Ikhtisar
Batu bara merupakan komoditas sumber daya mineral yang dapat dikonversi untuk memenuhi berbagai kebutuhan, baik dari sektor energi maupun bahan kimia. Secara komprehensif, buku ini memberikan informasi mengenai karakteristik dan jenis-jenis batu bara, berbagai teknologi penambangan, industri-industri pengguna batu bara, dan berbagai macam teknologi konversi batu bara. Selain itu, dalam buku ini juga tersaji beberapa topik pendukung yang meliputi analisis eksergi konversi batu bara, tinjauan aspek lingkungan penggunaan batu bara, serta berbagai macam metode karakterisasi batubara.
Secara umum, penyusunan buku ini didesain agar sesuai dengan pemanfaatan batu bara mulai dari hulu sampai ke hilir, serta topik-topik lain yang berhubungan. Bagian awal dari buku ini akan mengajak pembaca untuk mengetahui sejarah singkat penggunaan batu bara serta informasi-informasi dasar mengenai batu bara, seperti klasifikasi batu bara dan bagaimana batu bara diaplikasikan. Selanjutnya, pembahasan memasuki tahapan penambangan batu bara dengan berbagai teknologi, seperti misalnya surface mining dan underground mining. Setelah batu bara "ditambang", pembaca selanjutnya akan diajak untuk mempelajari bagaimana batu bara dimanfaatkan pada beberapa cluster industri utama pengguna batu bara, seperti pembangkitan listrik, industri baja, dan industri semen.
Pada beberapa bab selanjutnya, didiskusikan secara lebih rinci mengenai teknologi-teknologi konversi batu bara, di antaranya pembakaran (combustion), karbonisasi batu bara, pirolisis, gasifikasi, dan pencairan batu bara. Masing-masing dari teknologi tersebut dibahas dalam bab tersendiri yang memiliki poin-poin pembahasan mengenai prinsip kerja, aspek teoretis (mekanisme reaksi, kondisi operasi, dan lain-lain), jenis-jenis alat yang berbasis pada teknologi tersebut, serta aplikasi teknologi- teknologi tersebut. Pada pemahaman mengenai aspek-aspek teknologi, pembaca akan dilengkapi dengan pengantar analisis eksergi pada salah satu metode konversi batu bara, serta berbagai teknik untuk melakukan karakterisasi batu bara.
Selain topik-topik yang berkaitan dengan teknologi, terdapat pula topik yang berkaitan dengan lingkungan, baik tinjauan mengenal polutan-polutan dari pemanfaatan batu bara, hingga metode-metode pengendalian emisi dari pembakaran batu bara. Pada bagian akhir buku, pembaca akan diajak untuk meninjau kondisi existing dari pemanfaatan batu bara di Indonesia secara makro.
Pendahuluan / Prolog
Kata Pengantar
Batu bara merupakan salah satu komoditas yang sangat penting di banyak negara. Di Indonesia, batu bara digunakan sebagai sumber energi primer untuk pembangkitan listrik. Diperkirakan Indonesia memiliki cadangan batu bara sebanyak 37 miliar ton dengan produksi sekitar 490 juta ton pada tahun 2019. Meskipun sebagian besar digunakan untuk pembangkitan energi, batu bara juga memiliki pemanfaatan yang cukup luas. Pada industri logam misalnya, batu bara (yang telah diubah menjadi kokas) digunakan untuk mereduksi bijih besi. Batu bara juga dapat dikonversi menjadi syngas melalui gasifikasi untuk digunakan sebagai bahan baku produksi bahan kimia.
Dalam pemanfaatan batu bara, teknologi senantiasa dikembangkan untuk mencapai efisiensi yang lebih tinggi dan menghasilkan dampak lingkungan yang semakin rendah. Pembakaran batu bara, yang awalnya bertumpu pada pulverized coal combustion (PCC), semakin berkembang menuju ke arah clean coal combustion. Meskipun mungkin belum semua teknologi telah sampai tahap komersialisasi, pengetahuan mengenai perkembangan berbagai teknologi batu bara diharapkan dapat menjadi inspirasi dan tambahan pengetahuan untuk terus mengembangkan pemanfaatan batu bara.
