Batubara merupakan energi yang cukup andal untuk
menambah pasokan bahan bakar minyak mengingat cadangannya yang cukup besar.
Dalam perkembangannya, batubara diharapkan dapat menjadi jembatan dari energi
konvensional (terutama minyak) ke energi non-konvensional yang lebih bersih dan
dapat diperbarui. Namun kualitas batubara Indonesia yang pada umumnya
didominasi oleh batubara peringkat rendah (lignit), yaitu sekitar 70% dari
total sumber daya, belum banyak dieksploitasi karena masih mengalami kendala
dalam transportasi dan pemanfaatan. Batubara peringkat rendah ini mempunyai
kandungan air total cukup tinggi sehingga nilai kalor menjadi rendah. Dengan
demikian diperlukan teknologi khusus untuk memanfaatkan batubara peringkat
rendah tersebut agar dapat bersaing dengan batubara peringkat tinggi yang
cadangannya sudah mulai menipis.
Bertolak dari kondisi di atas, timbul pemikiran
bagaimana menanggulangi tingginya kadar air dalam batubara. Apakah air lembab
dalam batubara dapat di kurangi dengan hanya memanaskan batubara tersebut
sehingga airnya keluar berupa uap, atau apakah pengurangan kadar air dengan
cara ini bersifat permanen, artinya akan tetap stabil setelah disimpan sekian
lama.
Beberapa penelitian untuk mengurangi kadar air
telah dilakukan sejak tahun 1920-an di Amerika Serikat, Australia, Jepang, dan
lain-lain (Suwono, 2000). Salah satu di antaranya adalah teknologi Upgraded
Brown Coal (UBC) yang merupakan teknologi peningkatan kualitas (upgrading)
batubara peringkat rendah melalui penurunan kadar air total yang dikembangkan
oleh Kobe Steel Ltd., Jepang. Keuntungan teknologi ini antara lain karena
proses berlangsung pada temperatur dan tekanan rendah. Untuk mencegah masuknya
kembali air ke dalam batubara, maka dalam proses ditambahkan minyak residu
untuk melapisi pori-pori pada partikel batubara.
Berdasarkan penelitian proses UBC skala
labratorium di Puslitbang tekMIRA (Datin, 2002) dan skala bench di Kobe Steel
Ltd., Kakogawa, Jepang, (Shigehisa, 2000), beberapa batubara peringkat rendah
yang berasal dari Indonesia dapat ditingkatkan kualitasnya.
Dalam proses UBC, batubara dibuat slurry dengan
menggunakan minyak tanah yang dicampur dengan minyak residu, kemudian
dipanaskan pada temperatur 150˚C dan tekanan sekitar 3,5 atm (Deguchi,1999).
Batubara hasil proses dipisahkan, dikeringkan, dan dibuat briket. Campuran
minyak tanah dan residu dapat digunakan kembali untuk proses selanjutnya. Penambahan
minyak residu diperlukan untuk menutup pori-pori batubara yang terbuka sehingga
air yang telah keluar tidak akan terserap kembali.
PROSES UBC
Air yang terkandung dalam batubara terdiri atas
air bebas (free moisture) dan air bawaan (inherent moisture). Air bebas adalah
air yang terikat secara mekanik dengan batubara pada permukaan dalam rekahan
atau kapiler yang mempunyai tekanan uap normal. Sedangkan air bawaan adalah air
yang terikat secara fisik pada struktur pori-pori bagian dalam batubara dan mempunyai
tekanan uap yang lebih rendah daripada tekanan normal. Kandungan air dalam
batubara, baik air bebas maupun air bawaan, merupakan faktor yang merugikan
karena memberikan pengaruh yang negatip terhadap proses pembakarannya.
Penurunannya kadar air dalam batubara dapat
dilakukan dengan cara mekanik atau perlakuan panas. Pengeringan cara mekanik
efektif untuk untuk mengurangi kadar air bebas dalam batubara basah, sedangkan
penurunan kadar air bawaan harus dilakukan dengan cara pemanasan. Salah satu proses
dengan cara ini adalah UBC (Upgraded brown coal) yang diperkenalkan oleh Kobe
Steel Ltd., Jepang. Bagan air proses UBC (Kobelco, Ltd., 2000)
Proses UBC dilakukan pada temperatur sekitar
150˚C sehingga pengeluaran tar dari batubara belum sempurna. Untuk itu perlu
ditambahkan zat aditif sebagai penutup permukaan batubara, seperti kanji, tetes
tebu (mollase), slope pekat (fuse oil), dan minyak residu. Untuk proses UBC,
sebagai aditif digunakan minyak residu yang merupakan senyawa organik yang
beberapa sifat kimianya mempunyai kesamaan dengan batubara. Dengan kesamaan
sifat kimia tersebut, minyak residu yang masuk ke dalam pori-pori batubara akan
kering, kemudian bersatu dengan batubara.
