

sebesar 800oC. Dari kurva DTA-TG yang dihasilkan

parameter pembakaran yaitu Tig (ignition

temperature), Tmax (maximum combustion rate

temperature), Rmax (maximum combustion rate) dan

Tbo (char burn out temperature).

Kurva DTA dari raw coal dan upgraded coal

dapat dilihat pada Gambar 10. Gambar 10

menggambarkan perbedaan panas yang dilepas

selama tes dilangsungkan. Terdapat 3 puncak pada

setiap raw coal yang diuji. Puncak pertama dan kedua

terlihat pada temperatur 60oC (endotermik) dan 330oC

(eksotermik) yang terjadi karena penguapan moisture

dan pembakaran dari volatile matter. Puncak ketiga

(eksotermik) menggambarkan pembakaran dari char.

Terdapat 3 puncak pada setiap upgraded coal yang

Gambar 8 Grafik Hubungan Antara CPT CO2 pada Tiga

Variasi Tekanan Terhadap Konsentrasi Asphalt

Gambar 9 Grafik Hubungan Antara Persen Minyak yang

Terpisah dan Laju Bersih Minyak yang Hilang Terhadap

Temperatur Refined Oil

diuji. Puncak pertama menurun bila dibandingkan raw

coal secara signifikan karena adanya pelepasan

moisture dari proses UBC. Puncak kedua yang

merupakan pelepasan volatile matter tidak berubah

karena dilakukannya poses UBC pada temperature

yang tidak tinggi. Puncak ketiga meningkat secara

signifikan. Hasil ini membuktikan bahwa heating value

dari upgraded coal lebih tinggi dari raw coal.

Kurva TG pada Gambar 11 mengilustrasi

massa relatif yang hilang akibat pembakaran. Massa

hilang di bawah 150oC merupakan pelepasan moisture,

di atas 150oC merupakan pelepasan volatile matter

dan char. Nilai Tig merupakan temperatur awal

menguapnya volatile matter. Tig hasil percobaan

upgraded coal sedikit meningkat dan hal tersebut tidak

mengindikasi adanya penurunan kandungan volatile

matter setelah melewati proses UBC. Peningkatan Tig

dianggap berasal dari menurunnya volatile matter,

karena ignition batubara peringkat tinggi dipengaruhi

oleh volatile matter, namun sulit untuk

membandingkan secara umum karena ignition pada

low rank coal besar dipengaruhi oleh reaktivitas

oksigen. Secara umum dapat disimpulkan bahwa

batubara dengan temperatur ignition rendah dan

massa hilang tinggi pada rentang temperatur rendah

akan mudah untuk terbakar.

Temperatur pada laju pembakaran

maksimum (Tmax) berhubungan dengan reaktifitas

batubara dan batubara yang reaktif memiliki Tmax

yang rendah. Dari Tabel 2 dapat dilihat bahwa nilai

Tmax dari upgraded coal Taban sedikit meningkat dan

Tmax dari upgraded coal Berau dan Samaranggau

sedikit menurun. Tbo dari batubara Taban dan Berau

yang menggambarkan karakteristik char meningkat

dan untuk upgraded coal Samaranggau menurun. Bila

dibandingkan antara batubara peringkat tinggi dengan

Gambar 10 Grafik Hubungan Antara Panas Terlepas

Terhadap Temperatur Metoda DTA

Gambar 11 Grafik Hubungan Antara Berat Hilang

Terhadap Temperatur Metoda TG

upgraded coal terdapat perbedaan karakteristik. Pada

batubara peringkat tinggi seperti bituminous biasanya

memiliki nilai Tbo nya tinggi. Rmax menunjukkan laju

pembakaran maksimum. Nilai Rmax untuk upgraded

coal Berau dan Taban lebih tinggi dari nilai Rmax

upgraded coal Samaranggau tetapi sedikit lebih rendah

dari nilai Rmax raw coal. Hal tersebut menunjukkan

bahwa upgraded coals Berau dan Taban mudah untuk

terbakar.