Buku ini membahas pemanfaatan batu bara dari hulu ke hilir. Bagian awal buku akan memaparkan dengan singkat metode penambangan batu bara dan industri-industri pengguna batu bara. Selanjutnya, pada bagian inti dari buku ini, yaitu teknologi konversi batu bara, akan dibahas proses-proses, seperti pulverized coal combustion, clean coal technology, gasifikasi, dan proses-proses fisis serta kimia yang lain. Pada bagian-bagian akhir dari buku, akan dibahas teknik analisis untuk batu bara, analisis termodinamika (eksergi), pengendalian dampak penggunaan batu bara, serta kondisi batu bara di Indonesia. Pembahasan-pembahasan dalam buku ini disusun dengan deskripsi dan ilustrasi-ilustrasi sederhana yang membantu pembaca memahami prosesnya.
Pada kesempatan ini, penyusun ingin menyampaikan terima kasih kepada berbagai pihak yang telah membantu menyiapkan penyusunan buku ini, yaitu Pinky Alifah Sosari dan Marizka Aviana Permatasari. Selain itu, penulis juga mengucapkan terima kasih pada mahasiswa-mahasiswa S-1, S-2, dan S-3 yang tergabung dalam Process System Engineering research group (PSErg), Departemen Teknik Kimia, FT, UGM, yang selalu memberi inspirasi dalam pengembangan bidang energi, juga kolega-kolega yang selalu men-support sehingga buku ini bisa kami selesaikan.
Terakhir, kami ingin menyampaikan permohonan maaf jika dalam penyusunan buku batu bara ini masih banyak kelemahan. Tentunya, masukan dan saran sangat kami harapkan agar edisi selanjutnya bisa lebih sempurna.
Penulis
Penulis
Arief Budiman - Prof. Arief Budiman, D.Eng. adalah seorang insinyur kimia lulusan UGM yang lahir di Pati (Jawa Tengah) 28 Juni 1960. Sejak lulus pendidikan S-1 di Jurusan Teknik Kimia, FT, UGM, penulis mengabdi sebagai staf pengajar dan peneliti di almamaternya. Jenjang pendidikan S-2 diperoleh di UGM.
Kemudian, gelar Doctor of Engineering (D.Eng) diperoleh dengan disertasi yang berjudul “Analisis Energi pada Menara Distilasi” dari Tokyo Institute of Technology, Jepang, tahun 1997. Kedisiplinan dan etos kerja tinggi yang menjadi ciri khas masyarakat Jepang telah penulis diterapkan sejak menjalani pendidikan doktoral di bawah bimbingan Prof. Masaru Ishida.
Sepulang dari Tokyo, penulis kembali mengabdi di almamaternya dan merintis sebuah riset group yang diberi nama Process System Engineering research group (PSErg). Riset group yang juga beranggotakan Prof. Dr.
Rochmadi dan Dr. Sutijan ini di awal berdirinya hanya melibatkan beberapa mahasiswa S-1. Namun, pada awal tahun 2020, tercatat ada 8 mahasiswa S-3, 5 mahasiswa S-2, dan 5 mahasiswa S-1. Dan, sudah ada 10 mahasiswa S-3 menyandang gelar doktor.
Yano Surya Pradana - Ir. Yano Surya Pradana, S.T., M.Eng., IPM. ASEAN Eng. adalah staf pengajar di Universitas Gadjah Mada (UGM) pada Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik (2014–sekarang). Dilahirkan di Ponorogo pada tanggal 6 Januari 1990, ia menyelesaikan studi S-1 di Departemen Teknik Kimia, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta, pada tahun 2012. Selanjutnya pada tahun 2013 meraih gelar Master of Engineering (M.Eng.) dalam bidang Teknik Kimia pada universitas yang sama dengan beasiswa Fast-Track DIKTI. Pada tahun 2019, ia mendapatkan 3 (tiga) sertifikasi profesi sekaligus, yaitu sertifikasi profesi Insinyur (Ir.) dari Universitas Gadjah Mada, sertifikasi Insinyur Profesional Madya (IPM) dari Persatuan Insinyur Indonesia, dan sertifikasi ASEAN Engineer (ASEAN Eng.) dari ASEAN Engineering Register.
Hingga saat ini, ayah dua anak ini sedang menekuni beberapa penelitian dengan topik teknologi produksi biodiesel dan konversi biomassa menjadi energi. Salah satu hasil karya yang telah berhasil dikembangkan adalah mendirikan pabrik biodiesel dari minyak jelantah skala mini di daerah terpencil di Sumatra yang bekerja sama dengan salah satu anak perusahaan BUMN.
