GASIFIKASI BATUBARA

Di susun oleh,

Riska Hasnela (03081003046)

Ari primawan (03081003057)

Supadi (03081003058)

Maswardi yusra (03081003059)

Riezky amanda (03081003060)

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SRIWIJAYA

INDRALAYA

2011

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena dengan rahmat dan

karunia-Nya kami diberi kesehatan dan kesempatan untuk menyelesaikan makalah ini dengan

baik. Kami juga mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu

sehingga dapat terselesaikannya Makalah ini.

Makalah ini berjudul gasifikasi batubara. Dimana dalam makalah ini akan dijelaskan

mengenai beberapa cara dalam pengolahan batubara dengan cara gasifikasi. Dengan harapan

bagi pembaca mampu menemukan ide baru untuk mengolah batu bara agar lebih efisien.

Kami mengharapkan kritik dan saran demi kesempurnaan dan masukan bagi kami, agar

kedepanya akan lebih baik lagi. Semoga makalah ini dapat bermanfaat dalam menambah

pengetahuan dan informasi. Atas perhatiannya kami mengucapkan terima kasih.

Inderalaya, 24 November 2011

Ttd

Penyusun

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Batubara merupakan sumberenergi paling potensial yangdiharapkan

dapatmenggantikan peran minyak bumi sebagai bahan bakar maupun bahan baku industri

kimia. Pada saat ini, Indonesia mempunyai sumber daya batubara yang cukup besar mencapai

104,76 miliarton (www.esdm.go.id., 2009) tersebar terutama di Kalimantan dan Sumatera.

Sedangkan cadangan minyak bumi kita semakin menipis dan produksinya juga menurun

sehingga Indonesia telah menjadi net importer minyak dan bahkan telah keluar dari organisasi

negara-negara produsen dan ekportir minyak OPEC.-Oleh karena itu Pemerintah telah

mengeluarkan kebijakan energi untuk mengurangi penggunaan minyak dan mendorong

penggunaan batubara. Sebagai sumber energi alternatif, batubara dapatdimanfaatkan sebagai

bahan bakar langsung (padat) atau dikonversikan menjadi bahan bakar gas maupun bahan

bakar cair.

Teknologi gasifikasi batubara (konversi batubara menjadi gas) kini sudah

berkembangdengan baik dan dapat memproduksi gas yangdapat memenuhf persyaratan untuk

digunakan sebagai bahan bakar mesin pembakaran internal {internal combustion engine)

seperti motor bakar atau mesin diesel. Penggunaan gas alam maupun gas hasil gasifikasi

biomasa untuk mesin pembakaran internal sudah sejak lama diterapkan. Gas tersebut

digunakan bersamaan dengan solar {dual fuel) untuk menghasilkan proses pembakaran di

ruang bakar.

Banyak jenis gasifier yang berbeda, sebagai contoh, unggun tetap (fixed–bed), unggun

bergerak (moving–bed), unggun mengambang (fluidized–bed) dan unggun pancaran (spouted–

bed) telah digunakan dalam penelitian dan pengembangan skala laboratorium maupun skala

industri [1~6]. Meskipun masing–masing gasifier tersebut memiliki kelebihan khusus, namun

keberadaan gas buang tertentu masih terkandung di dalam produk gas, akibat pembakaran

batubara menggunakan O2 ataupun udara secara langsung untuk memberikan panas yang

diperlukan oleh reaksi endotermis dari proses gasifikasi batubara

Gasifier jenis unggun bergerak yang dilengkapi dengan pipa hisap (draft tube)

memiliki karakteristik antara lain: (i) produk gas kaya akan H2 (hidrogen) dengan nilai kalori

tinggi, karena panas reaksi endotermis proses gasifikasi batubara dipisahkan dari panas

pemberian proses yang diperoleh melalui pemanasan sejumlah serbuk keramik merah di

dalam pipa hisap dengan membakar sebagian produk gas menggunakan udara kemudian

disirkulasikan di dalam pipa hisap, siklon dan gasifier unggun bergerak; (ii) abu, batubara

yang tidak tergasifikasi dikeluarkan secara gravitasi dari bagian bawah gasifier kemudian

dihembuskan ke atas dengan udara tekan menggunakan kompresor melalui pipa hisap dan

dipisahkan di dalam siklon; (iii) penambahan serbuk halus batubara diperlukan untuk

memindahkan efektifitas panas berlebih antara batubara dan serbuk keramik merah yang

panas di dalam gasifier unggun bergerak.

