SUMARY EXECUTIVE OPTIMASI TEKNOLOGI AKTIVASI PEMBUATAN KARBON AKTIF DARI BATUBARA

Transkripsi

1 SUMARY EXECUTIVE OPTIMASI TEKNOLOGI AKTIVASI PEMBUATAN KARBON AKTIF DARI BATUBARA Oleh : Ika Monika Nining Sudini Ningrum Bambang Margono Fahmi Sulistiyo Dedi Yaskuri Astuti Rahayu Tati Hernawati PUSLITBANG TEKNOLOGI MINERAL DAN BATUBARA BADAN LITBANG ENERGI DAN SUMBER DAYA MINERAL DEPARTEMEN ENERGI DAN SUMBER DAYA MINERAL 2008

2 I. PENDAHULUAN 1. LATAR BELAKANG Kebutuhan karbon aktif Indonesia untuk industri dalam negeri maupun untuk ekspor saat ini cukup tinggi. Total impor karbon aktif pada tahun 2005 mencapai kg dengan nilai US$ , sedangkan total ekspor karbon aktif Indonesia ke berbagai negara mencapai kg dengan nilai US$ (BPS 2007). Indonesia memerlukan karbon aktif impor karena spesifikasi karbon aktif lokal tidak memenuhi persyaratan penggunaan tertentu seperti adsorben pada pemurnian emas, penurun warna pada industri makanan penurun warna pada dan sebagai katalis pada pengolahan minyak. Sedangkan karbon aktif untuk kebutuhan domestik umumnya digunakan untuk water treatment limbah cair atau penjernih air rumah tangga. Karbon aktif untuk kebutuhan domestik ini umumnya dapat dipenuhi oleh produksi lokal. Harga jual karbon aktif produk lokal yang mempunyai iodine number mg/gr berkisar antara Rp s/d Rp /kg (Rp ,- s/d Rp ,-/ton), tergantung pemanfaatannya. Harga karbon aktif impor jauh lebih tinggi, seperti perusahaan penyedap rasa di Indonesia mengimpori dengan harga US$ 9.000,-/ton dan perusahaan tambang emas mengimpor karbon aktif dari Amerika (Calgon) dengan harga US$ 3.000,-/ton. Tingginya kebutuhan karbon aktif mengakibatkan tingginya kebutuhan terhadap bahan baku. Saat ini kayu dan tempurung kelapa yang menjadi bahan baku utama karbon aktif Indonesia semakin sulit diperoleh. Hal ini menyebabkan para pengusaha yang bergerak dalam industri karbon aktif mulai menjajagi kemungkinan membuat karbon aktif dari bahan baku alternatif. Salah satu bahan baku tersebut adalah batubara, mengingat batubara juga memiliki kandungan karbon yang cukup tinggi sehingga potensial sebagai bahan baku karbon aktif. Di luar negeri, terutama Republik Rakyat China dan Amerika Serikat pembuatan karbon aktif dari batubara sudah dilakukan secara komersial. Bahkan 90% produk karbon aktif China dibuat dari bahkan baku batubara. Dalam hal ini, 48% kebutuhan karbon aktif Indonesia diimpor dari China (BPS, 2007). Penelitian pembuatan karbon aktif dari batubara skala laboratorium telah dilakukan oleh Puslitbang Teknologi Mineral dan Batubara (tekmira) sejak tahun 1990 dan berhasil 1

3 membuat karbon aktif dengan kualitas sesuai kebutuhan pasar, yaitu karbon aktif dengan iodine number ±1000 mg/gr. Iodine number adalah kemampuan daya serap karbon aktif terhadap zat atau partikulat anorganik yang merupakan salah satu indikator utama untuk menentukan kualitas karbon aktif dengan melihat daya serapnya. Semakin tinggi nilai iodine number semakin baik kualitas karbon aktif (Sudini Ningrum, 2000). Kualitas karbon aktif yang ada di pasaran adalah dengan iodine number antara mg/gr. Berdasarkan hasil penelitian dan kebutuhan pasar karbon aktif seperti yang disebutkan di atas, pada tahun 2008 dilakukan kegiatan optimasi teknologi aktivasi pembuatan karbon aktif pada skala pilot dengan aktivasi fisik menggunakan steam. Hasil percobaan merupakan bahan acuan untuk peningkatan mutu produk sebagai persiapan penerapan secara komersial sehingga dapat memenuhi kekurangan pasokan bahan baku dan memberikan nilai tambah bagi penganekaragaman pemanfaatan batubara selain sebagai bahan bakar Tujuan Tujuan kegiatan adalah melakukan optimasi proses pembuatan karbon aktif untuk memperoleh karbon aktif dengan mutu yang memenuhi kebutuhan pasar sebagai persiapan untuk diaplikasikan di masyarakat (komersialisasi) sehingga kebutuhan karbon aktif Indonesia baik untuk domestik maupun ekspor dapat terpenuhi. II. METODOLOGI Pelaksanaan optimasi teknologi aktivasi karbon aktif dari batubara terdiri atas dua kegiatan utama, yaitu optimasi terhadap kinerja peralatan dan optimasi proses aktivasi. Optimasi terhadap kinerja peralatan meliputi modifikasi fungsi alat yang tidak maksimal, seperti pada unit boiler, feeder, burner, kiln, scrubber, dan cooler. Setelah peralatan optimal, selanjutnya optimasi proses dengan penerapan variabel percobaan. Secara teoritis faktor yang mempengaruhi pembentukan daya serap karbon aktif selain karakteristik batubara sebagai bahan dasar dan semikokas, juga ukuran partikel, waktu dan temperatur proses, jumlah umpan dan laju alir steam. Berikut variabel yang diterapkan pada percobaan. - conto batubara Adaro dan batubara Air Laya - waktu proses (residence time) ± 4 jam - temperatur aktivasi 900 C - ukuran partikel semikokas 5 cm, 3 cm, 1 cm, 3 mm dan 1 mm, - jumlah umpan 50, 40, 30, 20 dan 10 kg, 2