Lapisan minyak ini cukup kuat dan dapat menempel
pada waktu yang cukup lama sehingga batubara dapat disimpan di tempat yang
terbuka untuk jangka waktu yang cukup lama (Couch, 1990). Gambar 2 menunjukan
sifat permukaan batubara sebelum dan sesudah proses pengeringan.
Gambar 2.Permukaan Batubara Sebelum dan Sesudah Proses Pengeringan
Proses UBC dilakukan pada temperatur sekitar
150˚C sehingga pengeluaran tar dari batubara belum sempurna. Untuk itu perlu
ditambahkan zat aditif sebagai penutup permukaan batubara, sperti kanji, tetes
tebu (mollase), slope pekat (fuse oil), dan minyak residu.
Untuk proses UBC, sebagai aditif digunakan minyak
residu yang merupakan senyawa organik yang beberapa sifat kimianya mempunyai
kesamaan dengan batubara. Dengan kesamaan sifat kimia tersebut, minyak residu
yang masuk ke dalam pori-pori batubara akan kering, kemudian bersatu dengan
batubara. Lapisan minyak ini cukup kuat dan dapat menempel pada waktu yang
cukup lama sehingga batubara dapat disimpan di tempat terbuka untuk jangka
waktu yang cukup lama (Couch, 1990). Gambar 2 menunjukkan sifat permukaan
batubara sebelum dan sesudah proses pengeringan.
PILOT PLANT UBC PALIMANAN
Berdasarkan MoU antara pemerintah Indonesia melalui
Badan Litbang Energi dan Sumber Daya Mineral dengan JCOAL, Jepang yang
ditandatangani pada tanggal 19 Juli 2001, telah dibangun pilot plant proses UBC
di palimanan, Cirebon, dengan kapasitas 5 ton/hari. Fungsi pilot plant UBC ini
adalah sebagai :
a. Sarana Penelitian,
b. Sarana pengujian batubara untuk perancangan pabrik skala yang lebih besar,
dan
c. Sarana pelatihan bagii operator baru untuk skala komersial.
Pilot plant UBC terdiri atas peralatan utama dan
peralatan pendukung. Peralatan utama terbagi dalam lima seksi (section) utama,
yaitu seksi 100 (coal preparation), seksi 200 (slurry dewatering), seksi 300
(coal-oil separation), seksi 400 (oil recovery) dan seksi 500 (briqueting).
Sedangkan peralatan pendukung adalah utility dan sistem kontrol.
Pilot Plant UBC tekMIRA di Palimanan, Cirebon
PERALATAN UTAMA
1. Seksi 100; penyiapan batubara (coal
preparation)
Seksi 100 mempunyai fungsi menggerus batubara ke
dalam ukuran yang diinginkan, penyimpanan batubara halus, dan penyediaan
batubara halus untuk seksi 200. Batubara curah sebagai raw material digerus
dengan menggunakan hammer mill melalui belt conveyor. Batubara halus hasil
penggerusan berukuran lebih kecil dari 3 mm ditransfer ke coal bunker (Y101)
dengan menggunakan sistem pneumatik conveyor. Coal bunker berfungsi sebagai
penyimpanan sementara dan siap untuk mensuplai batubara ke seksi 200.
Selanjutnya batubara halus dari coal bunker ditransfer ke seksi 200 (V202)
dengan menggunakan sistem pneumatik conveyor melalui weight hopper (Y102) untuk
diketahui beratnya terlebih dahulu.
2. Seksi 200; penghilangan air (slurry
dewatering)
Seksi 200 mempunyai fungsi membuat slurry,
penghilangan kandungan air dalam batubara, dan penyediaan slurry batubara yang
hilang sebagian airnya untuk seksi 300. Batubaa halus didalam V202 dicampur
dengan campuran minyak tanah dan residu yang disuplai dari V201 untuk
menghasilkan slurry batubara. Kemudian over flow slurry di dalam V202
ditransfer ke V203 melalui evaporator (E201) untuk dihilangkan kandungan
airnya. Selanjutnya over flow slurry yang telah dihilangkan airnya di dalam
V203 ditransferkan ke V204, yang berfungsi sebagai penyimpanan sementara dan
siap untuk mensuplai seksi 300. Air dan sebagian minyak tanah yang teruapkan
dari V203 dan sebagian kecil dari V204 akan dikondensasikan dan ditampung dalam
V205 untuk dipisahkan antara minyak tanah dam air berdasarkan perbedaan berat
jenisnya.
3. Seksi 300; pemisahan batubara – minyak (coal –
oil separation)
Seksi 300 mempunyai fungsi memisahkan minyak dari
slurry batubara dengan menggunakan alat screw decanter. Alat ini akan memproses
minyak hasil pemisahan apabila diperlukan dan penyediaan cake batubara untuk
seksi 400. Slurry yang telah hilang airnya dari V204 ditransfer ke decanter
(Z301) untuk memisahkan minyak tanah dari slurry dengan metode sentrifugal.
