BAB I BAHAN BAKAR Tujuan Instruksional Khusus 1. Mahasiswa mampu menjelaskan pengertian bahan bakar padat (batubara), pembentukan gambut, lapisan batubara, dan teori pembentukan lapisan batubara 2. Mahasiswa mampu menuliskan dan menjelaskan jenis-jenis analisis batubara 3. Mahasiswa mampu membedakan analisis proksimat dan analisis ultimat batubara 4. Mahasiswa mampu mengklasifikasikan jenis-jenis bahan bakar cair dan gas 1.1. Pendahuluan Ketiga kelas bahan bakar yaitu bahan bakar padat, bahan bakar cair dan bahan bakar gas termasuk kelompok bahan bakar fossil. Semua bahan bakar fossil dihasikan dari perfossilan senyawa karbohidrat. Senyawa ini dengan rumus C x (H 2 O) y , yang dihasilkan dari tanaman-tanaman hidup melalui proses foto sintetis ketika ia merubah langsung energi surya menjadi energi kimia. Kebanyakan bahan bakar fossil diproduksi pada abad Carboniferous dalam era paleozoic bumi, kira-kira 325 juta tahun lalu. Setelah tanaman mati karbohidrat diubah menjadi senyawa
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
BAB I
BAHAN BAKAR
Tujuan Instruksional Khusus
1. Mahasiswa mampu menjelaskan pengertian bahan bakar padat (batubara),
pembentukan gambut, lapisan batubara, dan teori pembentukan lapisan batubara
2. Mahasiswa mampu menuliskan dan menjelaskan jenis-jenis analisis batubara
3. Mahasiswa mampu membedakan analisis proksimat dan analisis ultimat batubara
4. Mahasiswa mampu mengklasifikasikan jenis-jenis bahan bakar cair dan gas
1.1. Pendahuluan
Ketiga kelas bahan bakar yaitu bahan bakar padat, bahan bakar cair dan bahan
bakar gas termasuk kelompok bahan bakar fossil. Semua bahan bakar fossil dihasikan
dari perfossilan senyawa karbohidrat. Senyawa ini dengan rumus Cx(H2O)y, yang
dihasilkan dari tanaman-tanaman hidup melalui proses foto sintetis ketika ia merubah
langsung energi surya menjadi energi kimia.
Kebanyakan bahan bakar fossil diproduksi pada abad Carboniferous dalam era
paleozoic bumi, kira-kira 325 juta tahun lalu. Setelah tanaman mati karbohidrat diubah
menjadi senyawa hidrokarbon dengan rumus kimia CxH7 karena pengaruh tekanan dan
panas dan dalam kondisi ketiadaan oksigen (anaerob). oleh karena itu semua bahan
bakar fossil terdiri dari senyawa hidrokarbon. Beberapa contoh bahan bakar padat
adalah kayu, arang, tempurung,gambut dan batubara.
1.2. Bahan Bakar Padat
1.2.1. Batubara
Merupakan bahan bakar fossil terbanyak berasal dari tumbuh tumbuhan yang
memfossil. Ditaksir bahwa paling tidak diperlukan 20 kaki tumbuh-tumbuhan yang
dipadatkan untuk memperoleh lapisan batubara setebal 1 kaki. Proses pembentukan
batubara dari tumbuh tumbuhan melalui dua tahap yaitu :
Tahap penggambutan dari tumbuhan disebut proses peatification
Tahap pembentukan batubara dari gambut disebut proses coalification
a. Pembentukan Gambut (Penggambutan)
Tumbuhan yang tumbang atau mati dipermukaan tanah pada umumnya akan
mengalami proses pembusukan dan penghancuran sempurna sehingga setelah
beberapa tahun kemudian tidak terlihat lagi bentuk asalnya. Pembusukan dan
penghancuran tersebut pada dasarnya merupakan proses oksidasi yang disebaban
oleh adanya oksigen dan aktivitas bakteri atau jasad renik lainnya.
