KAJIAN GEOKIMIA ORGANIK PRODUK PENCAIRAN BATUBARA LOW RANK KALIMANTAN TIMUR

Transkripsi

1 KAJIAN GEOKIMIA ORGANIK PRODUK PENCAIRAN BATUBARA LOW RANK KALIMANTAN TIMUR Oleh: ELIS DIANA ULFA Dosen Pembimbing: Prof. Dr. R.Y. PERRY BURHAN, M. Sc

2 ALUR BAHASAN: 1. Pendahuluan Latar belakang Permasalahan Tujuan Penelitian 2. Metode Penelitian Prosedur kerja 3. Hasil dan Pembahasan 4. Kesimpulan

3 LATAR BELAKANG Batubara sebagai sumber energi Cadangan batubara melimpah Cadangan batubara di Indonesia (CDIEMR, 2008, 2009) Cadangan batubara di Kalimantan Batubara Kalimantan Timur Kalori tinggi 30% Kalori sedang 65% Kalori rendah 5% (Ditjen Migas, 2009)

4 Pemanfaatan batubara kalori rendah belum optimal Pencairan batubara Karakter batubara low rank Kalimantan Timur (Munifah, 2009) n-alkana (C 16 -C 35, didominasi C>20) Alkana bercabang (isoalkana C 12 - C 16, pristan, fitan) Seskuiterpen (transkadinan, norkadalena, kadalena) Triterpen (hopan C 29 -C 30, olean C 30 ) Steran (kolestan C 27, diakolestan C 29 ) Geokimia organik Komposisi bahan bakar cair Biomarka batubara Bahan organik berasal dari tanaman tingkat tinggi daratan Batubara muda berkalori rendah yang terbentuk pada zaman Pleistocene Potensi batubara low rank untuk diacairkan Berpotensi untuk dicairkan

5 PERMASALAHAN Produk senyawa hidrokarbon hasil pencairan batubara low rank Kalimantan Timur diperkirakan memiliki hubungan dengan karakteristik batubara secara geokimia organik, sehingga memberikan indikasi potensi mendapatkan bahan bakar cair dari batubara TUJUAN PENELITIAN Mempelajari hubungan antara senyawa hidrokarbon produk pencairan batubara low rank Kalimantan Timur dengan biomarka batubara yang menggambarkan kandungan energinya, sehingga dapat diketahui batubara yang memiliki potensi untuk dikonversi sebagai bahan bakar cair

6 METODE PENELITIAN 1. Pencairan Batubara Low Rank BATUBARA LOW RANK - Dihaluskan (200 mesh) - Pelarut HO - Katalis limonit SH - Sulfur PROSES PENCAIRAN (Autoclave 1L) Temperatur 450 C, Tekanan 7MPa, Waktu 60 menit PRODUK CAIR (Slurry) PRODUK GAS Destilasi vakum 10 mmhg Nafta 30 C-180 C Light Oil 180 C-220 C Middle Oil 220 C-350 C Heavy Oil 350 C-538 C CLB >538 C Analisa KG-SM Kromatogram Fraksinasi Fraksinasi

7 2. Fraksinasi Light Oil (LO) dan Middle Oil (MO) Light oil (LO) Diekstrak dengan kloroform dan n-heksana Ekstrak organik Residu - Eluen n-heksana - Monitor KLT Minyak Netral + H 2 SO 4 10% sampai ph 2 + NaOH 10% sampai ph 12 Kromatografi kolom - Eluen n-heksana:dcm (9:1 v/v) - Monitor KLT - Eluen metanol - Monitor KLT Fraksi Alifatik Fraksi Aromatik Fraksi Polar Kromatogram - Dievaporasi - Dikeringkan dengan N 2 - Ditimbang - Analisa KG-SM Kromatogram - Dievaporasi - Desulfurisasi dengan serbuk Cu - Dikeringkan dengan N 2 - Ditimbang - Analisa KG-SM - Dievaporasi - Dikeringkan dengan N 2 - Ditimbang Hasil

