BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Permintaan minyak dunia diprediksi terus meningkat seiring dengan

pertambahan jumlah penduduk dan peningkatan kegiatan perekonomian. Hal

tersebut berdampak pada kenaikan harga minyak dunia. Menurut Dewan Energi

Internasional (IEA), pertumbuhan permintaan minyak dunia tahun 2012 sebesar

900.000 barel per hari. Pada Agustus 2012 IEA memperkirakan permintaan

minyak global pada tahun 2013 akan berada pada angka 90,5 juta barel per hari

(www.iea.org).

Sementara itu, kebutuhan minyak di Indonesia juga meningkat. BP Migas

memperkirakan pada tahun 2013 kebutuhan BBM di Indonesia ditaksir mencapai

1,3 juta kiloliter (KL), sementara produksi BBM di Indonesia kurang dari 540.000

barel per hari. Untuk mencukupi kebutuhan minyak dalam negeri, Indonesia harus

mengimpor sekitar 500.000 barel per hari (www.bp.com). Fenomena tersebut

tidak terlepas dari ketersediaan minyak yang semakin menipis, mengingat minyak

bumi merupakan sumber daya alam yang bersifat unrenewable. Oleh karena itu,

diperlukan terobosan penting untuk menjaga ketahanan energi guna menyokong

pemba-ngunan secara berkesinambungan.

Peningkatan penggunaan bahan bakar fosil juga memicu meningkatnya

pencemaran udara yang disebabkan oleh emisi gas buang kendaraan bermotor

maupun sektor industri. Emisi gas buang yang berlebih tersebut, terutama gas CO2

dapat mengakibatkan global warming, dan gas NOx maupun SOx juga berpotensi

mengakibatkan hujan asam yang dapat mengganggu keseimbangan lingkungan.

Dalam rangka menghemat dan mengupayakan sustainable energy, maka

pemerintah mendukung pengembangan diversifikasi energi, yaitu melalui

pengembangan energi alternatif yang salah satunya bersumber dari energi fosil

inkonvensional. Pengembangan riset energi inkonvensional yang bersifat

renewable merupakan pilihan yang strategis dan berdimensi jangka panjang

karena upaya pengembangan energi inkonvensional didukung oleh kekayaan

sumber daya alam Indonesia yang melimpah.

Kawasan pesisir dan lautan di Indonesia memiliki potensi energi

melimpah yang renewable dan tidak menimbulkan pencemaran lingkungan yaitu

metana hidrat. Metana hidrat terbentuk di dasar laut. Bakteri dalam endapan di

dasar air laut memakan material organik dan menghasilkan gas metana. Pada

kondisi tekanan tinggi dan suhu rendah, metana membentuk metana hidrat.

Cadangan metana hidrat di Indonesia sangat melimpah. Hasil penelitian

menunjukkan jumlah metana hidrat yang terdapat di daerah perairan sebelah

Selatan Sumatra Selatan, Selat Sunda dan selatan perairan Jawa Barat kurang

lebih 17.7 x 1012 m3 (625.4 triliun cubic feet), sedangkan jumlah cadangan yang

terdapat di laut Sulawesi kurang lebih 6.6 x 1012 m3 (233.2 triliun cubic feet).

Total cadangan metana hidrat di Indonesia sebesar 858,6 Tcf. Sebagai

perbandingan, besarnya cadangan gas Alam yang terdapat di Natuna adalah

sebesar 222 tcf (Penelitian tim BPPT, unpublished).

Gambar 1.1 Cadangan Metana Hidrat di Dunia

(Traufetter, 2008)

Metana hidrat (CH4. 5 ¾ H2O) lebih padat dari gas alam. Untuk 1 meter

kubik gas hidrat akan melepaskan 164 m3 gas alam/ metan pada suhu 25o C dan

tekanan 1 atm (suhu dan tekanan udara bebas), sehingga diperkirakan cadangan

energi tersebut tidak akan habis dalam kurun waktu 800 tahun (Soesilo, 2008).

Dalam 1 m3 metana hidrat ini, volume yang ditempati oleh metana sebesar 0,2 m3,

sedangkan sisanya sebesar 0,8 m3 terisi oleh air (Makogon et al., 2007). Volume

164 m3 gas metana pada suhu 25oC dan tekanan 1 atm ini setara dengan volume

4,26 m3 gas metana pada kondisi pembentukan metana hidrat, yaitu pada suhu

2,5oC tekanan 32,04.

