COAL BED METHANE (CBM)

Coal Bed Methane (CBM) adalah gas metana yang terkandung dalam lapisan batubara di bawah

permukaan, hasil produk dari proses coalification selain air dan batubara itu sendiri.

Coal seam gas dapat dibedakan mejadi dua macam :

1. Coal Bed Methane adalah gas methane yang terdapat dalam batubara dan belum tersentuh oleh kegiatan

apapun.

2. Coal Mine Gas adalah gas methane yang menyertai kegiatan penambangan batubara terutama pada

tambang bawah tanah.

SEJARAH CBM

Coalbed Methane (CBM) merupakan hasil produk dari proses coalification selain air dan batubara itu

sendiri. Coalification adalah proses pembentukan batubara (dan produk sampingan berupa air dan gas) dari

akumulasi peat yang tertimbun di bawah permukaan pada temperatur tertentu dan waktu yang lama. Gas hasil

produk dari proses coalification didominasi oleh metana dengan kandungan lebih dari 90% sisanya adalah

karbon dioksida dan nitrogen. Proses coalification tersebut dibagi dalam beberapa coal rank sesuai tahapan

prosesnya menjadi Lignite, Sub Bituminous, Bituminous, Anthracite dan Graphite. CBM akan dapat

diproduksikan dengan baik pada coal rank Sub Bituminous Bituminous karena memiliki komposisi dan

kandungan air dan gas yang sesuai.

Gambar 1. Coalification (Sumber : Kentucky Geological Survey)

Gambar 2. Coal formed (sumber : medco energy)

Sejak awal tahun 1980 an produksi gas methane mengalami kenaikan, dan saat ini coal bed methane

sebagai cadangan energi yang sangat penting, karena bila gas ini dibakar sangat bersih dari terbentuknya emisi

sehingga tidak mengotori lingkungan. Bila dibandingkan dengan emisi yang dihasilkan dari proses pembakaran

batubara, maka pada pembakaran batubara akan menghasilkan emisi yang berupa gas maupun padatan ( abu

terbang dan abu dasar ).

POTENSI CBM DI INDONESIA

Potensi cadangan (resources) CBM dunia sangat besar yang tersebar terutama di Rusia, Canada, China,

Amerika Serikat, Australia, dan Indonesia di urutan keenam. Beberapa negara bahkan telah sukses

memproduksi dan memanfaatkan CBM sebagai bahan bakar yang ramah lingkungan karena telah

memanfaatkan gas metana yang merupakan salah satu kandungan gas yang dapat menyebabkan kerusakan

lapisan ozon apabila menguap bebas. Selain itu pula dengan pemanfaatan CBM akan meningkatkan keamanan

para pekerja pertambangan batubara lapisan dalam karena akan mengurangi kadar metana yang memiliki sifat

mudah terbakar dan beracun sehingga mengganggu pernapasan para pekerja pertambangan.

Gambar 3. Negara dengan cadangan dan produksi batubara terbesar di dunia (sumber : BP statistical Review of World energy 2007)

Gambar 4. Potensi CBM Dunia (Sumber : coalbedmethane.wordpress.com/modified from BIPartner)

Indonesia, menurut penelitian Advance Resource International Inc. (ARI) bersama dengan DitJen

Migas memiliki potensi cadangan (resource) CBM sebesar 453 TCF yang terbagi ke dalam 11 cekungan di

Pulau Sumatera, Kalimantan, Jawa dan Sulawesi. Potensi besar CBM Indonesia tersebut hampir setara dengan

potensi Gas Bumi Indonesia yaitu sebesar 507 TCF (Trillion Cubic Feet) dengan cadangan terbukti sebesar 112

TCF. Hasil produk CBM diproyeksikan akan memenuhi kebutuhan sumber energi Indonesia dan menunjang

program Kebijakan Energi Nasional (KEN) yang tertuang dalam KepPres No. 5 tahun 2006 dengan fokus

meningkatkan sumber energi baru dan terbarukan serta secara bertahap mengurangi penggunaan dan

ketergantungan Minyak dan Gas Bumi sebagai sumber energi Indonesia.

