BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Perningkatan jumlah penduduk dan kemajuan teknologi merupakan faktor utama penyebab meningkatnya kebutuhan energi dunia. Berbagai jenis industri didirikan guna memenuhi kebutuhan hidup penduduk yang terus meningkat. Kemajuan teknologi di berbagai bidang mendorong berkembangnya keanekaragaman kebutuhan hidup yang pada akhirnya menyebabkan berdirinya industri-industri baru untuk memproduksi berbagai jenis kebutuhan hidup tersebut. Semakin banyak industri yang berdiri akan mengakibatkan semakin tinggi kebutuhan energi untuk mencukupi kelangsungan proses industri-industri tersebut. Penggunaan sumber energi berbasis minyak bumi saat ini tidak akan berlangsung lama karena jumlah cadangan minyak bumi yang terbatas. Sumber-sumber energi alternatif diperlukan untuk memenuhi kebutuhan energi dunia di samping penggunaan bahan bakar berbasis minyak bumi. Gas alam merupakan bahan bakar alternatif yang menjanjikan karena efisiensi pembakaran yang lebih tinggi, harga yang relatif lebih stabil, dan menghasilkan polusi yang lebih sedikit dibandingkan dengan bahan bakar berbasis minyak bumi. Berbagai jenis industri mulai menggunakan gas alam sebagai bahan bakar dan meminimalkan penggunaan bahan bakar minyak. Hal ini menyebabkan tingkat konsumsi gas alam dunia meningkat setiap tahun. Berdasarkan data BP Statistical Review of World Energy June 2012, 1
jumlah konsumsi gas alam tercatat sebesar 3222,9 milyar m 3 pada akhir tahun 2011. Jumlah tersebut mengalami kenaikan 2,2% dari jumlah konsumsi gas alam pada tahun 2010. Cadangan gas alam dunia terbatas dan tercatat hanya 208,4 trilyun m 3 yang tersebar di berbagai negara. Semakin tingginya tingkat konsumsi gas alam setiap tahun dan terbatasnya jumlah cadangan gas alam yang ada di berbagai negara menyebabkan keberadaan gas alam tidak akan berlangsung lama. Oleh karena itu perlu dipersiapkan sumber energi alternatif yang mampu mencukupi kebutuhan energi dunia di masa yang akan datang. Salah satu potensi Indonesia untuk berkontribusi dalam upaya penyediaan sumber energi alternatif adalah keberadaan sumber-sumber batubara yang melimpah di Indonesia. Data Bureau of Governmental Research (BGR) pada akhir tahun 2011 menyatakan bahwa terdapat sekitar 1.004 milyar ton total cadangan batubara dunia yang tersebar di berbagai negara dan Indonesia tercatat memiliki cadangan batubara sebesar 5.529 juta ton. Cadangan batubara tersebut terdiri dari 1.520 juta ton batubara antrasit dan bituminus serta 4.009 juta ton batubara sub-bituminus dan lignit. Selain itu Indonesia juga merupakan negara dengan cadangan batubara terbesar ke-4 di kawasan asia pasifik setelah China, Australia, dan India (www.bp.com). Dari segi produksi, berdasarkan data Ditjen Mineral dan Batubara bagian dari Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral, sebagian besar hasil produksi batubara Indonesia langsung diekspor ke berbagai negara. Sebagai contoh, produksi batubara Indonesia pada tahun 2011 yang berjumlah 353 juta ton, kurang lebih 75% diekspor langsung ke berbagai 2
negara seperti China, India, Korea Selatan, dan Jepang tanpa diolah terlebih dahulu. Jenis batubara yang di ekspor tersebut sebagian besar merupakan batubara termal dengan nilai kalori di bawah 5700 kkal/kg. Batubara dengan kalori rendah tersebut umumnya hanya digunakan untuk pembangkit energi listrik sehingga harganya murah (www.bankmandiri.co.id). Kebijakan ekspor ini perlu dipertimbangkan mengingat bahwa harga batubara dunia tidak stabil dan cenderung mengalami penurunan dari tahun ke tahun. Dengan kata lain, ekspor batubara dengan nilai kalor rendah ke berbagai negara bukan merupakan solusi strategis untuk perkembangan perekonomian Indonesia. Teknologi pengolahan batubara perlu dilakukan untuk meningkatkan kualitas batubara Indonesia sebelum diekspor sehingga pendapatan negara dari hasil ekspor batubara dapat meningkat. Penggunaan batubara sebagai bahan bakar langsung juga mulai mendapat perhatian khusus karena pemanfaatan batubara sebagai bahan bakar padat penghasil energi panas melalui pembakaran dapat menyebabkan polusi udara. Pembakaran langsung batubara menghasilkan berbagai jenis gas seperti karbon dioksida, karbon monoksida, dan senyawa-senyawa sulfur lainnya yang sangat berbahaya bagi lingkungan. Dengan adanya isu krisis energi dan keinginan untuk mengembangkan sumber energi alternatif, diperlukan suatu terobosan baru untuk mengolah sumberdaya alam batubara Indonesia yang jumlahnya melimpah. Teknologi pengolahan batubara Indonesia ini diharapkan dapat meningkatkan kualitas batubara serta mampu menghasilkan bahan bakar alternatif yang ramah lingkungan. 3
