BAB V BATUBARA 5.1. Pembahasan Umum Batubara adalah batuan sedimen yang dapat terbakar, terbentuk dari sisa tumbuhan purba, berwarna coklat-hitam, yang sejak pengendapannya mengalami proses kimia dan fisika, yang mengakibatkan pengayaan pada kandungan karbonnya. Batubara merupakan salah satu jenis batuan sedimen yang memiliki material penyusun khas dan berbeda dari batuan sedimen lainnya, baik secara kimia maupun petrografi. Unsur-unsur utama batubara adalah karbon, oksigen dan hidrogen. Endapan batubara dapat diartikan sebagai endapan yang mengandung hasil akumulasi material organik yang berasal dari sisa-sisa tumbuhan yang telah melalui proses litifikasi untuk membentuk lapisan batubara. Material tersebut telah mengalami kompaksi, ubahan kimia dan proses metamorfis oleh peningkatan panas dan tekanan selama periode geologi. 5.1.1. Proses Pembentukan Batubara Dalam proses pembentukan batubara, terdapat 2 proses utama yang berperan, yaitu proses penggambutan (peatification) dan pembatubaraan (coalification). 5.1.1.1. Penggambutan (Peatification) Gambut adalah sedimen organik yang dapat terbakar, berasal dari tumpukan hancuran atau bagian dari tumbuhan yang terhumifikasi dan dalam kondisi tertutup udara (dibawah air), tidak padat, memiliki kandungan air lebih dari 75% (berat) dan kandungan mineral lebih kecil dari 50% dalam kondisi kering (Anggayana, 2000). Proses penggambutan ini merupakan tahap paling awal dari proses pembentukan batubara, meliputi proses mikrobial dan perubahan kimia (biochemical). Faktor yang sangat penting dalam proses ini adalah keberadaan air Geologi dan Endapan Batubara di Daerah Kecamatan Semidang Adji 31
dan mikro-organisme (bakteri). Tumbuhan tersusun dari berbagai unsur, yaitu C, H, O dan N. Setelah tumbuhan mati, terjadi proses degradasi biokimia. Tumbuhan akan mengalami pembusukan, yang kemudian diuraikan oleh mikro-organisme, memotong ikatan kimia sehingga menjadi humus. Dalam keadaan melimpahnya oksigen dan jumlah bakteri yang banyak, terjadi proses biokimia dimana semua unsur tumbuhan akan terubah yang berakibat lepasnya H, O, dan N dalam bentuk air dan NH 3, sebagian unsur C dalam bentuk gas CO 2, CO dan metan (CH 5 ). Akan tetapi jika tumbuhan tertutup air atau terendam dengan cepat maka akan terhindar dari proses pembusukan, perubahan unsur pada tumbuhan tidak sempurna seluruhnya, sisa tumbuhan akan bertumpuk dan bereaksi menghasilkan gambut. Pada tahap selanjutnya, proses penggambutan akan diikuti oleh proses pembatubaraan, meliputi proses geologi dan perubahan kimia (geochemical). Pada tahap ini bakteri tidak ikut berperan. 5.1.1.2 Pembatubaraan (coalification) Proses ini adalah perkembangan gambut menjadi lignit, brown coal, subbituminus, bituminus dan antrasit yang dikontrol terutama oleh temperatur, tekanan dan waktu. Selama proses perubahan gambut menjadi lignit, terjadi proses kenaikan temperatur dan penurunan porositas. Hal ini ditunjukkan oleh penurunan kandungan airnya (moisture content) yang cepat. Kenaikan temperatur dan penurunan prositas ini diakibatkan oleh kompaksi yang dihubungkan dengan peningkatan tekanan overburden (pembebanan sedimen-sedimen diatasnya) dalam kurun waktu tertentu. Seiring peningkatan temperatur dan tekanan dalam waktu geologi, yang diantaranya disebabkan oleh adanya gradien geothermal dan tekanan overburden, brown coal akan terubah menjadi batubara sub-bituminus dan bituminus. Selama proses pembatubaraan ini, persentase karbon (C) meningkat karena unsur H, O dan N didalamnya akan terlepas sebagai gas O 2,H 2 dan N 2. Proses akhir pembatubaraan adalah terbentuknya batubara antrasit yang dicirikan oleh penurunan unsur H secara cepat. Faktor peningkatan temperatur memegang peranan yang sangat penting pada tahapan ini. Geologi dan Endapan Batubara di Daerah Kecamatan Semidang Adji 32