Gambar 5.Potensi CBM di Indonesia (Sumber : coalbedmethane.wordpress.com)

Gambar 6. Target of energy mix (Sumber : http://coalbedmethane.wordpress.com/tag/potensi/)

PROSES PEMBENTUKAN CBM

Coal Bed methane adalah kumpulan gas metana yang terakumulasi dan bersumber di batubara. Coal

Bed methane merupakan salah satu dari coal bed gas, karena gas yang terkandung dalam batu bara tidak hanya

metana, akan tetapi terdapat karbon dioksida, ethana, dan nitrogen. Selama proses, gas-gas ini akan

terperangkap dalam batu bara. Proses pembentukan gas ini tebagi dua, yaitu secara thermogenesis dan

biogenesis

Gambar 7. Target of energy mix

1. Biogenesis, merupakan proses terbentuknya coal bed methane yang diakibatkan dari aktivitas

mikroorganisme pengurai ( bakteri ) selama proses pembatubaraan. Proses ini biasanya terjadi pada fasa

awal pembatubaraan ( beberapa sumber mengatakan terjadi pada fase akhir pembatubaraan). Metana

dapat terbentuk akibat penguraian mikroorganisme pada lapisan yang dekat dengan permukaan. Ketika

lapisan semakin dalam, maka tekanan dan temperatur semakin tinggi, maka jumlah mikroorganisme

akan semakin sedikit sehingga proses ini hanya terjadi pada proes dekat dengan permukaan.

2. Thermogenesis, merupakan proses terbentuknya coal bed methane yang diakibatkan dari tekanan yang

tinggi dan pembebanan selama proses pembatubaraan. Gas metana pada CBM juga dihasilkan dari

penguraian jasad organik sama hal nya dengan minyak dan gas pada umumnya. Tekanan dan

temperatur akan mengurai jasad organik menjadi senyawa-senyawa hidrokarbon, pada kasus CBM,

senyawa-senyawa hidrokaron yang terbentuk adalah berfasa gas. Gas ini kemudian akan terbentuk dan

berada pada celah-celah batu bara atau terlarut dalam air. Gas dalam keadaan ini disebut gas bebas.

Selama proses pembatubaraan, proses pembentukan gas juga akan berlangsung. Gas yang terbentuk akan

terakumulasi pada bagian batu bara matrix coal, coal sem. Gas akan terperangkap pada lapisan batu bara akibat

tekanan. Gas yang terbentuk akan terakumulasi karena sifat batu bara yang absortif. Gas akan terabsorsi pada

molekul-molekul batubara (batu bara memiliki micropores pada permukaannya). Tekanan air dan batu (

tekanan hidrostatik atau lithostatic) pada sekililing batubara akan menyebabkan gas tertahan dalam lapisan batu

bara selama proses pembatubaraan. Permukaan batu bara yang luas ( permukaan berpori ) dapat menyimpan

gas methane sampai 7 kali volume batu bara nya sendiri.

EKSPLORASI CBM

1. Mengumpulkan data seismik

Seismik adalah metode yang membantu kita dalam memahami apa yang ada di bagian bawah

permukaan bumi. Dalam kaitannya dengan CBM, data seismik bertujuan menentukan lokasi terbaik

untuk drilling di atas area yang paling berpotensi menghasilkan CBM. Aktivitas seismik membutuhkan

izin dari regulator. Di Indonesia, daerah yang prospek menghasilkan CBM antara lain Sumatra Selatan

dan Kalimantan Timur. Namun kita tidak bisa mengatakan bahwa semua daerah di Sumatra Selatan dan

Kalimantan Timur tersebut menghasilkan CBM di bagian bawah permukaannya. Dibutuhkan proses

pengumpulan data seismik untuk memastikan daerah mana yang memang prospek menghasilkan CBM.

2. Membangun area sumur

Setelah izin diperoleh, kita dapat membangun area sumur. Area ini terdiri dari unit-unit dan peralatan

yang dibutuhkan dalam proses drilling dan pengambilan CBM.

