7/30/2019 23131974-GASIFIKASI

1/8

GASIFIKASI

Gasifikasi adalah suatu teknologi proses yang mengubah bahan padat menjadi gas.

Bahan padat yang dimaksud adalah bahan bakar padat termasuk didalamnya, biomass,

batubara, dan arang dari proses oil refinery. Gas yang dimaksud adalah gas-gas yang

keluar dari proses gasifikasi dan umumnya berbentuk CO, CO2, H2, dan CH4.

Gasifikasi berbeda dengan pirolisis dan pembakaran. Ketiga dibedakan berdasarkan

kebutuhan udara yang diperlukan selama proses. Jika jumlah udara/bahan bakar

(AFR, air fuel ratio) sama dengan 0, maka proses disebut pirolisis. Jika AFR yang

diperlukan selama proses kurang dari 1.5, maka proses disebut gasifikasi. Jika AFR

yang perlukan selama proses lebih dari 1.5, maka proses disebut pembakaran (lihat

gambar berikut).

Gasifikasi (gasification) adalah konversi bahan bakar karbon menjadi produk gas C

gas yang memiliki nilai kalor yang berguna. Pengertian ini tidak memasukkan istilah

pembakaran (combustion) sebagai bagian daripadanya, karena gas buang (flue gas)

yang dihasilkan dari pembakaran tidak memiliki nilai kalor yang signifikan untuk

dimanfaatkan [Higman, van der Burgt, 2003]. Karena proses ini merupakan konversimaterial yang mengandung karbon, maka semua hidrokarbon seperti batubara,

minyak, vacuum residue, petroleum coke atau petcoke, Orimulsion, bahkan gas alam

dapat digasifikasi untuk menghasilkan gas sintetik (syngas).

Pada dasarnya, terdapat 3 cara untuk memproduksi gas sintetik dari batubara, yaitu

pirolisis, hidrogenasi, dan oksidasi sebagian (partial oxidation).

Meskipun produksi gas sintetik pada awalnya memanfaatkan teknologi pirolisis, tapisaat ini pirolisis lebih banyak diaplikasikan untuk memproduksi bio-oil dari bahan

baku biomassa. Metode yang dipakai adalah flash pyrolysis, dimana biomassa

dipanaskan secara cepat tanpa oksigen pada suhu tinggi antara 450~600 dengan

waktu tinggal gas (residence time) yang pendek yaitu kurang dari 1 detik. [Bramer,

Brem, 2006].

hidrogasifikasi (hydro-gasification) bertujuan memproduksi gas metana (Synthetic

Natural Gas) langsung dari batubara. Karena operasional hidrogasifikasi memerlukan

http://en.wikipedia.org/wiki/Oil_refineryhttp://en.wikipedia.org/wiki/Air_fuel_ratiohttp://en.wikipedia.org/wiki/Air_fuel_ratiohttp://en.wikipedia.org/wiki/Oil_refinery

7/30/2019 23131974-GASIFIKASI

2/8

tekanan yang tinggi, teknologi ini kurang berkembang dan akhirnya tidak sampai ke

tahap komersial. [Higman, van der Burgt, 2003]

Sedangkan pada oksidasi sebagian, pemanasan batubara dilakukan dengan mengatur

kadar oksigen dari oksidan yang digunakan selama proses berlangsung. Oksidan

tersebut dapat berupa udara (air), oksigen murni, maupun uap air (steam). Produk

yang dihasilkan oleh oksidasi sebagian adalah gas sintetik, dimana 85% lebih

volumenya terdiri dari hidrogen (H2) dan karbon monoksida (CO), sedangkan karbon

dioksida (CO2) dan metana (CH4) terdapat dalam jumlah sedikit. Dengan karakteristik

produk yang dihasilkan, secara praktikal, istilah gasifikasi sebenarnya merujuk ke

metode oksidasi sebagian. Untuk selanjutnya, penjelasan tentang gasifikasi batubara

akan mengacu ke penggunaan metode oksidasi sebagian.

Mesin gasifikasi dapat dibedakan berdasarkan hal-hal berikut:

Berdasarkan mode fluidisasi.

o gasifikasi unggun tetap (fixed bed gasification)

o gasifikasi unggun bergerak (moving bed gasification)

o gasifikasi unggun terfluidisasi (fluidized bed gasification)

o entrained bed.

Berdasarkan arah aliran

o Gasifikasi aliran searah (downdraft gasification)

Arah aliran padatan sama-sama ke bawah

o Gasifikasi aliran berlawanan (updraft gasification)

7/30/2019 23131974-GASIFIKASI

3/8

Pada gasifikasi updraft, arah aliran padatan ke bawah

sedangkan arah aliran gas ke atas.

Berdasarkan gas yang perlukan untuk proses gasifikasi.

o gasifikasi udara

Gas yang digunakan untuk proses gasifikasi adalah udara

o gasifikasi uap

Gas yang digunakan untuk proses gasifikasi adalah uap

Jenis gasifikasi mode fluidisasi tersebut dapat digambarkan sebagai berikut.

Gambar. Perbedaan moving bed, fluid bed, dan entrained bed gasifier [*].

Terdapat 3 jenis pengegas (gasifier) yang banyak digunakan untuk gasifikasi

batubara, yaitu tipe moving bed (lapisan bergerak), fluidized bed (lapisan

mengambang), dan entrained flow (aliran semburan). Karena masing C masing

pengegas memiliki kelebihan dan kekurangan, maka alat mana yang akan digunakan

lebih ditentukan oleh karakteristik bahan bakar dan tujuan gasifikasi.

http://www.btgworld.com/technologies/gasification.htmlhttp://www.btgworld.com/technologies/gasification.html

7/30/2019 23131974-GASIFIKASI

4/8

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 pengegas 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 tidakmeleleh 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 bed sesuai untuk produksi SNG

(Synthetic Natural Gas) maupun gas kota (town gas).

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 pengegas 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 derBurgt, 2003].

7/30/2019 23131974-GASIFIKASI

5/8

Karena pengegas 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, pengegas 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 pengegas jenis ini sangat diharapkan

untuk dapat mengakomodasi secara lebih luas penggunaan batubara peringkat

rendah, biomassa, dan limbah seperti MSW (Municipal Solid Waste).

3) Entrained Flow

Kemudian untuk tipe entrained flow, pengegas ini sekarang mendominasi

proyek C 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 pengegas 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 dengansuhu leleh abu tinggi biasanya dicampur dengan kapur (limestone) untuk

7/30/2019 23131974-GASIFIKASI

6/8

menurunkan suhu lelehnya sehingga suhu pada pengegas pun dapat ditekan.

Gasifikasi suhu tinggi pada pengegas ini menyebabkan kandungan metana

dalam gas sintetik sangat sedikit, sehingga gas sintetik berkualitas tinggi dapat

diperoleh.

Terdapat beberapa tipe pengegas entrained flow berdasarkan kondisi dan cara

mengumpan bahan bakarnya. Pengegas 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 pengegas Shell dan Mitsubishi (CCP).

Untuk arah umpan dari bawah, selain terdapat bahan bakar dalam kondisikering, 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 C

Texaco. Secara umum, bahan bakar berupa batubara kering mengkonsumsi

energi yang lebih sedikit dibandingkan dengan dalam keadaan basah (slurry)

sehingga lebih menguntungkan.

7/30/2019 23131974-GASIFIKASI

7/8

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

batubara terbukti dapat bertahan hingga 192 tahun.

Sedangkan minyak dan gas, dengan tingkat produksi saat itu, masing C 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 (H 2) 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 1970-an.

7/30/2019 23131974-GASIFIKASI

8/8