5.1.2. Lingkungan Pengendapan Batubara Batubara terbentuk dari sisa material tumbuhan dalam suatu lingkungan tertentu dimana tumbuhan tersebut dapat terendam oleh air, sehingga dapat disimpulkan lingkungan yang memungkinkan terbentuknya endapan batubara yang digenangi oleh air dalam kurun waktu tertentu, yaitu rawa. Secara geografis rawa dibagi menjadi 2 bagian, yaitu sebagai berikut : 1. Rawa Paralis (tepi laut), seperti rawa pinggir pantai, delta dan laguna. 2. Rawa Limnik (tepi danau), seperti rawa meadow dan tepi danau. Delta merupakan lingkungan pengendapan batubara yang sering ditemukan. Berdasarkan morfologinya, lingkungan delta dibagi menjdi 3 bagian, yaitu delta plain, delta front dan pro-delta. Delta plain sendiri terdiri dari upper delta plain dan lower delta plain. Horne, dkk (1978) membagi lingkungan pengendapan batubara di daerah delta menjadi 4 bagian, yaitu sebagai berikut : 1. Lingkungan back barrier dengan ciri lapisannya tipis, penyebaran lateral tidak menerus dan kandungan sulfur tinggi. 2. Lingkungan lower delta plain dengan ciri lapisan tipis, penyebaran luas dan distribusi kandungan sulfur tidak teratur. 3. Lingkungan upper delta plain-fluvial dengan ciri lapisan agak tebal, setempat dan biasanya penyebaran lateral tidak merata serta kandungan sulfur rendah. 4. Lingkungan zona transisi antara upper dan lower delta plain, dengan ciri lapisan yang tebal dan penyebarannya lateral luas dan rendah sulfur. Geologi dan Endapan Batubara di Daerah Kecamatan Semidang Adji 33
Gambar 5.1. Lingkungan Pengendapan Batubara (Horne dkk, 1978) 5.1.3. Analisis Kualitas Batubara Penentuan kualitas batubara dilakukan dengan memperhatikan sejumlah parameter kualitas yang dihasilkan dari analisis kimia dan pengujian laboratoriun. Analisis kimia batubara terdiri dari 2 jenis, yaitu sebagai berikut : 5.1.3.1. Analisis Ultimat Analisis ultimat adalah cara sederhana utnuk menunjukkan unsur pembentuk batubara dengan mengabaikan senyawa kompleks yang ada dan hanya dengan menentukan unsur kimia pembentuk yang penting. Ada 5 unsur utama pembentuk batubara, yaitu karbon, hidrogen, sulfur, nitrogen, oksigen dan fosfor. Kandungan sulfur yang sangat umum dijumpai dalam endapan batubara, yaitu : 1. Pirit terjadi dalam bentuk makrodeposit (lensa, vein, joint). 2. Sulfur Organik, jumlahnya 20-80% dari sulfur total. Secara kimia terikat dalam bentuk batubara. Geologi dan Endapan Batubara di Daerah Kecamatan Semidang Adji 34