3. Mendrill sumur

Ada dua pilihan drilling yang dapat dilakukan : drilling secara konvensional atau drilling secara

horziontal. Drilling secara konvensional untuk CBM sama seperti drilling yang dilakukan untuk

memperoleh gas alam, bertujuan agar memberi jalur bagi fluida (air) dipompakan ke bawah untuk

menghasilkan retakan-retakan pada batu bara sehingga dapat menghasilkan CBM. Drilling secara

horizontal adalah modifikasi dari drilling vertikal, dimana pada tahap awal drilling dilakukan secara

vertikal lalu setelah mencapai lapisan batubara drilling dilakukan secara horizontal sehingga retakan-

retakan yang dihasilkan pada lapisan ini menjadi lebih banyak dan akan menghasilkan gas CBM yang

lebih banyak pula.

Gambar 8. Proses Drilling CBM

4. Hydraulic Fracturing

Permeabilitas batu bara sangat rendah yaitu antara 0.1-30 milidarcy. Dari sifat mekanisnya, batu bara

merupakan material yang mempunyai modulus yang rendah dan tidak dapat menahan stress terlalu

besar tanpa adanya retakan. Oleh karena itu, kita memanfaatkan fluida perekah (contohnya air) untuk

memberikan tekanan dan membuat retakan-retakan pada batu bara. Fluida perekah akan diinjeksikan ke

bagian bawah permukaan pada laju dan tekanan yang sangat tinggi. Ketika tahanan terhadap air yang

diinjeksikan meningkat, tekanan dalam sumur injeksi akan meningkat sampai pada tahap dimana terjadi

tekanan breakdown pada batuan. Terjadi peningkatan permeabilitas akibat retakan sehingga

mempermudah aliran dan ekstraksi CBM dari batubara.

memproduksi dan memanfaatkan CBM sebagai bahan bakar yang ramah lingkungan karena telah

memanfaatkan gas metana yang merupakan salah satu kandungan gas yang dapat menyebabkan kerusakan

lapisan ozon apabila menguap bebas. Selain itu pula dengan pemanfaatan CBM akan meningkatkan keamanan

para pekerja pertambangan batubara lapisan dalam karena akan mengurangi kadar metana yang memiliki sifat

Metana dalam batubara terbagi dua, metana bebas (free) dan metana yang teradsorp pada batu bara itu

sendiri. Presentase metana bebas hanya sekitar 9% dan sebagian besar teradsorpsi. Maka dari itu

metana yang teradsorp tersebut harus bisa terdesorpi terlebih dahulu baru bisa kita ekstrak. Setelah

proses injeksi air, air akan dipompakan kembali ke atas sehingga tekanan di bawah permukaan

menurun dan menyebabkan batu bara akan mendesorpsi metana. Fluida yang diinjeksikan dan

dipompakan pada proses hydraulic fracturing ini dapat berupa cairan murni (air, minyak, asam) maupun

dalam bentuk gel. Dari beberapa literatur disebutkan bahwa jumlah fluida perekah yang dibutuhkan

untuk hydraulic fracturing CBM antara 50.000-350.000 gallon.

5. Membangun jalur pipa gas metana

Setelah sumur selesai dibuat dan rekahan yang dihasilkan sudah banyak, sekarang kita sudah siap untuk

memproduksi gas metana. Jalur pipa akan dipasang terintegrasi dengan sistem untuk mengambil gas

metana dari sumur lalu mentransportasikannya. Gas metana yang diperoleh dari batu bara lebih murni

dan tidak membutuhkan proses-proses lanjutan yang lebih rumit karena tidak tercampur dengan

komponen hidrokarbon lain seperti etana, propana dan lainnya. Biasanya gas metana dari batubara

hanya tercampur dengan air perekah. CBM juga mempunyai energy value sedikit lebih tinggi

dibandingkan gas alam. Gas metana dapat digunakan untuk menghasilkan listrik, panas di rumah, atau

sumber energi lainnya.

PRODUKSI CBM

Di dalam lapisan batubara banyak terdapat rekahan (cleat), melalui rekahan itulah air dan gas mengalir di

dalam lapisan batubara. Adapun bagian pada batubara yang dikelilingi oleh rekahan itu disebut dengan matriks

(coal matrix), tempat dimana kebanyakan CBM menempel pada pori-pori yang terdapat di dalamnya. Dengan

demikian, lapisan batubara pada target eksplorasi CBM selain berperan sebagai reservoir, juga berperan

sebagai source rock.