Jika tumbuhan tumbang disuatu rawa yang dicirikan dengan kandungan oksigen
yang sangat rendah, sehingga tidak memungkinkan bakteri, aerob hidup, maka sisa
tumbuhan tersebut tidak mengalami proses pembusukan penghancuran sempurna,
sehinggga tiak akan terjadi proses oksidasi sempurna.
Pada kondisi tersebut hanya bakteri-bakteri anaerob saja yang berfungsi
melakukan prosess dekomposisi yang kemudian membentuk gambut. daerah yang
ideal untuk pembentukan gambut misalnya delta sungai, danau dangkal. Meskipun
oksigen tidak tersedia dalam jumlah yang cukup, komponen utama pembentukan kayu
juga akan teroksidasi menjadi H2O CH4, CO dan CO2. Gambutnya berwarna coklat
sampai hitam. Merupakan padatan yang bersifat porous dan masih memperlihatkan
struktur tumbuhan asalnya. Proses pembentukan gambut disebut juga proses biokimia.
gambut umumnya masih mengandung lengas yang tinggi (bisa lebih dari 50%)
b. Pembentukan Batubara (Pembatubaraan)
Proses pembentukan gambut akan terhen ti misalnya karena penurunan cepat
dasar cekungan. jika lapisan gambut yang telah terbentuk kemudian ditutupi oleh
lapisan sedimen, maka tidak ada lagi bakteri anaerob atau oksigen yang dapat
mengoksidasi, maka lapisan gambut akan mengalami tekanan oleh lapisan sedimen
Pengaruh tekanan terhadap lapisan gambut akan meningkat dengan bertambah
banyaknya lapisan sedimen. Tekanan yang bertambah besar mengakibatkan
peningkatan suhu. Disamping suhu juga akan meningkat dengan bertambah
kedalaman. selain karena adanya lapisan sedimen kenaikan suhu dan tekanan juga
disebabkan oleh aktivitas magma proses pembentukan gunung serta aktivitas tektonik
lainya.
Peningkatan tekanan dan suhu pada lapisan gambut akan mengkonversi gambut
menjadi batubara dimana terjadi proses pengurangan kandungan lengas, pelepasan
gas-gas (CO2,H2O, CO, CH4), peningkatan kepadatan dan kekerasan serta
peningkatan nilai kalor.
Gambar 1.1 Ilustrasi Hutan Pembentukan Batubara
Tekanan, suhu dan waktu merupakan faktor yang menentukan kualitas batubara
Tahap pembentukan batubara ini sering disebut proses termodinamika.
1.2.2 . Teori Pembentukan Batubara
Terdapat dua teori akumulasi gambut baik mengenai ketebalan maupun
penyebarannya, yang kemudian memungkinkan terjadi lapisan batubara yang
ditemukan dan ditambang saat ini.
1. Teori In Situ
Bahwa lapisan gambut terbentuk dari tumbuhan yang tumbang di tempat
tumbuh, batubara yang terbentuk disebut batubara anchtone.
2. Teori Drift
Menyatakan bahwa lapisan gambut yang terbentuk berasal dari bagian tumbuh
tumbuhan yang terbawa oleh aliran air dan terendapkan di daerah hilir (delta), batubara
yang terbentuk disebut batubara allochtone
1.2.4. Analisis Batubara
Ada dua basis analisis batubara yaitu analisis proksimat dan anaisis ultimat.
Kedua sistem analisis ini memberikan fraksi massa atau gravimetrik komponen-
komponen didalam batubara dan kedua analisis tersebut dapat dilaporkan dengan
berbagai cara yang berbeda
Pada setiap lapisan batubara, terdapat dua komponen yang menunjukan variasi
penting dari keseluruhan lapisan tersebut. Komponen tersebut adalah kebasahan dan
abu. Fraksi abu bervarasi, karena abu pada dasarnya adalah bahan anorganik yang
mengendap bersama bahan organik pada waktu proses pemadatan. Kadar kebasahan
batubara sangat bervariasi, tergantung pada keterbukaan ke air tanah sebelum
penambangan dan ke udara bebas sewaktu pengangkutan penyimpanan sebelum
dibakar.