1.2 Permasalahan

a. Mengapa batubara perlu dilakukan pengolahan lanjutan ?

b. Mengapa menggunakan proses gasifikasi untuk mengolah batu bara ?

1.3 Hipotesa

a. Agar nilai ekonomis dari batubara bertambah dan emisi gas hasil pembakaran dapat

diminimalisasi

b. Karena proses gasifikasi batubara merupakan suatu cara pengolahan batu bara yang

lebih efisien dan lebih mudah dalam pembuatanya.

1.4 Tujuan

a. Untuk memperdalam pengetahuan pengolahan batu bara terutama secara gasifikasi

b. Untuk mengetahui perbandingan antara pengolahan batubara secara gasifikasi dan

pengolahan lainya

c. Untuk mengetahui proses apa saja yang terjadi selama gasifikasi berlangsung

1.5 Manfaat

a. Akan lebih pahan mengenai pengolahan batubara secara gasifikasi

b. Kita akan tahu lebih efisien mana antara pengolahan batubara secara gasifikasi dengan

pengolahan yang lain.

c. Kita akan tahu kondisi operasi dalam proses gasifikasi.

BAB II

PEMBAHASAN

Dibandingkan dengan minyak, salah satu kekurangan batubara adalah bentuknya yang

berupa padatan, menyebabkan skala dan nilai pemanfaatannya menjadi terbatas. Pencairan

batubara sebenarnya berangkat dari pemikiran untuk lebih meningkatkan nilai guna batubara

seperti halnya minyak. Seperti disinggung pada bahasan pirolisis di atas, salah satu produk

batubara ketika dilakukan pemanasan adalah tar, yang berupa cairan. Pada dasarnya, batubara

dan minyak merupakan material hidrokarbon yang susunan utamanya terdiri dari karbon (C),

hidrogen (H), dan oksigen (O), hanya saja jumlah unsur hidrogen dalam batubara lebih sedikit

bila dibandingkan dengan minyak. Oleh karena itu, untuk menghasilkan produk cairan dari

batubara yang karakteristiknya menyerupai minyak, perlu diupayakan agar kandungan

hidrogennya diperbanyak sehingga mendekati minyak. Proses ini disebut dengan hidrogenasi

(hydrogenation), dimana batubara dipanaskan dalam kondisi tekanan tertentu, disertai

penambahan katalis. Pencairan batubara dengan metode ini merupakan salah satu pencairan

batubara secara langsung (direct coal liquefaction, DCL) yang disebut dengan proses Bergius.

Metode ini digunakan oleh Jerman selama Perang Dunia I dan II untuk memenuhi kebutuhan

minyak sintetik oleh militer. Selain itu, Jepang pun berhasil mengembangkan sendiri teknologi

DCL ini dengan menggabungkan 3 macam metode pencairan pada batubara bituminus

yaitu, direct hydrogenation, solven extraction, danSolvolysis. Teknologi tersebut dikenal

dengan proses NEDOL, yang dapat diaplikasikan pula untuk pencairan batubara muda

Proses gasifikasi batubara adalah proses yang mengubah batubara dari bahan bakar

padat menjadi bahan bakar gas. Dengan mengubah batubara menjadi gas, maka material yang

tidak diinginkan yang terkandung dalam batubara seperti senyawa sulfur dan abu, dapat

dihilangkan dari gas dengan menggunakan metode tertentu sehingga dapat dihasilkan gas

bersih dan dapat dialirkan sebagai sumber energi. Sebagaimana diketahui, 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

pasokan udara yang tepat akan mengkonversi semua energi kimia menjadi energi panas.

Namun kemudian, jika pasokan udara dikurangi, maka pelepasan energi kimia dari

batubara akan berkurang, dan kemudian senyawa gas baru akan terbentuk dari proses

pembakaran yang tidak sempurna ini (sebut saja pembakaran “setengah matang”). 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). Dengan proses

lanjutan, syngas ini dapat diproses menjadi cairan. Proses ini disebut dengan coal liquefaction

(pencairan batubara). Metodenya ada bermacam-macam, antara lain Fischer-Tropch, Bergius,

dan Scroeder. Untuk dapat menghasilkan gas dari batubara dengan maksimal, maka pasokan

oksigen harus dikontrol sehingga panas yang dihasilkan dari pembakaran “setengah matang”

ditambah energi yang terkandung pada senyawa gas yang terbentuk setara dengan energi dari

batubara yang dipasok.