Gambar 9. Proses Produksi CBM

CBM bisa keluar (desorption) dari matriks melalui rekahan, dengan merendahkan tekanan air pada target

lapisan. Untuk memperoleh CBM, sumur produksi dibuat melalui pengeboran dari permukaan tanah sampai ke

lapisan batubara target. Karena di dalam tanah sendiri lapisan batubara mengalami tekanan yang tinggi, maka

efek penurunan tekanan akan timbul bila air tanah di sekitar lapisan batubara dipompa (dewatering) ke atas.

Hal ini akan menyebabkan gas metana terlepas dari lapisan batubara yang memerangkapnya, dan selanjutnya

akan mengalir ke permukaan tanah melalui sumur produksi tadi. Selain gas, air dalam jumlah yang banyak juga

akan keluar pada proses produksi ini.

NATURAL GAS PROCESSING

Natural Gas Processing adalah proses industri yang kompleks dirancang untuk membersihkan gas alam mentah

dengan memisahkan kotoran dan berbagai non-metana hidrokarbon dan cairan untuk menghasilkan dry natural

gas. daerah. Minyak dan gas alam sering ditemukan bersama-sama dalam reservoir yang sama. Gas alam yang

diambil dari tambang batu bara dan tambang (coalbed methane), pada dasarnya campuran dari sebagian besar

metana dan karbon dioksida (sekitar 10 persen).

Pada proses pengolahan, kontaminan akan dihilangkan dan hidrokarbon yg lebih berat akan diolah lagi untuk

keperluan komersial lainnya. Untuk alasan ekonomi, beberapa pabrik pengolahan mungkin harus dirancang

untuk menghasilkan produk setengah jadi. Biasanya mengandung lebih dari 90 persen metana murni dan lebih

kecil jumlah etana nitrogen, karbon dioksida, dll. Hal ini dapat diproses lebih lanjut di pabrik hilir atau

digunakan sebagai bahan baku untuk pembuatan bahan kimia.

Diagram Alur dari Sebuah Proses Pengolahan Gas Alam

Tahap 1, 2 dan 3 adalah tahapan utama dari proses pengolahan gas

Tahapan proses berdasarkan flow diagram

1. Gas alam mentah berasal dari beberapa sumur yang berdekatan, dikumpulkan dan proses pengolahan

pertama yang terjadi adalah proses menghilangkan kandungan air dan gas alam kondensat. Hasil

kondensasi biasanya dialirkan kilang minyak dan air dibuang sebagai waste water.

2. Gas alam mentah kemudian dialirkan ke pabrik pengolahan di mana pemurnian awal biasanya

menghilangkan kandungan asam (H2S dan CO2). Proses yang dipakai pada umumnya adalah Amine

Treating yang biasa disebut Amine Plant

3. Proses berikutnya adalah untuk menghilangkan uap air dengan menggunakan proses penyerapan dalam

trietilen glikol cair (TEG)

4. Proses berikutnya adalah untuk mengubah menjadi fase gas alam cair (NGL) yang merupakan proses

paling kompleks dan menggunakan pabrik pengolahan gas modern.

Gas produksi yang berasal dari sumur akan dialirkan melalui flowline menuju header satelit. Header memiliki

fungsi untuk memisahkan aliran gas berdasarkan tekanan gas tersebut dari berbagai sumur. Di satelit tersebut,

beberapa aliran flowline dari sumur-sumur terdekat akan dikumpulkan berdasarkan tekanan masing-masing

sumur dan akan dialirkan menuju Central Processing Area melalui trunkline yang telah tersedia. Dari trunkline

tersebut, akan dikumpulkan oleh manifold. Berikutnya, gas tersebut akan di proses lanjut, seperti separasi,

kompresi, dan dehidrasai, hingga menghasilkan dry gas sehingga dapat dikirim ke konsumen melalui pipeline.