3. Sulfur Sulfat, umumnya berupa kalsium sulfat dan besi sulfat dengan jumlah yang kecil. 5.1.3.2.Analisis Proksimat Analisis Proksimat digunakan untuk menentukan kelas atau rank batubara. Analisis ini terdiri dari 4 parameter utama, yaitu sebagai berikut : Kadar Air atau Lengas (Moisture) merupakan kandungan air yang terdapat dalam batubara, dapat dibedakan menjadi kadar air bebas atau free (surface moisture), kadar air bawaan (inherent moisture) dan kadar air total (total moisture). Kadar Abu (ash) didefinisikan sebagai bahan inorganik yang tertinggal atau tidak terbakar sewaktu batubara dibakar pada temperatur 815 0 C. Zat Terbang (volatile matter) adalah komponen dalam batubara yang dapat lepas atau menguap pada saat dipanaskan tanpa udara pada temperatur 900 0 C, meliputi volatile mineral matter dan volatile organic matter. Karbon Tertambat (fixed carbon) yaitu jumlah karbon yang tertambat dalam batubara setelah kandungan air, abu dan zat terbang dihilangkan. 5.1.4. Klasifikasi Batubara Penggolongan batubara yang secara umum digunakan adalah klasifikasi yang dikeluarkan oleh ASTM (American Standard For Testing Minerals). Parameter yang digunakan sebagai dasar klasifikasi ini adalah jumlah karbon yang tertambat dan zat terbang untuk batubara dengan rank tinggi, fixed carbon > 69%. Nilai kalori (calotific value) untuk batubara dengan rank rendah < 69%. Parameter tambahan berupa sifat coking (karakter penggumpalan). Dalam klasifikasi ASTM, batubara digolongkan berdasarkan nilai kalori yang dihitung pada kondisi (basis) dry mineral matter free (dmmf), sedangkan nilai kalori yang diperoleh dari data kualitas analisa laboratorium dalam kondisi air dried (adb), maka nilai kalori dalam kondisi adb tersebut harus dikonversi menjadi dmmf dengan menggunakan parr formulas sebagai berikut : Geologi dan Endapan Batubara di Daerah Kecamatan Semidang Adji 35
Fc (dmmf) = {(fc - 0.15 x S) 100} [100 - (M + 1,08 x A + 0,55 x S] Vm (dmmf) = 100 fc (dmmf) Cv (dmmf) = {(Btu - 50 x S) 100} [100 - (M + 1,08 x A + 0,55 x S] Ket : Fc = % karbon padat (adb) Vm = % zat terbang (adb) M = % moisture (adb) A = % abu (adb) S = % sulfur (adb) Btu = british termal unit; per pound = 1,8185 x CV(adb) Tabel 5.1 Klasifikasi Rank Batubara (ASTM, 1981 op cit. Wood, dkk. 1983) Geologi dan Endapan Batubara di Daerah Kecamatan Semidang Adji 36
5.2. Batubara Daerah Penelitian Berdasarkan hasil pemetaan geologi yang telah dilakukan pada daerah penelitian, endapan batubara hanya ditemukan pada Satuan Batulempung yang merupakan pembawa batubara dari anggota Formasi Muaraenim. Batubara yang terdapat di daerah penelitian dijumpai sebagai sisipan. Pada daerah penelitian ditemukan cukup banyak singkapan batubara dan penyebarannya cukup luas. Penentuan korelasi antar singkapan batubara pada daerah penelitian agak sukar karena tidak terdapat ciri unik yang dapat dijadikan penentuan korelasi. Oleh karena itu, penentuan hanya didasarkan atas letak singkapan yang berdekatan. Berdasarkan rekontruksi penampang geologi diperkirakan terdapat 6 lapisan (seam) batubara pada daerah penelitian. 5.2.1. Lapisan Batubara A (Seam A) Batubara Seam A (Gambar 5.5) tersingkap di lokasi penelitian pada titik UAL 016 dan SBN 005. Berdasarkan data singkapan, ketebalan batubara seam A ini 1 1,5 meter dengan kemiringan berkisar antara 20-25 ke arah baratdaya. Lapisan ini cenderung tidak menerus dan merupakan sisipan pada perlapisan batulempung karbonan. Batulempung karbonan umumnya merupakan litologi pada atap dan alas pada singkapan batubara seam A. Ciri - ciri batubara pada Seam A, yaitu berwarna hitam kecokelatan, kusam, getas, jarak antar cleat cukup rapat, terdapat pirit dan parting berupa batulempung dengan ketebalan antara 5-10 cm. Gambar 5.2. Foto Singkapan Batubara Seam A (Lokasi UAL 016) Geologi dan Endapan Batubara di Daerah Kecamatan Semidang Adji 37