3.1 Alasan Pengembangan Teknologi Gasifikasi Batubara

a. Teknologi ini adalah cara untuk memperoleh Gas Bakar Sintetis melalui proses

Gasifikasi batubara termasuk yang berkalori rendah, diketahui bahwa Indonesia sangat

banyak memiliki cadangan (sekitar 85 milyar ton) batubara muda atau lignite merupakan

sumber bahan baku yang dapat digunakan dalam teknologi ini (disarankan untuk

menggunakan batubara berkalori 4500 kcal keatas)

b. Dengan melimpahnya cadangan batubara tentunya menjadikan harga lebih murah

sementara jaringan distribusinya pun terus meluas.

c. Bahan Bakar Minyak (BBM) sebagai salah satu komponen biaya produksi yang dominan

terus membebani kalangan Industri dengan harganya yang naik tajam sejak tahun 2005,

apalagi harga BBM didalam negeri sangat tergantung dengan pasar dunia, sementara

cadangannya pun semakin menurun.

3.2 Keunggulan Teknologi Gasifikasi Batubara

a. Dapat menghemat biaya pemakaian bahan bakar (dibanding solar) sekitar 70-80%

b. Pengembalian investasi sangat singkat (pemakaian 16 jam/hari) sekitar 3-4 bulan.

c. Mudah dalam pengoperasian dan tidak menimbulkan resiko / bahaya

d. Tidak berbau dan ramah lingkungan

Di bawah ini beberapa skema gasifier, untuk tipe-tipe yang sederhana. Detail cara

kerja, keunggulan dan kelemahan masing-masing tipe akan lebih lanjut dibahas nanti.

3.3 Konsep Proses Gasifikasi Batubara

Ada beberapa konsep Proses Gasifikasi batubara yang umum digunakan yakni Fixed

Bed dan Fluidized Bed, perbedaan keduanya terletak pada efisiensi & %-volume setiap gas

yang dihasilkan, namun pada dasarnya adalah mereaksikan batubara (yang telah dipanaskan)

dengan uap untuk mendapatkan Gas Bakar Sintetis (CO, H2, CH4). dengan melalui tahapan

proses:

1. konversi gasmenguraikan batubara menjadi gas dan partikel

2. filtrasi gas menyaring gas dan partikel yang tidak bermanfaat

Terdapat 3 jenis penggas (gasifier) yang banyak digunakan untuk gasifikasi batubara,

yaitu tipe moving bed (lapisan bergerak), fluidized bed (lapisan mengambang), dan entrained

flow (aliran semburan). Karena masing – masing penggas memiliki kelebihan dan

kekurangan, maka alat mana yang akan digunakan lebih ditentukan oleh karakteristik bahan

bakar dan tujuan gasifikasi.

1. moving bed

Untuk model moving bed, batubara yang digasifikasi adalah yang berukuran agak

besar, sekitar beberapa sentimeter (lump coal). Batubara dimasukkan dari bagian atas,

sedangkan oksidan berupa oksigen dan uap air dihembuskan dari bagian bawah alat.

Mekanisme ini akan menyebabkan batubara turun pelan – pelan selama proses, sehingga

waktu tinggal (residence time) batubara adalah lama yaitu sekitar 1 jam, serta menghasilkan

produk sisa berupa abu. Karena penggas model ini beroperasi pada suhu relatif rendah yaitu

maksimal sekitar 6000C, maka batubara yang akan digasifikasi harus memiliki suhu leleh abu

(ash fusion temperature) yang tinggi. Hal ini dimaksudkan agar abu tidak meleleh yang

akhirnya mengumpul di bagian bawah alat sehingga dapat menyumbat bagian tersebut.

Disamping produk utama yaitu gas hidrogen dan karbon monoksida, gasifikasi pada suhu

relatif rendah ini akan meningkatkan persentase gas metana pada produk gas. Karena gas

metana ini dapat meningkatkan nilai kalor gas sintetik yang dihasilkan, maka penggas moving

bedsesuai untuk produksi SNG (Synthetic Natural Gas) maupun gas kota (town gas).Contoh

alat tipe ini adalah penggas Lurgi, yang digunakan oleh Sasol di Afrika Selatan untuk

produksi BBM sintetis dan Dakota Gasification di AS untuk produksi SNG.

Gambar 1. Tipikal penggas jenis moving bed

(Sumber: N. Holt, Electric Power Research Institute)

2. fluidized bed

Pada tipe fluidized bed, batubara yang digasifikasi ukurannya lebih kecil dibandingkan

pada moving bed, yaitu beberapa milimeter sampai maksimal 10 mm saja. Tipikal penggas ini

memasukkan bahan bakarnya dari samping (side feeding) dan oksidan dari bagian bawah.