8 HASIL DAN PEMBAHASAN Tabel 4.1 Komposisi umpan pencairan batubara low rank Kalimantan Timur Komposisi Umpan (gram) Total Batubara Belerang Gas H umpan 2 low rank (gram) Pelarut Heavy oil (HO) Katalis Limonit SH H 2 O 22,43 0,65 0, ,45 Abu 0, ,37 daf 52, ,23 LO - 0,39 0, ,40 MO - 41,02 1, ,14 HO - 55,85 1, ,38 CLB - 5,23 0, ,37 Fe - - 0, ,57 Total (gram) 75,03 103,14 3,74 0,60 1,51 184,02 1. Pencairan bartubara low rank Kalimantan Timur Pencairan bartubara low rank suhu 450 C, tekanan 7 MPa selama 60 menit Tabel 4.2 Produk pencairan total batubara low rank Kalimantan Timur Produk Pencairan Total Jumlah gram % wt Produk pencairan total terukur: Produk cair (Slurry) Gas (H 2,CO,CO 2,C 1 -C 4 dan H 2 S) ,99 86,95 8,14 Sub-total 174,99 95,09 Produk pencairan total tidak terukur 9,03 4,91 Total 184,02 100

9 2. Distilasi vakum produk cair (slurry) Tabel 4.3 Hasil distilasi slurry pencairan batubara low rank Kalimantan Timur Slurry (gram) Produk Fraksinasi Warna 158 Jumlah gram % wt H 2 O Bening 25,40 16,08 Nafta Kuning bening 12,90 8,16 Light Oil (LO) Cokelat kemerahan 3,10 1,96 Middle Oil (MO) Coklat kehitaman 43,70 27,66 Heavy Oil (HO) Hitam pekat 47,80 30,25 Coal Liquid Bottom (CLB) Hitam 25,10 15,89 Total Tabel 4.4 Produk pencairan batubara low rank Kalimantan Timur Produk pencairan gram Jumlah % wt Produk cair : H 2 O Nafta Light Oil (LO) Middle Oil (MO) Heavy Oil (HO) Coal Liquid Bottom (CLB) 4,12 12,90 2,96 5,28 6,29 21,87 5,49 17,19 3,95 7,04 8,38 29,15 Sub total 53,42 71,20 Produk gas : CO + CO 2 3,46 C 1 -C 4 4,61 12,16 9,12 Sub total 12,58 16,77 Produk tidak terukur 9,03 12,03 Total 75, Sebagai bahan bakar = 30,26 gram (40,21%) 21,14 gram (28,18%) produk cair 9,12 gram (12,03%) produk gas (C 1 -C 4 )

10 Kromatogram Total Nafta Kromatogram total fraksi hidrokarbon alifatik nafta Kromatogram Total Light Oil (LO) Kromatogram total fraksi hidrokarbon alifatik light oil Kromatogram total fraksi hidrokarbon aromatik light oil

11 Kromatogram Total Middle Oil (LO) Kromatogram total fraksi hidrokarbon alifatik middle oil Kromatogram total fraksi hidrokarbon aromatik middle oil Senyawa yang terdapat dalam nafta memiliki titik didih :40 C-170 C, light oil 80 C-225 C dan middle oil 100 C-290 C

12 Senyawa n-alkana dan alkana bercabang Fragmentogram m/z 57 fraksi hidrokarbon alifatik nafta Fragmentogram m/z 57 fraksi hidrokarbon alifatik light oil Teridentifikasi homolog n-alkana Nafta : C 4 -C 14, Light oil : C 10 -C 20 Middle oil : C 11 -C 25. Fragmentogram m/z 57 fraksi hidrokarbon alifatik middle oil Teridentifikasi alkana bercabang Nafta : 2-metilheptana, 3-metil heptana, 2,6-dimetilheptana Light oil dan Middle oil : 2,6- dimetildekana

13 Senyawa seskuiterpen Fragmentogram m/z 109 fraksi hidrokarbon alifatik light oil Fragmentogram m/z 109 fraksi hidrokarbon alifatik middle oil senyawa transkadinan ditemukan dalam produk pencairan batubara low rank Kalimantan Timur (light oil dan middle oil)