Analisis proksimat dan ultimat biasanya dilaporkan dengan basis bebas abu dan
bebas kebasahan (kering). Untuk kegunaan penghitungan pembakaran dan
pengangkutan batubara, analisis ini harus dikonversikan kedalam basis ketika dibakar
atau diterima yang mengikut sertakan kedua fraksi abu dan kebasahan dalam batubara
tersebut.
a. Analisis Proksimat
Anaisis proksimat merupakan analisis batubara yang paling sederhana dan
menghasilkan fraksi massa karbon tetap (FC), bahan mudah menguap (VM),
kebasahan (M) dan abu (A) dalam batubara, Analisis ini dilakukan dengan menimbang,
memanaskan dan membakar sampel batubara. Sampel batubara dihaluskan, ditimbang
dengan hati-hati kemudian dipanaskan hingga suhu 110 oC (230 oF) selama 20 menit.
Sampel ini kemudian ditimbang kembali dan kehilangan massa dibagi dengan
massa semula akan memberikan fraksi massa kebasahan (M) sampel.
Sampel kemudian dipanaskan ke suhu 954 oC (1750 o F) dalam sebuah tabung
tertutup selama 7menit sesudah itu kembali ditimbang. massa yang hilang dibagi
dengan massa semula menghasilkan fraksi massa bahan yang dapat menguap (VM)
didalam sampel.
Sampel kemudian dipanaskan ke suhu 732 oC (1350oF) dalam suatu cawan
peleburan hingga terbakar sempurna. Sisanya kemudian ditimbang dan berat terakhir
dibagi dengan berat semula menghasilkan fraksi abu (A).
Fraksi Massa karbon tetap diperoleh dengan cara 1 – fraksi massa kebasahan – fraksi
massa bahan mudah menguap - fraksi massa abu. Dalam bentuk persamaan
matematis sebagai berikut: 1 - M - VM - A.
b. Analisis Ultimat
Analisis ultimat batubara adalah suatu analisis laboratorium yang memuat fraksi
massa karbon (C), hidrogen (H2), Oksigen (O2), sulfur(S) dan nitrogen (N2) dalam
batubara sekaligus dengan nilai pembakaran tinggi (HHV)nya.
Analisis batubara untuk batubara amerika yang khas ditunjukan pada lampiran C
(sumber buku prinsip-prinsip konversi energi), bersamaan dengan nilai pembakaran
tingginya. Semua analisis ini dilaporkan dengan basis kebasahan , bebas abu dan
sekaligus mengenai kadar kebasahan dan abu begitu di timbang. Jika kadar abu dan
kebasahan dapat dihitung, fraksi massa yang lain dan nilai pembakaran tinggi (HHV)
batubara dapat ditentukan dengan persamaan berikut:
Fraksi massa bahan bakar = (fraksi massa bebas abu, kering) (1 – M – A)
Nilai pembakaran tinggi begitu terbakar = (HHV bebas abu, kering) ( 1 – M - A)
Ada dua macam nilai pembakaran yaitu nilai pembakaran tinggi (HHV) dan nilai
pembakaran rendah (LHV) atau netto. Perbedaan HHV dan LHV dihitung dengan
pendekatan berdasarkan rumus berikut yang dapat terpakai untuk sembarang bahan
bakar alam basis massa:
HHV - LHV = 2400 (M + 9 H2) kj/kg
M dan H2 dalah kebasahan dan fraksi massa hidrogen bahan bakar .Bila nilai
eksperimen dari nilai pembakaran tinggi tidak tersedia, maka nilai pembakaran
tingginya dapat ditaksir dengan menggunakan analisis ultimat dan memakai rumus