Oksidan disini selain sebagai reaktan pada proses, juga berfungsi sebagai media lapisan

mengambang dari batubara yang digasifikasi. Dengan kondisi penggunaan oksidan yang

demikian maka salah satu fungsi tidak akan dapat maksimal karena harus melengkapi fungsi

lainnya, atau bersifat komplementer. Hal ini mengakibatkan tingkat konversi karbon pada tipe

ini maksimal hanya sekitar 97% saja, tidak setinggi pada tipe moving bed dan entrained

flow yang dapat mencapai 99% atau lebih. [Higman, van der Burgt, 2003].

Karena penggas ini beroperasi pada suhu sekitar 600~10000C, maka batubara yang

akan diproses harus memiliki temperatur melunak abu (softening temperature) di atas suhu

operasional tersebut. Hal ini bertujuan agar abu yang dihasilkan selama proses tidak meleleh,

yang dapat mengakibatkan terganggunya kondisi lapisan mengambang. Dengan suhu operasi

yang relatif rendah, penggas ini banyak digunakan untuk memproses batubara peringkat

rendah seperti lignit atau peat yang memiliki sifat lebih reaktif dibanding jenis batubara yang

lain. Pengembangan lebih lanjut teknologi penggas jenis ini sangat diharapkan untuk dapat

mengakomodasi secara lebih luas penggunaan batubara peringkat rendah, biomassa, dan

limbah seperti MSW (Municipal Solid Waste). Contoh alat model ini adalah penggas Winkler

yang merupakan pionir penggas fluidized bed, penggas HTW (High Temperature Winkler),

dan KBR (Kellog Brown Root) Transport Gasifier.

Gambar 2. Tipikal penggas jenis fluidized bed

(Sumber: N. Holt, Electric Power Research Institute)

3. entrained flow

Kemudian untuk tipe entrained flow, penggas ini sekarang mendominasi proyek –

proyek gasifikasi baik yang berbahan bakar batubara maupun minyak residu. Pada alat ini,

batubara yang akan diproses dihancurkan dulu sampai berukuran 100 mikron atau kurang.

Batubara serbuk ini disemburkan ke penggas bersama dengan aliran oksidan, dapat berupa

oksigen, udara, atau uap air. Proses gasifikasi berlangsung pada suhu antara 1200~18000C,

dengan waktu tinggal batubara kurang dari 1 detik. Dengan suhu operasi sedemikian tinggi,

pada dasarnya tidak ada batasan jenis batubara yang akan digunakan karena abunya akan

meleleh membentuk material seperti gelas (glassy slag) yang bersifat inert. Meski demikian,

batubara sub-bituminus sampai dengan antrasit lebih disukai untuk penggas jenis ini. Lignit

atau brown coal pada prinsipnya dapat digasifikasi, hanya saja kurang ekonomis karena

kandungan airnya yang tinggi yang menyebabkan konsumsi energi yang besar. Meskipun abu

akan meleleh membentuk slag, tapi batubara berkadar abu tinggi sebaiknya dihindari pula

karena dapat mengganggu kesetimbangan panas akibat proses pelelehan abu dalam jumlah

banyak. Batubara dengan suhu leleh abu tinggi biasanya dicampur dengan kapur (limestone)

untuk menurunkan suhu lelehnya sehingga suhu pada penggas pun dapat ditekan. Gasifikasi

suhu tinggi pada penggas ini menyebabkan kandungan metana dalam gas sintetik sangat

sedikit, sehingga gas sintetik berkualitas tinggi dapat diperoleh.

Terdapat beberapa tipe penggas entrained flow berdasarkan kondisi dan cara

mengumpan bahan bakarnya. Penggas Koppers-Totzek yang merupakan pionir jenis ini

mengumpan batubara serbuk dalam kondisi kering dari bagian bawah, atau disebut dry up.

Gas sintetik akan keluar dari bagian atas alat. Tipe dry up ini juga dijumpai pada penggas

Shell dan Mitsubishi (CCP). Untuk arah umpan dari bawah, selain terdapat bahan bakar dalam

kondisi kering, terdapat pula bahan bakar dalam kondisi basah atau disebut slurry up. Tipikal

jenis ini adalah penggas E-Gas dari Conoco Phillips. Selain slurry up, terdapat pula

metode slurry down, yang dijumpai pada penggas Chevron – Texaco. Secara umum, bahan

bakar berupa batubara kering mengkonsumsi energi yang lebih sedikit dibandingkan dengan

dalam keadaan basah (slurry) sehingga lebih menguntungkan.

