TEKNOLOGI GASIFIKASI BATU BARA

Gasifikasi adalah suatu proses perubahan bahan bakar padat secara termokimia

menjadi gas. Pada saat ini gasifikasi batu bara digunakan sebagai cara alternatif

pengganti bahan bakar minyak. Salah satunya karena udara yang diperlukan lebih rendah

dari udara yang digunakan untuk proses pembakaran bahan bakar minyak.

A. Sejarah Perkembangan Gasifikasi

Gasifikasi batu bara pertama kali diusulkan untuk dijadikan cara alternatif oleh

presiden Amerika Serikat Jimmy Carter pada tahun 1970. Proyek tersebut termasuk

dalam program Synthetic Fuels Corporation. Usulan itu muncul ketika itu karena pada

tahun 1970 harga minyak yang diimpor terus-menerus mengalami peningkatan. Alasan

lain adalah karena gasifikasi batu bara lebih ramah lingkungan dibandingkan dengan

pembakaran minyak. Namun pada tahun 1980an proyek itu mengalami kendala karena

pada tahun 1980 harga bahan bakar minyak mengalami penurunan.

Gasifikasi masih berkembang sampai dengan saat ini. Pada tahun 2009 pabrik

gasifikasi batu bara dibangun di The Great Plains di kota Beulah, Amerika Serikat, dan

berhasil memproduksi gas alam serta mengurangi emisi karbon.

B. Prinsip Kerja Umum

1. Proses Fisika

Beberapa proses fisis yang terjadi pada gasifikasi adalah sebagai berikut:

a. Pemanasan, yaitu proses penambahan batu bara dengan oksigen dan uap air,

kemudian dipanaskan/dikompresi sampai suhunya tinggi.

b. Pengeringan, yaitu pelepasan uap air dari padatan batu bara.

c. Pemanasan lanjut: Batu bara dipanaskan kembali sampai suhunya sangat tinggi.

d. Devolatilisasi, yaitu pengeluaran volatil (senyawa dengan struktur benzena) yang

terdapat pada batu bara sampai hanya tersisa arang saja.

e. Pembakaran arang agar tidak ada lagi udara yang tersisa.

2. Proses Kimia

Selama reaksi, oksigen (O2) mengoksidasi air (H2O) dari batu bara dan menghasilkan

karbon dioksida (CO2), karbon monoksida (CO), uap air (H2O), dan gas hidrogen

(H2). Reaksi tersebut dapat ditulis sebagai berikut:

3C + O2 + H2O → H2 + 3CO

C. Spesifikasi

Berikut ini adalah dua komponen penting pada proses gasifikasi:

1. Gasifier

Ada 4 tipe gasifier, yaitu:

a. Counter current fixed bed gasifier: Terdiri dari bahan bakar karbon yang dasarnya

tetap. Uap, oksigen, dan/atau udara mengalir melalui konfigurasi counter-

currentnya.

b. Co-current fixed bed gasifier: Mirip dengan tipe counter current namun gasnya

mengalir di dalam konfigurasi co-currentnya.

c. Fluidized bed reactor gasifier: Bahan bakar difluidisasi (dilewatkan oleh fluida

tertentu) di dalam oksigen dan uap air.

d. Entrained flow gasifier: Bahan bakar cair digasifikasi dengan oksigen (udara)

pada aliran co-current.

2. Combustor: Fungsinya sama dengan combustor pada komponen pembangkit listrik

tenaga uap, hanya saja pada gasifikasi combustor dihubungkan langsung dengan

produk hasil gasifikasi.

D. Perkembangan Teknologi Gasifikasi

Perkembangan terbaru gasifikasi saat ini adalah dengan ditemukannya sistem

Integrated Gasification Combined Cycle (IGCC). IGCC merupakan suatu sistem

teknologi yang mengubah batu bara menjadi gas, yang lebih tepatnya ialah gas sintesis

(syngas). IGCC selanjutnya menghilangkan pengotor yang terdapat pada batu bara

sebelum di bakar dan dapat mengubah polutan-polutan menjadi suatu re-usable produk

sampingan. Hal ini menyebabkan berkurangnya emisi sulfur dioksida, raksa dan partikel-

partikel lainnya. Kalor yang dibuang dari ruang pembakaran dan pembangkit utama akan

dialihkan ke suatu steam cycle, atau bisa juga seperti dialihkan ke combined cycle gas

turbine. Pengalihan ini juga berdampak pada peningkatan efisiensi yang cukup tinggi

dibandingkan dengan batu bara yang di-pulverized. Akibat dari tetapnya harga batu bara

dunia pada beberapa tahun, sekitar 50 persen listrik di pasok oleh pembangkit tenaga batu

bara. Dengan munculnya IGCC yang memiliki emisi yang lebih rendah ketimbang

pembangkit tenaga batu bara yang lainnya, maka teknologi ini akan menjadi peranan

penting dalam pasar pembangkit tenaga batu bara sejalan dengan makin ketatnya regulasi

emisi global. Berikut ini adalah diagram siklus IGCC:

E. Potensi Energi

Teknologi gasifikasi batu bara tentunya tidak lepas dari potensi batu bara di seluruh

dunia. Menurut data British Petroleum tahun 2006, cadangan batu bara di dunia masih

cukup untuk 155 tahun kedepan (bandingkan dengan minyak bumi yang akan habis

sekitar 90 tahun lagi, dan gas alam yang akan habis sekitar 48 tahun lagi). Di seluruh

dunia cadangan batu bara sangat banyak dan sangat luas penyebarannya, karena itu

teknologi gasifikasi batu bara masih dapat menjadi alternatif pengganti bahan bakar

minyak dan gas alam.