4 - laju alir steam 50, 60, 70, 80 dan 90 kg/jam Prosedur proses aktivasi relatif sederhana. Terlebih dahulu dilakukan pre-heating kiln dengan pembakaran langsung sampai mencapai temperatur 900 C. Setelah tercapai temperatur 900 C, umpan masuk ke bin selanjutnya dengan screw masuk ke dalam kiln bersama aliran steam. Proses aktivasi berlangsung di dalam kiln melalui reaksi antara steam dengan endapan tar yang terdapat dalam pori-pori semikokas. Disamping itu, sebagian karbon dari semikokas juga bereaksi dengan steam membentuk gas CO dan H 2 yang langsung terbakar dalam kiln. III. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1. Hasil optimasi alat Berdasarkan hasil evaluasi terhadap unjuk kerja alat maka modifikasi terhadap masingmasing unit peralatan sebagai berikut. Modifikasi pada boiler, dilakukan pemasangan alat ukur tekanan, flow meter uap dan flow meter air. Pemasangan alat ukur untuk mengetahui volume/laju alir steam selama proses aktivasi berlangsung. Fungsi steam selain sebagai zat aktivator pada pembentukan porositas juga menjaga keseimbangan saat proses pembakaran sehingga mengurangi terjadinya abu akibat proses tersebut. Volume steam, panjang dan sistim lubang pada pipa di dalam kiln mempengaruhi tekanan dan dsitribusi steam. Tekanan dan distribusi yang tidak sesuai mengakibatkan steam tidak merata kontak dengan seluruh permukaan bahan yang akan diaktivasi. Modifikasi pada unit feeder dengan pemasangan bucket elevator yang dapat mengangkut conto secara kontinu dan terukur, sedangkan pada burner dengan mengganti nozzle. Energi yang dihasilkan burner harus mampu memanaskan kiln secara stabil pada temperatur C. Modifikasi pada unit kiln mengatur kecepatan putaran, kemiringan dan penempatan kisi-kisi di dalam kiln. Modifikasi pada scrubber dan cooler dengan menempatkan exhausted pada scrubber dan mengatur kembali sistim pengeluaran contoh dari kiln ke cooler Optimasi proses aktivasi Spesifikasi persyaratan bahan baku sesuai Standar Spesifikasi Indonesia (SII, Tabel 2.1), selain kadar karbon dan zat terbang adalah kadar abu. Kadar abu bahan baku ideal untuk karbon aktif <2% yang umumnya terdapat pada kayu atau tempurung kelapa. Kadar abu demikian sulit diperoleh jika menggunakan batubara. Umumnya kadar abu terendah raw batubara 5%. Kadar abu tinggi mempengaruhi proses pembentukan daya serap pada saat 3

5 aktivasi. Oleh karena itu, daya serap (iodine number) karbon aktif dari batubara lebih rendah daripada daya serap karbon aktif yang dibuat dari kayu atau tempurung kelapa. Nilai iodine number karbon aktif dari batubara umumnya ±1000 mg/gr, sedangkan iodine number karbon aktif dari kayu atau tempurung kelapa mencapai ±1200 mg/gr. Tabel 3 mencantumkan spesifikasi mutu produk karbon aktif hasil uji coba. Tabel 3. Spesifikasi mutu karbon aktif hasil optimasi aktivasi pada skala pilot Kondisi proses Ukuran (mesh) Iodine Number (mg/g) Methyle ne blue (mg/g) Bulk density (g/l) Air lembab (%) Jumlah umpan 35 kg/jam, waktu tinggal 4 jam, ukuran semikokas 3 mm, dan laju alir steam 90 kg/jam Granular ,88 5,8 4