Gambar 3. Tipikal penggas jenis entrained flow (dry down)

(Sumber: N. Holt, Electric Power Research Institute)

Gambar 4 menunjukkan peralatan percobaan gasifier unggun bergerak yang secara

keseluruhan terisolasi asbes, terdiri dari alas gerak berbentuk kerucut (60o, diameter dalam

51,6 cm), pipa hisap (draft tube, diameter dalam 1,09 cm dan panjang 73 cm) dan siklon.

Kerucut alas gerak memiliki 40 lubang kecil untuk memasok uap air (steam). Jarak antara

dasar alas gerak dan pipa hisap = 0.6 cm. Termokopel dipakai untuk mengukur suhu unggun

bergerak. Saringan kawat terdapat di atas pipa hisap udara masuk untuk mencegah batubara

yang tidak tergasifikasi maupun serbuk keramik tidak jatuh ke bawah.

Serbuk batubara diumpankan ke dalam alas gerak dari hopper melalui pengumpan

putar (rotary feeder). Hidrogen (H2) dipakai sebagai substitusi gas yang dibakar udara di

dalam pipa hisap. Udara selain dipakai sebagai oksidan, juga difungsikan untuk meniup ke

atas serbuk keramik, abu dan batubara yang tidak tergasifikasi di dalam pipa hisap. Komposisi

gas dianalisis menggunakan GC (Gas Chromatography) – 8A SHIMADZU. Serbuk batubara

dengan karakteristik seperti ditunjukkan pada Tabel 1; Katalis K2CO3 untuk menjenuhkan

batubara dengan ukuran 10–3 mol K2CO3 per kilogram batubara. Serbuk keramik terbuat dari

95% ZrO2 dan 5% Y2O3 dipakai sebagai media perpindahan panas antara reaksi gasifikasi

endotermis di dalam unggun bergerak dan panas pemberian proses pembakaran gas H2 di

dalam pipa hisap.

Karakteristik serbuk keramik ditunjukkan pada Tabel 1 dan data hasil analisis

laboratorium batubara ditunjukkan pada Tabel 2.

Gambar 4. Gasifier Unggun Bergerak.

1. hopper, 2. rotary feeder, 3. batubara, 4. draft tube, 5. termokopel, 6. unggun bergerak, 7.

siklon, 8. serbuk keramik, 9. batubara tak tergasifikasi, 10. pemanas listrik, 11. Saringan

kawat

Tabel 1

Karakteristik Batubara

dan Keramik Serbuk

Diameter

rata–rata (mm)

Kerapatan

kg.m3

Kecepatan udara m.s–1

minimum maksimum

Batubara

Keramik

1015

500

1200

6000

0,41

0,48

4,90

7,10

Tabel 2. Analisis Proksimat dan Ultimat Batubara Analisis Proksimat, (%adb) H2O VM FC Abu 14,1 42,2 35,0 8,7

Tabel 3. Kondisi Operasi Percobaan Suhu reaksi gasifikasi

860~890oC Batubara Keramik

Laju umpan Laju sirkulasi g .s–1 kg g.s–1 0,114 1,2 6 8 Udara Steam H2

Laju umpan, L.s–1

1,184 0,426 0,4

3.4 Aplikasi Gasifikasi Batubara

Gas sintetik hasil gasifikasi batubara dapat diproses lebih lanjut atau dimanfaatkan

untuk berbagai keperluan, diantaranya adalah sebagai berikut:

1. Bahan bakar sintetik (Coal to Liquid, CTL)

Salah satu alasan mengapa pembuatan bahan bakar sintetik melalui gasifikasi batubara

terus berlangsung sampai sekarang adalah karena cadangan batubara dunia yang begitu

melimpah. Berdasarkan data BP World Energy Review tahun 2004, dengan tingkat produksi

sebesar 4,9 milyar ton per tahun (akhir 2003), cadangan terbukti batubara dapat bertahan

hingga 192 tahun. Sedangkan minyak dan gas, dengan tingkat produksi saat itu, masing –

masing hanya mampu bertahan selama 41 tahun dan 67 tahun saja. Selain itu, harga minyak

yang fluktuatif dan cenderung tinggi menyebabkan bahan bakar sintetik dari batubara (CTL)

menjadi semakin kompetitif. Laporan departemen energi AS (DOE Annual Energy Outlook

2005) menyebutkan potensi CTL diperkirakan sebesar 2 juta barel per hari pada tahun 2025,

ditambah Cina yang diperkirakan memiliki potensi 1 juta barel per hari.