5.2.2. Lapisan Batubara B (Seam B) Batubara Seam B (Gambar 5.6) tersingkap di lokasi penelitian pada titik UAL 010, UAL 011, UAL 017, UAL 018, LPG 001, PAU 014, PAU 015, SBN 004 dan SBN 006. Berdasarkan data singkapan, ketebalan batubara seam B ini bervariasi antara 1 2 meter. Kemiringan singkapan berkisar antara 15-25 ke arah baratdaya dan 10-11 0 ke arah timurlaut membentuk pola antiklin. Lapisan ini cenderung tidak menerus dan merupakan sisipan pada perlapisan batulempung karbonan. Batulempung karbonan umumnya merupakan litologi pada atap dan alas pada singkapan batubara seam B. Ciri - ciri batubara pada Seam B, yaitu berwarna cokelat kehitaman, kusam, getas, jarak antar cleat cukup rapat, terdapat pirit dan parting berupa batulempung dengan ketebalan antara 5-8 cm. (a) Lokasi UAL 017 Gambar 5.3. Foto Singkapan Batubara Seam B (b) Lokasi SBN 006 Geologi dan Endapan Batubara di Daerah Kecamatan Semidang Adji 38
5.2.3. Lapisan Batubara C (Seam C) Batubara Seam C (Gambar 5.7) tersingkap di lokasi penelitian pada titik UAL 006, UAL 021, LPG 002, PAU 005, PAU 006 dan PAU 011. Berdasarkan data singkapan, ketebalan batubara seam B ini bervariasi antara 0,5 2 meter. Kemiringan singkapan berkisar antara 10-11 kea rah timurlaut dan 20 0 ke arah baratdaya membentuk pola antiklin. Lapisan ini cenderung menerus dan merupakan sisipan pada perlapisan batulempung karbonan. Batulempung karbonan umumnya merupakan litologi pada atap dan alas pada singkapan batubara seam C. Ciri - ciri batubara pada Seam C, yaitu berwarna cokelat kehitaman, kusam, getas, jarak antar cleat cukup rapat, terdapat pirit. Batulempung Batubara (a) Lokasi PAU 011 Gambar 5.4. Foto Singkapan Batubara Seam C (b) Lokasi PAU 005 Geologi dan Endapan Batubara di Daerah Kecamatan Semidang Adji 39
5.2.4. Lapisan Batubara D (Seam D) Batubara Seam D (Gambar 5.8) tersingkap di lokasi penelitian pada titik UAL 003, UAL 004, UAL 005, UAL 022, SNP 001, SNP 002, SNP 003, PNG 004, PNG 005, PNG 006, PNG 007, PNG 008, PAU 002, PAU 003, PAU 004, PAU 008, PAU 009, PAU 010 dan LPG 003. Berdasarkan data singkapan, ketebalan batubara seam D ini bervariasi antara 0,5 1,5 meter. Kemiringan singkapan berkisar antara 9-13 ke arah timurlaut dan 20 0 ke arah baratdaya dan membentuk pola antiklin. Lapisan ini cenderung menerus dan merupakan sisipan pada perlapisan batulempung karbonan. Batulempung karbonan umumnya merupakan litologi pada atap dan alas pada singkapan batubara seam D. Ciri - ciri batubara pada Seam D, yaitu berwarna cokelat kehitaman, kusam, getas, jarak antar cleat cukup rapat, terdapat pirit dan parting berupa batulempung dengan ketebalan antara 5-10 cm. (a) Lokasi PNG 007 (b) Lokasi PAU 004 Gambar 5.5. Foto Singkapan Batubara Seam D Geologi dan Endapan Batubara di Daerah Kecamatan Semidang Adji 40
5.2.5. Lapisan Batubara E (Seam E) Batubara Seam E (Gambar 5.9) tersingkap di lokasi penelitian pada titik PNG 009. Berdasarkan data singkapan, ketebalan batubara seam E ini bervariasi antara 0,4 meter. Kemiringan singkapan berkisar antara 10 ke arah timurlaut. Lapisan ini cenderung tidak menerus dan merupakan sisipan pada perlapisan batulempung. Batulempung ini merupakan litologi pada alas pada singkapan batubara seam E. Ciri - ciri batubara pada Seam E, yaitu berwarna cokelat kehitaman, kusam, getas, jarak antar cleat cukup rapat, terdapat pirit dan parting berupa batulempung dengan ketebalan antara 5-10 cm. ra Batubara Parting Lempung atubara Batubara Gambar 5.6. Foto Singkapan Batubara Seam E (lokasi PNG 009) Geologi dan Endapan Batubara di Daerah Kecamatan Semidang Adji 41