I.2 Rumusan Masalah Salah satu teknologi yang sedang berkembang saat ini sebagai upaya penyediaan syngas sebagai bahan utama berbagai industri kimia. Bukan hanya sebagai bahan baku senyawa-senyawa kimia penting tetapi gas hidrogen yang dihasilkan dapat digunakan sebagai bahan bakar alternatif. Dengan batubara Indonesia yang melimpah, terutama batubara Kalimantan Timur, potensi pengembangan teknologi produksi syngas dari batubara Indonesia sangat besar. Teknologi yang mudah untuk diterapkan adalah gasifikasi batubara dengan uap air karena tidak memerlukan persiapan bahanbahan kimia tertentu sebagai agen gasifikasi. Keberhasilan teknologi gasifikasi ini sangat tergantung pada jenis katalisator yang digunakan, jenis batubara, dan kondisi proses gasifikasi. Secara teoritis, gasifikasi katalitik batubara dengan uap air akan lebih mengarah ke kondisi optimum pada temperatur yang rendah dan tekanan yang tinggi (Hippo and Tandon, 2000). Penggunaan tekanan yang tinggi akan meningkatkan biaya operasi sehingga tekanan atmosferis dipilih sebagai langkah awal dalam penelitian. Untuk memperoleh informasi mengenai performa katalisator yang digunakan dalam gasifikasi, diperlukan penelitian tentang kinetika reaksi sekaligus komposisi gas hasil gasifikasi tersebut. I.3 Keaslian Penelitian Berbagai penelitian mengenai gasifikasi katalitik batubara dengan uap air telah dilakukan oleh peneliti terdahulu. Sebagian besar penelitian terdahulu dilakukan dengan fokus utama pada pengembangan katalisator 4
gasifikasi. Cook (1982) melakukan penelitian mengenai gasifikasi katalitik batubara Utah dengan uap air menggunakan katalisator potassium carbonate (K 2 CO 3 ). Mahato (2005) mempelajari pengaruh penggunaan berbagai jenis katalisator logam alkali yaitu KOH, K 2 CO 3, NaOH, dan Na 2 CO 3 pada gasifikasi katalitik River Basin Coal dan petcoke dengan uap air pada suhu 700 C. Penelitian yang dilakukan Wilson et al., (1974) mengenai gasifikasi katalitik batubara dengan uap air juga ditujukan untuk optimasi penggunaan campuran katalisator nikel dan senyawa alkali karbonat untuk menghasilkan gas metana. Hasil yang diperoleh dari penelitian tersebut adalah dimungkinkan produksi metana dari gasifikasi batubara dengan uap air menggunakan kombinasi katalisator potassium carbonate (K 2 CO 3 ) dan katalisator nikel pada tekanan rendah dan suhu 650 C. Selain penelitian tentang katalisator, penelitian mengenai gasifikasi batubara Kalimantan Timur juga telah banyak dilakukan tetapi dengan CO 2 sebagai agen gasifikasi. Hutagaol (1990) telah meneliti tentang mekanisme gasifikasi batubara asal Kalimantan Timur dengan CO 2 dan steam. Sobah (2012) telah melakukan penelitian gasifikasi arang batubara bituminus Kalimantan Timur menggunakan gas CO 2 dengan penambahan Ca(OH) 2 pada tahap pirolisis. Berdasarkan penelusuran pustaka tersebut, peneliti belum menemukan penelitian mengenai kinetika gasifikasi arang batubara lignit Kalimantan Timur dengan uap air menggunakan katalisator nikel karbonat (NiCO 3 ) serta pengaruhnya terhadap komposisi gas hasil gasifikasi. 5
I.4 Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk: 1. Mengetahui pengaruh penambahan katalisator nikel karbonat pada gasifikasi batubara Kalimantan Timur dengan steam terhadap komposisi gas yang dihasilkan. 2. Menganalisis kinetika gasifikasi batubara Kalimatan Timur dengan steam menggunakan katalisator nikel karbonat. 3. Menganalisis penggunaan pendekatan termodinamika untuk memodelkan komposisi kesetimbangan. I.5 Manfaat Penelitian Manfaat yang diharapkan dari hasil penelitian ini adalah: 1. Memberikan informasi mengenai konversi batubara Kalimantan Timur menjadi syngas melalui gasifikasi dengan uap air. 2. Memberikan informasi mengenai pengaruh pengunaan katalisator nikel karbonat pada gasifikasi batubara Kalimantan Timur dengan uap air terhadap komposisi gas yang dihasilkan. 3. Memberikan informasi mengenai kondisi proses, peralatan, dan kinetika reaksi gasifikasi arang batubara Kalimantan Timur menggunakan uap air sehingga mampu menjadi acuan untuk pengembangan skala besar pabrik pengolahan batubara. 6