3.6 Analisis Slagging yang Terbentuk pada Boiler

dalam Proses Pembakaran

Titik leleh abu batubara peringkat rendah

Indonesia relatif lebih rendah dibandingkan batubara

peringkat tingginya. Oleh karena itu, akan terdapat

masalah yaitu slagging dan fouling pada boiler tempat

pembakaran terutama tipe pulverized combustion

boiler. Salah satu masalahnya adalah bila deposit abu

pada permukaan heat exchanger dapat menurunkan

nilai overall heat coefficient karena konduktivitas

termal yang rendah akibat adanya deposit abu.

Pengetahuan dengan hasil kuantitatif dari

pembentukan endapan dari abu batubara dengan titik

leleh rendah pada boiler sebenarnya belum dapat

diketahui secara pasti. Yang telah terbukti adalah:

kalkulasi dari keseimbangan kimia yaitu dari fraksi

molten slag yang terbentuk yang dapat memprediksi

metode pencampuran batubara hasil UBC dan

batubara peringkat tinggi untuk menurunkan endapan

abu.

Hasil dari percobaan yang dilaksanakan

dalam 145 MW coal combustion power station

berlokasi di Kakogawa Works of Kobe steel, Ltd adalah

pencampuran batubara hasil proses UBC dengan

batubara bituminous dapat menurunkan fraksi

pembentukan molten slag. Ini terjadi karena komposisi

fasa padat dari alumino-silikat yang terbentuk

membuat slag yang terbentuk tidak mudah menempel

pada dinding boiler. Namun, partikel abu deposit pada

boiler semakin membesar dan membulat. Kesimpulan

dari analisis ini adalah massa dari deposit abu hasil

pencampuran batubara tidak meningkat terlalu besar

dan tidak terjadi slagging selama 8 hari boiler

dioperasikan.

4. Perkembangan Teknologi Proses UBC di

Indonesia

Kobe Steel telah bekerja keras sejak tahun

1993 hingga saat ini untuk mendalami proses UBC.

Unit pertama yang berkapasitas 100 kg/hari dibangun

di Kakogawa Works. Pada tahun 2001, Jepang dan

Indonesia melakukan kerjasama pengaplikasian

proses UBC dalam bentuk pilot plant. Pilot plant

dengan kapasitas 3 ton/hari telah dibangun dan

dioperasikan pada tahun 2004. Setelah pembangunan

plant dalam skala kecil, Japan Coal Energy Center

(JCOAL), PT BUMI Resources Tbk. PT Arutmin

Indonesia, dan Kobe Steel Ltd bekerjasama dalam

pembangunan proses UBC dalam skala lebih besar

yang merupakan langkah awal dalam komersialisai

proses tersebut dalam suatu plant besar. Keempat

lembaga/organisasi tersebut merupakan kontributor

utama dalam perkembangan proses UBC. Beberapa

informasi mengenai lembaga tersebut disajikan dalam

subbab di bawah ini.

a. JCOAL

JCOAL merupakan organisasi non-profit

yang berada dibawah Ministry of Economy Trade

and Industry (METI). Aktivitas yang telah

dilakukan dalam organisasi ini dimulai dari

penambangan batubara hingga sistem utilitas

dalam proses pembatubaraan. JCOAL

mengembangkan penggunaan batubara sebagai

pasokan energi stabil yang ramah lingkungan.

Untuk itu organisasi ini melakukan penelitian,

pengembangan sumber daya manusia, dan survei. Informasi lebih lanjut tersedia pada website

www.jcoal.or.jp

Tabel 2 Parameter Pembakaran Hasil Analisis DTA_TG

Gambar 12 Diagram Proses dari Pembakaran Batubara

pada Pembangkit Listrik 145 MW

Gambar 13 Sejarah dan Daftar Perjalanan dari Proses UBC

b. PT BUMI Resources Tbk

PT BUMI Resources Tbk merupakan

salah satu perusahaan natural resources

terkemuka di Indonesia. Bisnis inti BUMI ini

terdiri dari perusahaan batubara yaitu PT

ARutmin Indonesia dan PT kaltim Prima Coal

serta perusahaan minyak dan gas yaitu Gallo Oil

(Jersey) Ltd. Informasi lebih lanjut tersedia pada

website www.bumiresources.com.