14 Senyawa alkilsikloheksana Nafta Light Oil Fragmentogram m/z 83 fraksi hidrokarbon alifatik nafta Fragmentogram m/z 83 fraksi hidrokarbon alifatik light oil Middle Oil Teridentifikasi senyawa: Nafta: alkilsikloheksana C 7 -C 11 dan metilalkilsikloheksana C 8 -C 10 light oil: alkilsikloheksana C 11 -C 15 middle oil : alkilsikloheksana C 14 dan C 16 Fragmentogram m/z 83 fraksi hidrokarbon alifatik middle oil

15 Senyawa alkilbenzena Nafta Fragmentogram m/z 91 fraksi aromatik nafta Fragmentogram m/z 105 fraksi aromatik nafta Fragmentogram m/z 119 fraksi aromatik nafta

16 Light Oil Fragmentogram m/z 105 fraksi aromatik light oil Fragmentogram m/z 119 fraksi aromatik light oil Middle Oil Fragmentogram m/z 119 fraksi aromatik middle oil Teridentifikasi senyawa: nafta: alkilbenzena C 7 -C 9, metilalkilbenzena C 9 -C 10 dan dimetilalkilbenzena C 10 light oil : metilalkilbenzena C 10 -C 11, dimetilalkilbenzena C 11 middle oil : dimetilalkilbenzena C 15 - C 18

17 Senyawa Turunan Kadalena Fragmentogram m/z 169 fraksi aromatik light oil Fragmentogram m/z 169 fraksi aromatik middle oil senyawa norkadalen dan kadalena ditemukan dalam produk pencairan batubara low rank Kalimantan Timur (light oil dan middle oil)

18 Senyawa Naftalena Nafta Fragmentogram m/z 128 fraksi aromatik nafta Light Oil Fragmentogram m/z 141 fraksi aromatik nafta Fragmentogram m/z 128 fraksi aromatik light oil Fragmentogram m/z 141 fraksi aromatik light oil

19 Middle Oil Fragmentogram m/z 141 fraksi aromatik middle oil Teridentifikasi senyawa: nafta dan light oil : naftalena, etilnaftalena,dan dimetilnaftalena middle oil : metilnaftalena, etilnaftalena, dimetilnaftalena, propilnaftalena dan butilnaftalena

20 Senyawa Fenantrena Light Oil Fragmentogram m/z 178 fraksi aromatik light oil Fragmentogram m/z 191 fraksi aromatik light oil Middle Oil Fragmentogram m/z 178 fraksi aromatik middle oil Fragmentogram m/z 191 fraksi aromatik middle oil Light oil dan middle oil teridentifikasi senyawa yang sama: fenantrena, metilfenantrena, etilfenantrena dan dimetilfenantrena

21 Senyawa Pirena Fragmentogram m/z 202 fraksi aromatik middle oil Senyawa pirena (C 10 H 8 ) hanya ditemukan dalam middle oil

22 KESIMPULAN Karakterisasi geokimia organik terhadap batubara low rank Kalimantan Timur memberikan informasi bahwa biomarka yang terkandung di dalamnya adalah n-alkana (C 16 -C 35 ), alkana bercabang (C 12 -C 16, pristan dan fitan), seskuiterpen (transkadinan, nor kadalen dan kadalen) dan triterpen (hopan C 29 -C 30 ). Senyawa-senyawa tersebut mengindikasikan bahwa sebagian besar prekursornya berasal dari tumbuhan tingkat tinggi dan merupakan batubara muda yang terbentuk pada masa Pleistocene. Batubara low rank Kalimantan Timur yang memiliki karakter geokimia tersebut, apabila dicairkan menghasilkan produk cair sebanyak 65,71% dan produk gas sebanyak 16,77%. Produk cair terdiri dari 17,19% nafta, 8,38% heavy oil, 7,04% middle oil dan 3,95% light oil. Produk cair jenis nafta (fraksi terbesar), light oil dan middle oil dapat diperkirakan digunakan sebagai baku bahan bakar cair.

23 1. Prof. Dr. R.Y. Perry Burhan, M. Sc. selaku dosen pembimbing 2. Prof. Dr. Taslim Ersam, M.S., Prof. Dr. Surya Rosa Putra, M.S. dan Lukman Atmaja, Ph. D selaku dosen penguji