Fenomena terbentuknya metana hidrat bisa diadopsi dalam teknologi

penyimpanan gas metana untuk bahan bakar. Metana hidrat ini merupakan metode

alternatif penyimpanan gas metana karena biayanya murah dan lebih aman

daripada metode penyimpanan gas metana sebelumnya. Sebelum dikembangkan

metana hidrat, gas metana disimpan dengan cara dua metode. Cara yang pertama,

CH4 disimpan pada suhu kamar dan tekanan yang sangat tinggi (compressed

natural gas) dengan kisaran 200-250 bar sehingga sangat tidak ekonomis karena

membutuhkan multi-stage compression dan berpotensi menimbulkan ledakan jika

penanganan dan kualitas bejana penyimpannya tidak memenuhi standar. Metode

kedua adalah dengan mencairkan gas CH4 pada suhu di bawah -162ºC sebagai

Liquified natural gas (LNG) dengan menggunakan sistem cryogenic sehingga

sistem ini tidak murah. Metode yang dikembangkan saat ini untuk mengatasi

masalah tersebut adalah penyimpanan gas metana dalam bentuk metana hidrat

pada media berpori .

Upaya pemanfaatan energi fosil inkonvensional metana hidrat masih

dalam tahap penelitian karena teknologi eksplorasinya rumit. Dalam melakukan

eksplorasi, perlu mengetahui karakteristik dan proses terjadinya metana hidrat.

Permasalahan yang muncul adalah menjaga kondisi stabil dari metana hidrat.

Metana hidrat stabil pada temperatur rendah dan tekanan tinggi. Proses

pengeboran sering kali menyebabkan perubahan tekanan dan temperatur sehingga

gas metana terlepas atau bermigrasi ke tempat lain. Dengan begitu perlu adanya

penelitian lebih lanjut mengenai karakteristik dari metana hidrat sehingga kita bisa

memanfaatkan metana hidrat menjadi sumber energi alternatif yang murah dan

aman .

Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa penyimpanan gas metana

dengan penjerapan dalam material berpori merupakan suatu teknologi yang

menjanjikan karena lebih aman dan merupakan metode yang efisien (Dai, 2009).

Karbon berpori menjadi salah satu material yang menarik sebagai media

penyimpanan metana karena karbon berpori memiliki luas permukaan internal

yang besar, sebagai alat penjerap, dan harga yang rendah (Talu, 1992). Selain itu

karbon berpori memiliki kelebihan diantaranya bersifat sangat hydrophobic, tahan

terhadap lingkungan yang asam maupun basa, dan strukturnya stabil pada suhu

tinggi dan memiliki karakteristik permukaan yang bersifat non polar (Yang,2003).

Penelitian yang dilakukan oleh Yunanto (2012) menunjukkan bahwa kapasitas

penjerapan metana pada karbon berpori basah (dalam bentuk hidrat) jauh lebih

besar dibandingkan dengan karbon berpori kering. Sifat karbon berpori yang

hydrophobic sangat menguntungkan dalam pembentukan metana hidrat. Hal ini

karena air tidak membasahi permukaan, tetapi air membentuk droplet sehingga

memperluas kontak bidang antar air dan gas metana. Semakin besar luas

permukaan kontak maka semakin banyak metana hidrat yang terbentuk.

Pada penelitian ini, akan dilakukan tinjauan termodinamika perilaku

pembentukan metana hidrat pada media karbon berpori. Tinjauan termodinamika

ini perlu dilakukan untuk memprediksi respon dari sistem metana hidrat terhadap

pengaruh eksternal, seperti perubahan pada tekanan dan suhu .

1.2 Keaslian Penelitian

Dari hasil studi pustaka yang telah dilakukan, penelitian tentang tinjauan

termodinamika proses pembentukan metana hidrat pada media karbon berpori

RPF-EG2 belum pernah dilakukan. Penelitian yang pernah dilakukan yang

terdapat dalam literatur adalah mengenai prediksi termodinamika dari stabilitas

metana hidrat dan kelarutan metana di laut (Duan,2007,2011), penelitian tentang

kesetimbangan metana hidrat pada media pasir silika dengan berbagai ukuran

(Sung et al.,(2008), Pinnelli et al.,(2012), Zang et al.,(2012), dan penelitian

tentang morfologi pembentukan metana hidrat pada media berpori (Babu et

al.,2013).

1.3 Manfaat Penelitian

1. Bagi ilmu pengetahuan, diharapkan dapat memberikan konstribusi

informasi tentang metana hidrat sebagai energi alternatif inkonvensional

yang ramah lingkungan.

2. Bagi bangsa dan negara, menjadi penunjang diversifikasi dalam rangka

menghemat dan dapat mengupayakan sustainable energy melalui

pengembangan energi alternatif yang salah satunya bersumber dari energi

fosil inkonvensional.

1.4 Tujuan Penelitian

Tujuan umum dari penelitian ini adalah memprediksi respon dari sistem

pembentukan metana hidrat dalam media karbon berpori terhadap pengaruh

eksternal seperti perubahan tekanan dan suhu. Sedangkan tujuan khusus dari

penelitian ini adalah memperoleh model persamaan kesetimbangan proses

terbentuknya metana hidrat pada suhu dan tekanan tertentu dalam media karbon

berpori .