Untuk memenuhi spesifikasi pasar, Gas yang diharapkan selain dry gas adalah sweet gas, sehingga kandungan

sulfur dan karbondioksida harus dihilangkan melalui proses sweetening atau Amine Treating yang biasa

disebut juga Amine Plant. Selain itu, kadar air dalam gas perlu diturunkan kembali akibat dari proses separasi

yang dilakukan tidak dapat memenuhi spesifikasi tersebut. Selain itu, dengan kadar air yang tinggi, gas yang

mengalir dapat memicu terjadinya korosi, erosi, dan pembentukan hidrat dimana menjadi sumber masalah

untuk proses produksi secara keseluruhan. Unit dehidrasi ini menggunakan prinsip absorber menggunakan

absorben TE Glycol. Unit ini terdiri dari glycol contactor (V-5300, V-5400, V-5500), glycol/glycol heat

exchanger, gas/glycol heat exchanger, glycol skimmer, glycol filter,glycol charcoal filter, dan glycol

reconcentrator. Umpan dari unit ini adalah gas keluaran dari kompresor MP. Proses penyerapan ini terjadi di

dalam kontaktor yang berupa vessel sehingga gas dan glikol kering bertemu dan menyerap air yang terdapat

dalam gas tersebut. Sehingga didapatkan gas metana yang sesuai spesifikasi dan bisa diproses lebih lanjut

seperti di liquefaction untuk dipasarkan.

APLIKASI CBM

Produksi gas dari CBM diharapkan dapat membantu Indonesia menaikkan kemunduran produksi gas

karena Indonesia merupakan negara penghasil CBM kedua terbesar setelah China, dengan total potensial 453

trillion cubic feet. Studi menunjukkan bahwa negara yang memiliki CBM lebihdari 453 trillion cubic feet,

sumbernya dua kali dari natural gas. Gas metana terbentuk di dalam batubara melalui dua proses yaitu

thermogenic gas dan biogenic gas sekunder. Dalam hal ini CBM yang paling dicari untuk eksplorasi adalah

yang terbentuk secara thermogenic. Thermogenic gas terbentuk secara alami melalui proses pembatubaraan

(coalification process) yang merubah humic organic material menjadi batubara. Gas tersebut termasuk metana,

CO2, dan bisa juga etana dan propane. Sedangkan biogenic gas sekunder terbentuk pada masa geologi saat ini

melalui mikroorganisme anaerobic yang terbawa dalam system air bawah tanah yang aktif setelah proses

pembatubaraan selesai. Baik thermogenic maupun biogenic metana secara fisik diadsorpsi sebagai lapisan

monomolecular pada lapisan permukaan dari pori-pori di dalam matrix batubara.

CBM ini dapat dipakai untuk kebutuhan gas pada umumnya. Diagram alir penggunaan gas metana yang

berasal dari batu bara ini ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Gambar 11. Diagram Alir Aplikasi CBM

Dari gambar diatas, dapat kita lihat bahwa CBM digunakan untuk berbagai macam, yaitu :

Sebagai feed gas (gas masukan bahan dasar) pada pembuatan LNG

Distribusi melalui pipa untuk konsumsi rumah tangga

Sebagai penggerak dan bahan bakar generator listrik.

CBM sebagai feed gas LNG

Gas yang dihasilkan dalam CBM 95% adalah metana. Metana biasanya digunakan dalam proses

industri kimia sebagai bahan baku pilihan untuk produksi hidrogen, metanol, asam asetat, dan anhidrida asetat.

Ketika digunakan untuk memproduksi salah satu bahan kimia ini, metana adalah pertama dikonversi menjadi

gas sintesis, campuran karbon monoksida dan hidrogen dengan steam reforming. Untuk mempermudah

distribusi gas metana, biasanya gas metana diangkut sebagai cairan atau biasa disebut Liquified Natural Gas

(LNG). Ketika dalam bentuk cairan, metana akan lebih berat daripada udara karena gas metana yang

didinginkan akan mempunyai massa jenis yang lebih besar. Metana yang berada pada suhu ruangan biasa akan

lebih ringan daripada udara.