Slurry yang telah dipisahkan minyak tanahnya akan berbentuk cake dan ditransfer
ke seksi 400. Minyak tanah hasil proses pemisahan Z301 akan ditransfer ke V301,
sebagai penyimpanan sementara. Minyak tanah di dalam V301, apabila kandungan
batubaranya tinggi, sebelum ditransfer ke V201 akan diproses terlebih dahulu di
dalam V302 untuk dipisahkan batubaranya. Namun jika kandungan batubaranya
rendah, maka dapat langsung ditransfer ke V201.
4. Seksi 400; rekoveri minyak (oil recovery)
Seksi 400 mempunyai fungsi mendapatkan batubara
halus yang telah meningkat kualitasnya melalui proses recovery minyak di dalam
cake batubara yang disediakan dari seksi 300 dengan menggunakan alat rotating
steam tube dryer (D401). Cake dari seksi 300 disimpan didalam Y401, sebagai
penyimpanan sementara. Prinsip kerja alat rotating steam tube dryer adalah
batubara yang lewat dipanaskan dengan menggunakan steam yang dibantu dengan
sirkulasi gas untuk membawa uap minyak yang dihasilkan. Cake dari dari Y401
ditransferkan ke rotating steam tube dryer (D401) melalui screw conveyor untuk
menghilangkan minyak tanah yang masih terkandung di dalam cake. Cake yang
keluar dari D401 akan berubah menjadi serbuk UBC dan ditransferkan ke dalam
seksi 500 (Y501) melalui screw dan bucket conveyor.
5. Seksi 500; pembuatan briket (briquetting)
Seksi 500 mempunyai fungsi membuat briket dengan
menggunakan double roll briquetting machine (Z501). Serbuk UBC yang disimpan di
dalam Y501 ditransfer ke dalam mesin briket (Z501) untuk dibriket melalui screw
dan bucket conveyor . Briket yang dihasilkan dari Z501 disortir terlebih dahulu
dengan menggunakan Z502. Briket yang disortir oleh Z502 dikirim kembali ke
dalam Z501 untuk dibuat briket melalui return screw dan bucket conveyor .
PERALATAN PENDUKUNG
1. Utility
Utility berfungsi untuk mendukung proes UBC,
terdiri atas bioler (steam), nitrogen generator (N2), cooling water supply
(CWS), instrument air (IA), dan generator set.
2. Sistem kontrol pusat
Sistem kontrol mempunyai fungsi untuk mengontrol
kegiatan pada pilot plant, baik dalam proses maupun utulity. Sistem control ini
mencakup distribusi arus listrik, instrumentasi, dan sistem data.
HASIL PERCOBAAN
Dari beberapa percobaan yang telah dilakukan
terhadap batubara peringkat rendah Indonesia diperoleh hasil sebagaimana
tercantum pada Tabel 1.
Tabel 1. Analisis batubara sebelum dan setelah proses UBC
Batubara hasil proses UBC dapat dikatakan kering
jika air total sama dengan air lembab, sementara kondisi equilibrium moisture
adalah kadar air setelah mencapai kesetimbangan. Kadar air lembab batubara
hasil proses UBC turun secara signifikan sehingga nilai kalor menjadi naik
menyamai batubara bituminous. Proses UBC tidak mengubah kandungan abu dan
belereng dalam batubara tersebut. Hasil pengujian briket UBC dapat dilihat pada
Tabel 2.
Tabel 2. Hasil pengujian briket UBC
Dari Tabel 2 dapat dilihat bahwa kuat tekan
briket batubara hasil proses UBC cukup tinggi, yaitu 60,4 kg/cm2. Sementara
hasil pengujian drop shutter test menunjukan, briket UBC cukup baik mengingat
pecahan terbanyak didapat pada fraksi terbesar.
KEEKONOMIAN
Hasil studi ekonomi proses UBC skala pilot
menunjukan bahwa biaya proses untuk 1 ton batubara raw adalah US$ 8.8. Untuk
pembangunan pabrik UBC skala komersial dengan kapasitas produk 5000 ton/hari
diperlukan biaya US $ 82 juta, dapat dilihat pada tabel 3.
Tabel 3. Keekonomian UBC
PROGRAM UBC DI INDONESIA
Teknologi UBC di Indonesia dimulai dengan
dibangunnya pilot plant di Palimanan, Cirebon yang telah mulai beroperasi sejak
tahun 2003 dengan kapasitas 5 ton/hari. Tahun 2006 akan dibangun pabrik UBC
skala demo dengan kapasitas 1.000 ton/hari yang akan mulai beroperasi tahun
2008. Skala komersial dengan kapasitas 5.000 ton/hari atau 1,7 juta ton/tahun
diharapkan mulai dibangun pada tahun 2009 dan beroperasi pada tahun 2010. Pada
tahun 2025 diharapkan telah ada 14 pabrik UBC skala komersial dengan kapasitas
masing-masing 1,7 ton/hari sehingga pada tahun tersebut kurang lebih 24 juta
ton/tahun batubara peringkat rendah Indonesia telah dapat ditingkatkan
kualitasnya dan dapat diekspor untuk menambah devisa negara.