Pada pembuatan BBM sintetik, batubara digasifikasi terlebih dulu untuk menghasilkan

gas sintetik yang komposisi utamanya terdiri dari hidrogen (H2) dan karbon monoksida (CO),

kemudian dilanjutkan dengan proses Fischer-Tropsch (FT) untuk menghasilkan hidrokarbon

ringan (paraffin). Hidrokarbon tersebut kemudian diproses lebih lanjut untuk menghasilkan

bensin dan minyak diesel. Karena nilai oktan pada produk bensin yang dihasilkan rendah,

maka dilakukan upaya untuk menghasilkan bensin bernilai oktan tinggi dari gas sintetik ini.

Proses tersebut dilakukan dengan memproduksi metanol dari gas sintetik terlebih dulu,

kemudian metanol diproses untuk menghasilkan bensin bernilai oktan tinggi. Metode ini

disebut MTG (Methanol to Gasoline), yang dikembangkan oleh Mobil pada tahun 1970an.

Salah satu kisah sukses pembuatan bahan bakar sintetik dari batubara adalah South

African Coal Oil and Gas Corporation atau yang dikenal dengan Sasol di Afrika Selatan, yang

saat ini memproduksi gas sintetik sebesar 55 juta Nm3 per hari menggunakan penggas Lurgi,

dan memproduksi minyak sintetik sebanyak 150 ribu barel per hari melalui sintesis Fischer-

Tropsch. Berawal dari boikot dunia terhadap politik apartheid sehingga menyebabkan Afsel

tidak dapat membeli minyak mentah di pasaran, pemerintah setempat akhirnya meluncurkan

proyek CTL setelah menyadari bahwa Afsel memiliki cadangan batubara yang melimpah.

Pabrik pertama (Sasol I) selesai didirikan di Sasolburg pada tahun 1954, dan minyak sintetik

pertama dipasarkan pada tahun berikutnya. Pada tahun 1960, keuntungan pertama (first profit)

berhasil diraih oleh Sasol setelah 5 tahun operasional. Pabrik Sasol II diumumkan pada tahun

1974 ketika harga minyak dunia mencapai US$13/barel saat itu (setara US$40/barel tahun

2003) akibat perang Oktober di Timteng tahun 1973. Sedangkan Sasol III diumumkan tahun

1979 ketika harga minyak mencapai US$35/barel saat itu (setara US$80/barel tahun 2003)

akibat revolusi Iran. Sasol II dan Sasol III masing – masing selesai didirikan pada tahun 1980

dan 1984. Saat ini, Sasol mempekerjakan 170 ribu karyawan, baik secara langsung maupun

tidak langsung, yang merupakan 2% tenaga kerja sektor formal di Afsel. Selain itu, Sasol juga

menyumbang 4% GDP atau sekitar US$ 7 milyar, serta menyuplai 40% kebutuhan BBM

dalam negeri Afsel (28% dari batubara). [van de Venter, 2005]

2. Pembangkit listrik (Coal to Power)

Standar mutu lingkungan yang semakin ketat tentunya akan memaksa fasilitas

pembangkit listrik yang telah terpasang untuk dapat mengakomodasi peraturan tersebut. Ada 3

pilihan yang dapat dilakukan untuk itu, yaitu modifikasi dan upgrade fasilitas sehingga

teknologi pembersihan pasca pembakaran (post-combustion clean up technology) dapat

diterapkan, modifikasi sistem pembangkitan berbahan bakar batubara menjadi pembangkitan

kombinasi berbahan bakar gas alam (Natural Gas Combined Cycle, NGCC), dan modifikasi

sistem pembangkitan dengan memanfaatkan mekanisme gasifikasi batubara untuk

menghasilkan pembangkitan kombinasi. [Childress, 2000]

Pada pilihan pertama di atas, biaya pemasangan peralatan pembersihan pasca

pembakaran sangat besar. Sebagai contoh, untuk pembangkit berbahan bakar batubara serbuk

(pulverized coal) yang saat ini mendominasi, biaya pemasangan unit desulfurisasi (Flue Gas

Desulfurization, FGD) dapat mencapai 20% dari total biaya pembangunannya. Untuk pilihan

kedua yaitu mekanisme NGCC, meskipun emisi yang rendah dapat dicapai, tapi ongkos bahan

bakar yang relatif tinggi otomatis akan mempengaruhi biaya pembangkitan. Pilihan ketiga

merupakan alternatif terbaik, dimana pembangkitan kombinasi tersebut mampu menghasilkan

emisi yang sangat rendah dengan mengoptimalkan fasilitas pembangkit yang ada serta

menggunakan bahan bakar berbiaya rendah yaitu batubara.