CBM di distribusi melalui pipa untuk konsumsi rumah tangga

Di banyak kota, contohnya di Balikpapan, Kalimantan Timur, metana dari batu bara (CBM) dialirkan

melalui pipa ke rumah-rumah dan digunakan untuk pemanas rumah dan kebutuhan memasak. Metana yang

dialirkan di rumah ini biasanya dikenal dengan gas alam. Gas alam mempunyai kandungan energi 39

megajoule per meter kubik, atau 1.000 BTU per kaki kubik standar.

CBM sebagai penggerak dan bahan bakar generator listrik

Metana adalah salah satu bahan bakar yang penting dalam pembangkitan listrik, dengan cara

membakarnya dalam gas turbin atau pemanas uap. Jika dibandingkan dengan bahan bakar fosil lainnya,

pembakaran metana menghasilkan gas karbon dioksida yang lebih sedikit untuk setiap satuan panas yang

dihasilkan. Panas pembakaran yang dihasilkan metana adalah 891 kJ/mol. Jumlah panas ini lebih sedikit

dibandingkan dengan bahan bakar hidrokarbon lainnya.Sementara itu karakteristik CBM banyak kemiripan

dengan gas alam pada umumnya. Oleh sebab itu kemungkinan besar untuk pemanfaatan CBM sebagai bahan

bakar Satuan Pembangkit Diesel (SPD).

Peraturan Presiden Republik Indonesia No. 5 Tahun 2006 tentang Kebijakan Energi Nasional

menekankan bauran energi yang direncanakan dari tahun 2006 untuk batu bara 16% menjadi 33% pada tahun

2025, mempunyai konsekuensi bahwa penggunaan batu bara harus ditingkatkan sebagai sumber energi primer

antara lain gasifikasi batu bara dan pemanfaatan Coal Bed Methane(CBM). Konversi dari BBM ke bahan bakar

gas (gas alam) telah dilaksanakan pada beberapa Satuan Pembangkit Diesel (SPD) yang dimiliki PLN

diantaranya PLTD Payo Selincah 6 x 5.218 kW.

Gambar 12. CBM menjadi Listrik

Peraturan Presiden Republik Indonesia No. 5 Tahun 2006 tentang Kebijakan Energi Nasional

menekankan bauran energi yang direncanakan dari tahun 2006 untuk batu bara 16% menjadi 33% pada tahun

2025, mempunyai konsekuensi bahwa penggunaan batu bara harus ditingkatkan sebagai sumber energi primer

antara lain gasifikasi batu bara dan pemanfaatan Coal Bed Methane(CBM). Konversi dari BBM ke bahan bakar

gas (gas alam) telah dilaksanakan pada beberapa Satuan Pembangkit Diesel (SPD) yang dimiliki PLN

diantaranya PLTD Payo Selincah 6 x 5.218 kW.

Gambar 12. CBM menjadi Listrik

DAFTAR PUSTAKA

Bali Post. 2009. Indonesia Ambisi Jadi Negara Pertama Pengembang ''CBM to

LNG''http://www.balipost.com/mediadetail.php?module=detailberita&kid=32&id=25158

Prasetya, Lukas Adi. 2011.Indonesia bisa produksi LNG berbahan

CBM.http://bisniskeuangan.kompas.com/read/2011/04/02/15392096/Indonesia.Bisa.Produksi.LNG.Be

rbahan.CBM

Robby. 2013. Vico Indonesia Resmikan Pemanfaatan Gas CBM

Kelistrikan.http://humas.kutaikartanegarakab.go.id/read/news/2013/7023/vico-indonesia-resmikan-

pemanfaatan-gas-cbm-kelistrikan.html

Rovicky. 2010. Sumber Daya Gas Alam 2. http://rovicky.wordpress.com/2010/07/27/sumberdaya-gas-alam-2-

cbm/

Wirasangka, Putu. 2010. Kajian Pemanfaatan Gas Metana Batubara (Coal Bed Methane/CBM) Sebagai

Bahan Bakar Satuan Pembangkit Diesel.http://pln-research.blogspot.com/2011/08/kajian-

pemanfaatan-gas-metana-batubara.html

Working area CBM http://www.wkmigas.com/about-working-area/about-wk-cbm/