c. PT Arutmin Indonesia

PT Arutmin Indonesia adalah

perusahaan batubara terbesar keempat di

Indonesia yang telah meproduksi 24,3 juta metrik

ton pada tahun 2010. Informasi lebih lanjut

tersedia pada website www.arutmin.com.

d. Kobe Steel, Ltd

Kobe Steel, Ltd adalah salah satu

industri steelmakers dan industry aluminium dan

tembaga yang terkemuka, Bisnis lain meliputi

welding consumables, industrial machinery,

engineering, contruction equipment, dan electronic

materials dengan coal-based power supplier.

Informasi lebih lanjut tersedia pada website

www.kobelco.co.jp.

Pada Desember 2008 hingga Mei 2011,

demonstration plant 600 ton/hari berlokasi di Satui,

Kalimantan Selatan dioperasikan dengan batubara

mentah hasil penambangan PT Arutmin. Pada Gambar

14 disajikan beberapa foto demonstration plant. Dari

pembangunan dan pengoperasian plant ini tranportasi

dan pembakaran upgraded coal berhasil dilakukan,

informasi untuk dilakukannnya scale-up berhasil

dikumpulkan, data modal dan biaya operasi berhasil

dikumpulkan, serta beberapa subjek penelitian lebih

lanjut sudah dikumpulkan dan sedang dalam

pengerjaan.

KOBELCO menargetkan daerah Indonesia

sebagai prioritas pertama dalam pembangunan proses

UBC ke dalam bentuk industry komersial. Selanjutnya

ada Negara India, China, Australia dan Rusia yang

merupakan daerah pengembangan proses UBC dapat

dibangun. Proyek yang sedang dilaksanakan KOBELCO

di Indonesia adalah pembangunan plant komersial

berlokasi di Pendopo, Sumatra Selatan bekerjasama

dengan PT DH Energy (Bumi Group).

5. Kesimpulan

Setiap analisis karakteristik yang dijabarkan

menunjukkan bahwa proses UBC dapat menghasilkan

batubara Indonesia dengan heting value lebih tinggi

dan cocok untuk dibakar tanpa menghasilkan emisi

yang tinggi. Selain itu, karakteristik tersebut telah

diimplementasikan oleh KOBELCO dalam bentuk

demonstration plant dan ternyata proses UBC ini dapat

dikembangkan menjadi industri skala komersial. Tentu

penelitian harus terus dilaksanakan. Penelitian lebih

lanjut yang dapat digali dan dikembangkan adalah

mengenai penggunaan pelarut bio-based selain minyak

pati dalam proses slurry dewatering. Selain itu bentuk

dan dimensi dari evaporator dari proses UBC dapat

dianalisis untuk menghasilkan penguapan yang

optimum. Produk upgraded coal ini pun

pemanfaatannya harus sakin luas dengan dilewatkan

proses-proses lainnya yang dapat meningkatkan nilai

guna dan jual.

Dengan adanya proses UBC, penambangan

batubara peringkat rendah di Sumatera Selatan,

Kalimantan dan Jawa dapat dilaksanakan dan

dikonversi menjadi upgraded coal. Oleh karena itu,

pengontrolan produksi batubara peringkat tinggi yang

semakin menipis dapat dilakukan. Upgraded coal ini

dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi

pembangkit listrik dan dapat pula dicairkan menjadi

bahan bakar. Salah satu faktor penting dalam

pengembangan proses adalah adanya kerjasama dan

investasi asing. Kejasama dan investasi yang dilakukan

antara Indonesia dan Jepang merupakan salah satu

contoh kerjasama yang menguntungkan kedua pihak.

Pengembangan proses ini pula harus

diselaraskan dengan pembangunan transporatsi

seperti jalur kereta, pelabuhan dan jalan yang

memadai untuk pengiriman upgraded coal ke seluruh

Indonesia sebagai sumber energi nasional pembangkit

listrik dan indutri. Kondisinya saat ini biaya

transportasi sangat tinggi karena infrastuktur yang

ada tidak memadai.