Pembangkit listrik yang memanfaatkan gas sintetik hasil gasifikasi batubara disebut

dengan IGCC (Integrated Gasification Combined Cycle). Pada IGCC, pembangkitan listrik

dihasilkan dari mekanisme kombinasi antara turbin gas, HRSG (Heat Recovery Steam

Generator), dan turbin uap. Tipikal penggas yang digunakan pada IGCC adalah

bertipe entrained flow, seperti E-Gas (Conoco Phillips), Chevron-Texaco (GE Energy), SFG

(Siemens), Mitsubishi, dan Shell. Secara garis besar, gas sintetik yang dihasilkan oleh penggas

akan diproses di pendingin gas (gas cooler) dan fasilitas pembersih gas (gas clean up) terlebih

dulu sebelum mengalir ke turbin gas. Setelah melewati siklus Brayton, gas buang dari turbin

gas kemudian mengalir ke HRSG, dimana panas dari gas tersebut kemudian dimanfaatkan

untuk menghasilkan uap air. Selain dari turbin gas, panas buangan yang dihasilkan dari proses

pendinginan gas juga dialirkan ke HRSG pula. Uap air dari HRSG inilah yang kemudian

dimanfaatkan untuk menggerakkan turbin uap melalui mekanisme siklus Rankine. Dengan

kombinasi 2 siklus ini, tidaklah mengherankan apabila efisiensi netto pembangkitan pada

IGCC lebih unggul dibandingkan dengan efisiensi pada sistem pembangkitan konvensional

(pulverized coal) yang saat ini mendominasi.

Pada proses pembersihan gas, unsur lain yang tidak ramah lingkungan yang dihasilkan

dari gasifikasi seperti HCN, H2S, NH3, COS, uap air raksa, dan char dibersihkan. H2S dan

COS dapat diproses dengan mudah dan diubah menjadi sulfur padat atau asam sulfat yang

merupakan produk sampingan, sedangkan NH3 dapat dibersihkan dengan menggunakan air.

Uap air raksa dibersihkan dengan melewatkan gas sintetik tekanan tinggi ke lapisan karbon

aktif. Adapun abu akan meleleh selama proses gasifikasi, yang kemudian diubah menjadi

padatan (glassy slag) yang stabil. Material ini dapat digunakan untuk campuran bahan pada

pekerjaan konstruksi.[Phillips, 2006]. Contoh pembangkit ini adalah Nuon IGCC yang terletak

di Buggenum, Belanda, berkapasitas 253MWe. Meskipun saat ini beroperasi secara komersial,

pembangkit ini pada awalnya merupakan demonstration plant yang dikenal dengan proyek

Demkolec. Pembangkit ini menghasilkan efisiensi netto sebesar 43% (Low Heating Value),

dengan performansi baku mutu lingkungan yang sangat bagus. Emisi NOx yang dihasilkan

sangat rendah yaitu kurang dari 10 ppm, kemudian efisiensi pengambilan sulfur di atas 99%,

tingkat emisi flyash, senyawa klorida dan logam berat mudah menguap yang bisa dibilang nol,

serta air limbah yang bisa diresirkulasi kembali sehingga tidak ada buangan air limbah ke

lingkungan.[Chhoa, 2005].

Meskipun IGCC memiliki berbagai kelebihan, tapi masalah utama saat ini adalah

biaya pembangkitannya yang masih tinggi. Secara garis besar, disamping unit pembangkitan,

IGCC juga tersusun dari unit pemisah udara (Air Separation Unit, ASU) yang berfungsi

menyuplai oksigen ke penggas, dan unit penggas itu sendiri. Unit pembangkitan (turbin gas,

turbin uap, HRSG) dan unit ASU merupakan teknologi yang sudah mapan dan terbukti

sehingga dari segi ongkos, tidak mungkin untuk ditekan lagi. Untuk menekan biaya

pembangkitan pada IGCC, satu – satunya cara adalah dengan meningkatkan performa penggas

dan membangun sistem (building block) gasifikasi yang efisien. [van der Burgt, 1998].

Dengan upaya demikian serta makin makin menguatnya isu lingkungan, biaya pembangkitan

pada IGCC diharapkan akan semakin kompetitif terhadap biaya pembangkitan pada

pembangkit pulverized coal (PC) yang saat ini mendominasi yang ongkos pembangkitannya

cenderung meningkat untuk mengakomodasi baku mutu lingkungan. Dan pada tahun 2010, di

Amerika diharapkan biaya pembangkitan IGCC akan menyamai ongkos pembangkitan pada

PC, yaitu sekitar US$1200/kW.[Arai, 2006].