Sementara itu, menurut data Dewan Energi Dunia, pada tahun 2005 Amerika Serikat

merupakan negara yang memiliki cadangan batu bara terbanyak di dunia yaitu sejumlah

249,99 milyar ton. Sedangkan Indonesia meraih peringkat ke-15 dengan cadangan batu

bara sejumlah 5,37 milyar ton.

F. Potensi Peluang Implementasi di Indonesia

Gasifikasi batu bara di Indonesia sangat berpeluang untuk dijadikan sebagai penghasil

energi alternatif. Diantaranya adalah karena harga batu bara di pasar dunia relatif stabil,

dan aman untuk ditransportasikan dan disimpan (karena batu bara tidak terpengaruh oleh

cuaca). Alasan lain yang mendukung adalah:

a. Produk dari gasifikasi batu bara yang berkalori rendah (sekitar 4500 kkal) dapat

menghasilkan gas bakar sintetis. Selain itu, dapat juga menggunakan batu bara

muda (menurut data sekitar 70% batu bara di Indonesia adalah batu bara muda).

b. Tidak mengandung resiko/bahaya, tidak berbau, dan ramah lingkungan.

Batu bara di Indonesia tersebar dengan luas terutama di Kalimantan Timur (Kutai,

Tarakan), dan Sumatera Selatan. Meskipun begitu, implementasi gasifikasi di Indonesia

masih sangat kurang, karena sebagian besar batu bara langsung dibakar habis dan

dijadikan energi listrik melalui PLTU tanpa digasifikasi. Padahal, batu bara akan lebih

efisien jika dikonversi terlebih dahulu menjadi migas sintetis atau bahan petrokimia

lainnya. Salah satu caranya adalah dengan gasifikasi.

G. Teknik Pengukuran, Instrumentasi, dan Kontrol

Untuk mengontrol proses gasifikasi, sangatlah penting untuk menganalisa aliran gas dari

produk secara terus menerus. Selain aliran gas, flow rate dari inputnya, suhu, dan tekanan

input harus diukur dalam berbabai bagian dari rangkaian gasifikator untuk memastikan

bahwa tekanan dan suhu dari batubara tersebut tidak melebihi yang sudah diperhitungkan.

Variabel-variabel yang harus diperhatikan agar tidak melewati batas adalah:

a) Komposisi dan flow rate dari gas

b) Tekanan balik dari reactor

c) Suhu tempat terjadinya produksi

d) Pengawasan keamanan dan kontrol alarm

Sedangkan variabel yang harus dikontrol terhadap lingkungan adalah:

a) Emisi atmosfir

b) Kondisi air di lingkungan

c) Noises

d) Air tanah

e) Subsidence (pergerakan udara dalam atmosfir)

H. Contoh Perhitungan Sistem Energi

Pada dasarnya konsumsi daya yang dibutuhkan pada suatu proses gasifikasi sangat

tergantung dari unit gasifikasi yang digunakan, karena diameter dari tiap unit gasifikasi

berbeda-beda. Berikut ini adalah tabel konsumsi daya berdasarkan jenis unit

gasifikasinya.

I. Estimasi Biaya Penerapan Sistem Energi

Detail biaya penerapan gasifikasi batu bara dapat dilihat dari tabel berikut ini.

J. Potensi Pasar di Indonesia

a. Letak sumber batu bara: Letak sumber batu bara di Indonesia cukup banyak, yaitu

di sekitar sumatera dan kalimantan. Banyaknya sumber batu bara di Indonesia,

membuat cadangan batu bara tersebut dapat dipergunakan untuk bahan bakar dan

juga dapat digunakan dalam proses gasifikasi batu bara tersebut. Hal ini sangat

mempermudah proses gasifikasi batu bara.

b. Daya yang dihasilkan : Daya yang dihasilkan oleh gasifikasi batu bara cukup

besar, sehingga proses gasifikasi batubara ini berpotensi tinggi dalam

mempengaruhi pasar di Indonesia.

c. Gasifikasi batu bara sangat ramah lingkungan dan hanya menghasilkan sedikit gas

buangan. Karena itu, penggunaan teknologi gasifikasi batu bara sebagai energi

alternatif dapat mengurangi emisi CO2 di Indonesia sehingga dapat mempengaruhi

pasar di Indonesia.

K. Potensi Peluang Implementasi di Indonesia

Gasifikasi batu bara memang menghasilkan energi yang besar dan dapat menjadi

sumber energi jangka panjang yang bagus untuk negara Indonesia. Tetapi gasifikasi batu

bara ini juga mempunya berbagai hambatan. Salah satu hambatan yang dihadapi dalam

pengembangan gasifikasi batubara di Indonesia adalah, investasi yang dibutuhkan untuk

proyek gasifikasi batu bara ini sangatlah besar. Investasi untuk gasifikasi ini besar karena

harga batu bara sangat tinggi. Harga batu bara juga lebih mahal dibandingkan dengan

minyak bumi. Hal ini akan menyebabkan perusahaan akan lebih memilih untuk

menggunakan minyak bumi daripada batubara. Aplikasi teknologi ini masih sangat mahal

dan tingat efisiensinya masih sangat kecil.

Batu bara bukanlah bahan bakar yang sempurna, karena di dalamnya terdapat sulfur

dan nitrogen. Bila batu bara ini terbakar maka kotoran-kotoran ini akan dilepaskan ke

udara, bila mengapung di udara maka zat kimia ini dapat menggabung dengan uap air

(seperti contoh kabut) dan tetesan yang jatuh ke tanah akan menjadi asam sulfurik dan

nitrit. Hal ini akan mengakibatkan hujan asam.