Penutup

Paper review ini merupakan tugas akhir dari mata

kuliah TK4027 Kimia dan Teknologi Batubara. Adinda

Asri Pixelina berterima kasih kepada Dr. Dwiwahju

Sasongko dan Dr. Winny Wulandari atas bimbingannya

pada tugas ini.

Gambar 14 Demonstration Plant Berlokasi di Satui,

Kalimantan Selatan

Referensi

[1] Akiyama, K., Pak, H., Tajubo, Y., Tada, T., Ueki, Y., Yoshiie, R., et al. (2013). Slagging Behavior of Upgraded Brown Coal and Bituminous Coal in 145 MW Practical Coal Combustion Boiler. (H. Qi, & B. Zhao, Eds.) Cleaner Combustion and Sustainable World, 91-98.

[2] Choi, H., Kim., S., Yoo, J., Chun, D., Rhim, Y., & Lee, S. (2013). Low Temperature Oxidation and Spontaneous Combustion Characteristics of Upgraded Low Rank Coal. (H. Qi, & B. Zhao, Eds.) Cleaner Combustion and Sustainable World, 75-79.

[3] Chun, & Li, Z. (2004). Advances in the Science of Victorian Brown Coal. China: Elsevier.

[4] Das, D., Dash, U., Nayak, A., & Misra, P. K. (2010). Surface Engineering of Low Rank Indian Coals by Starch-Based Additives for the. Energy Fuels, 1260-1268.

[5] Favas, G., Chaffee, A. L., & Jackson, W. R. (n.d.). The Future of Brown Coal Drying Technologies for Power Generation Comparison of Prducts from Various Processes.

[6] Japan Coal Energy Center; Kobe Steel, Ltd. (2004). 4D2. Low-rank Coal Upgrading Technology (UBC Process). Japan: Japan Coal Energy Center; Kobe Steel, Ltd.

[7] Kinoshita, S., Yamamoto, S., Deguchi, T., & Shigehisa, T. (2010). Demonstration of Upgraded Brown Coal (UBC) Process by 600 tonnes/day Plant. Japan: Kobelco Technology Review.

[8] Lee, S., Sando, K., Hokyung, C., Donghyuk, C., Younjun, R., Jiho, Y., et al. (2013). Efficient Use of Low Rank Coal: Current Status. (H. Qi, & B. Zhao, Eds.) Cleaner Combustion and Sustainable World, 893-895.

[9] Manabe, S. (2011). Commercialization of UBC Process. Intenational Symposium Clean Coal Day in Japan. Japan: Kobe Steel Ltd.

[10] Ohm, T.-I., Chae, J.-S., Lim, J.-H., & Moon, S.-H. (2012). Evaluation of a Hot Oil Immersion Drying Method for the Upgrading of Crushed Low-Rank Coal. Journal of Mechanical Science and Technology, 26(4), 1299-1303.

[11] Rao, Z., Zhao, Y., Huang, C., Duan, C., & He, J. (2015). Recent Developments in Drying and Dewatering for Low Rank Coals. Progress in Energy and Combustion Science(46), 1-11.

[12] Sihite, T. (n.d.). Low Rank Coal Utilization in Indonesia. Clean Coal Day in Japan 2012 International Symposium. Tokyo: Ministry of Energy and Mineral Resources.

[13] Tamura, M. (2010). New Utilization Technologies for Low Rank Coals. International Symposium on the Sustainable Use of Low Rank Coals. Melbourne: Kobe Steel Ltd.

[14] Umar, D. F., Usui, H., & Daulay, B. (2006). Change of combustion characteristics of Indonesian low rank coal. Fuel Processing Technology(87), 1007-1011.

[15] www.kobelco.co.jp (2007, May 23). Kobe Steel to Begin Construction of Upgraded Brown Coal Demonstration Plant in Indonesia.

[16] Yu, Y., Liu, J., Wang, R., Zhou, J., & Cen, K. (2012). Effect of Hydrothermal Dewatering on the Slurryability of Brown Coals. Energy Conversion and Management, 57, 8-12.