Karena pada PLTU maupun IGCC dikenal dengan istilah scale merit, maka semakin

besar unit otomatis biaya pembangkitan juga semakin rendah. Salah satu laporan

menyebutkan bahwa IGCC komersial akan bernilai ekonomis pada kapasitas pembangkitan

minimal 550 MWe.[Trapp, 2005].

3. Industri kimia (Coal to Chemical)

Gas sintetik hasil gasifikasi batubara juga dapat digunakan sebagai bahan baku industri

kimia, diantaranya untuk pembuatan ammonia, pupuk, metanol, DME (Dimethyl Ether),

olefin, paraffin, dan lain – lain. Eastman Chemical di Kingsport, Tennessee, AS,

memanfaatkan gasifikasi batubara untuk memproduksi bahan baku industri kimia yaitu asam

asetat. Fasilitas ini beroperasi sejak tahun 1983, menggunakan penggas Texaco. Pada

awalnya, kapasitasnya hanya mampu memenuhi separoh dari kebutuhan asam asetat yang

diperlukan, tapi sejak tahun 1991 kapasitasnya ditingkatkan hingga mampu memenuhi seluruh

kebutuhan asam asetat untuk produksi hilir. Perusahaan ini mengkonsumsi batubara sebanyak

1300 ton per hari untuk gasifikasi, dan memproduksi lebih dari 400 jenis bahan kimia, serat

sintetis, serta plastik, dengan omzet sekitar US$5 miliar per tahun.[Trapp, 2001].

Di Cina yang memiliki cadangan batubara melimpah, Shell melalui kerjasama joint

venture dengan Sinopec membangun pabrik pupuk menggunakan mekanisme gasifikasi

batubara berkapasitas 2000 ton per hari di Yueyang, propinsi Hunan. Pembangunannya sendiri

dimulai tahun 2003 dan direncanakan beroperasi pada akhir 2006. Selain itu, Shell juga

menangani sekitar 12 proyek gasifikasi batubara lainnya di Cina, dimana hampir 70%nya

untuk keperluan industri pupuk dan sisanya untuk produksi metanol, serta hidrogen untuk

keperluan pencairan batubara secara langsung. [Chhoa, 2005]. Selain Shell, GE Energy juga

menyediakan teknologi gasifikasi batubara di Cina. Sampai dengan Oktober 2006, dari 7

proyek yang direncanakan, 3 unit telah telah beroperasi untuk memproduksi metanol dan

ammonia.[Lowe, 2006].

BAB III

KESIMPULAN DAN SARAN

3.1 Kesimpulan

Dari uraian tersebut di atas, dapat disimpulkan bahwa reaksi gasifikasi batubara

menggunakan gasifier unggun bergerak (moving–bed gasifier) yang dilengkapi pipa hisap

(draft tube) berlangsung stabil pada suhu 870oC dengan efisiensi gasifikasi maksimum

mencapai 92%. Produk gas medium–kalori (10 MJ/Nm3) yang mengandung 60% gas H2, di

mana udara digunakan sebagai oksidan. Gasifikasi batubara tidak semata hanya dapat

digunakan untuk satu tujuan saja, misalnya untuk pembangkitan listrik, tapi dapat pula

dirancang untuk tujuan yang lain secara bersamaan. Sebagai contoh, fasilitas gasifikasi dapat

didesain untuk menghasilkan listrik, memproduksi bahan baku industri kimia, maupun

membuat bahan bakar sintetis sekaligus

3.2 Saran

Lebih perdalam lagi dalam mempelajari terutama pengolahan batubara, agar dapat

memanfaatkan batubara menjadi bahan bakar yang mempunyai efisiensi dan nilai ekonomis

yang tinggi.

DAFTAR PUSTAKA

Arnold, M. St. J., Gale J.J., Laughlin, M.K., Can. J., Chemical Engineering, 1992, 70 (4), 991

Gururajan, V.S., Agarwal, P.K., Agnew, J.B., Chemical Engineering Res. Des., 1992, 70

(A3), 211.

Li, B., Fer and Cat., Chinese Journal of Chemical Engineering, 1990, 3, 63

Raharjo, BS. 2007. Jurnal Teknologi,” Gasifier Batubara Unggun Bergerak (Moving–Bed)

Dilengkapi Pipa Hisap (Draft Tube)”.

Takarada, T., Sasaki , J., Ohtsuka, Y., Tamai, Y., Tomita, A., Industrial. Engineering.

Chemical Res., 1987, 26 (3), 627.