5.2.6. Lapisan Batubara F (Seam F) Batubara Seam F (Gambar 5.10) tersingkap di lokasi penelitian pada titik LPG 004, LPG 005 dan LPG 006. Berdasarkan data singkapan, ketebalan batubara seam F ini bervariasi antara 0,7 1,5 meter. Kemiringan singkapan berkisar antara 15-20 ke arah baratdaya. Lapisan ini cenderung tidak menerus dan merupakan sisipan pada perlapisan batulempung karbonan. Batulempung karbonan umumnya merupakan litologi pada atap dan alas pada singkapan batubara seam F. Ciri - ciri batubara pada Seam F, yaitu berwarna cokelat kehitaman, kusam, getas, jarak antar cleat cukup rapat, terdapat pirit dan parting berupa batulempung dengan ketebalan antara 10-15 cm. Gambar 5.7. Foto Singkapan Batubara Seam F (lokasi LPG 004). Geologi dan Endapan Batubara di Daerah Kecamatan Semidang Adji 42
5.3. Sumberdaya Batubara Daerah Penelitian Ada 5 metoda yang umum digunakan dalam menghitung sumberdaya batubara, yaitu sebagai berikut : 1. Metoda Penampang 2. Metoda Circular USGS 3. Metoda Blok 4. Metoda Polygon Pemakaian metoda diatas disesuaikan dengan kualitas data, jenis data yang diperoleh dan kondisi lapangan serta metoda penambangan. Karena data yang digunakan dalam perhitungan hanya berupa data singkapan, maka metoda yang digunakan adalah Metoda USGS. Secara umum, langkah - langkah yang dilakukan untuk menghitung sumberdaya batubara dengan menggunakan Metoda USGS (Wood, dkk, 1983) adalah sebagai berikut : 1. Pembuatan peta sebaran batubara. 2. Pembuatan lingkaran di setiap titik singkapan batubara, dimana a. Daerah yang berada pada radius 0-400 meter merupakan sumberdaya terukur (measured resources) b. Daerah yang berada pada radius 400 1200 meter merupakan sumberdaya tertunjuk (indicated resources) c. Daerah yang berada pada radius 1200 4800 meter merupakan sumberdaya terkira (inferred resources) 3. Berdasarkan radius lingkaran yang telah dibuat berdasarkan Metoda USGS sebelumnya, maka akan didapat titik pepotongan pada tiap lingkaran, dimana hasil dari titik perpotongan tersebut akan menghasilkan cadangan daerah yang akan dihitung jumlah sumberdayanya (Gambar 5.3). Geologi dan Endapan Batubara di Daerah Kecamatan Semidang Adji 43
Gambar 5.8. Metoda Circular USGS (Wood et al., 1983) 4. Rumus perhitungan jumlah sumberdaya batubara daerah penelitian mengacu pada Metoda Circular USGS, dimana aturan perhitungan di atas berlaku untuk kemiringan lapisan batubara lebih kecil atau sama dengan 30 0, sedangkan untuk batubara dengan kemiringan lapisan lebih dari 30 0 aturannya adalah harga proyeksi radius lingkaran tersebut ke permukaan (Gambar 5.4). Adapun rumus perhitungan adalah sebagai berikut : a. Untuk dip @ 30 0 Sumberdaya = luas area (m 2 ) x tebal (m) x berat jenis (ton/m 3 ) b. Untuk dip @ > 30 0 Sumberdaya = luas area (m 2 ) x tebal (m) x berat jenis (ton/m 3 ) Cos α Geologi dan Endapan Batubara di Daerah Kecamatan Semidang Adji 44
Gambar 5.9. Penghitungan Sumberdaya Batubara Metoda USGS Dengan Memperhatikan Kemiringan Lapisan. Geologi dan Endapan Batubara di Daerah Kecamatan Semidang Adji 45