Laras Prasakti - Laras Prasakti, M.Eng. lahir di Magelang tanggal 21 Juni 1993, kemudian besar di Salatiga, Jawa Tengah. Ia menempuh pendidikan sarjana di Departemen Teknik Kimia, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. Selama masa studi, ia tercatat aktif dalam banyak kegiatan akademik dan nonakademik, serta tergabung sebagai anggota aktif tim Chemical Engineering Car (Chem-E-Car) UGM.
Di akhir masa studinya, ia berkesempatan mengikuti program pertukaran mahasiswa di Shizuoka University, Jepang, yang sekaligus bertujuan untuk mengenalkan program KKN-PPM UGM. Setelah menyelesaikan studi S-1, Laras selanjutnya berkesempatan menjadi penerima Beasiswa Unggulan Kemendikbud dan menyelesaikan studi S-2 di bidang Teknik Kimia, dengan tesis yang berfokus pada konversi biomassa dengan proses hydrothermal liquefaction.
Aulia Shabrina - Aulia Shabrina, S.T. merupakan alumni Departemen Teknik Kimia, UGM, yang selanjutnya aktif di grup riset Process System Engineering. Selama menempuh perkuliahan strata S-1, Aulia Shabrina aktif baik dalam kegiatan akademik maupun nonakademik. Saat ini, ia mendapatkan beasiswa pendidikan master dari Lembaga Pengelola Dana Pendidikan (LPDP) di Tokyo Institute of Technology, Jepang, dengan bidang studi Global Engineering for Development, Environment and Society.
Daftar Isi
Cover
Kata Pengantar
Daftar Isi
Bab 1: Pengantar
1.1 Sejarah Penggunaan Batu Bara
1.2 Jenis dan Klasifikasi Batu Bara
1.3 Pembentukan Batu Bara
1.4 Sumber Daya dan Cadangan Batu Bara
Bab 2: Teknologi Penambangan Batu Bara
2.1 Pengantar
2.2 Tambang Bawah Tanah
2.3 Tambang Permukaan Tanah
2.4 Sistem Automasi
Bab 3: Industri Pengguna Batu Bara
3.1 Electric Power Generation
3.2 Industri Baja
3.3 Industri Semen
Bab 4: Teknologi Konversi Batu Bara: Combustion
4.1 Steam dan Aplikasinya pada Boiler
4.2 Teori Pembakaran Batu Bara
4.3 Sistem Pembakaran Batu Bara
Bab 5: Teknologi Konversi Batu Bara: Karbonisasi Batu Bara
5.1 Proses Coking
5.2 Penyiapan Batu Bara untuk Proses Coking
5.3 Kondisi Operasi Proses Coking
5.4 Karbonisasi Suhu Rendah
Bab 6: Teknologi Konversi Batu Bara: Pirolisis Batu Bara
6.1 Tipe dan Produk Batu Bara
6.2 Kinetika Pirolisis Batu Bara
6.3 Macam Proses Pirolisis Batu Bara
Bab 7: Teknologi Konversi Batu Bara: Gasifikasi Batu Bara
7.1 Prinsip Gasifikasi Batu Bara
7.2 Kinetika Gasifikasi Batu Bara
7.3 Teknologi Gasifikasi Batu Bara
7.4 Underground Coal Gasification (UCG)
7.5 Jenis Gasifier
7.6 Pengaruh Sifat Bahan (Batu Bara) pada Proses
Bab 8: Teknologi Konversi Batu Bara: Pencairan Batu Bara
8.1 Prinsip Pencairan Batu Bara
8.2 Pencairan Batu Bara secara Tidak Langsung:
8.3 Pencairan Batu Bara secara Langsung
8.4 Bio-Liquefaction
Bab 9: Electric Power Generation
9.1 Pulverized Coal System
9.2 Fluidized Bed Combustion
9.3 Integrated Gasification Combined-Cycle
9.4 Integrated Gasification Fuel Cell System
9.5 Magnetohydrodynamic Power Generation
9.6 Combustion Turbine
Bab 10: Aplikasi Gas Hasil Gasifikasi Batu Bara
10.1 Amonia dan Turunannya
10.2 Metanol dan Turunannya
Bab 11: Teknologi Batu Bara Bersih (Clean Coal Technology)
11.1 Coal Product Cycle
11.2 Sistem Teknologi Batu Bara Bersih
11.3 Teknologi Bersih Penambangan dan Produksi Batu
11.4 Teknologi Bersih Coal-Fired Power Generation
11.5 Teknologi Batu Bara Bersih pada Industri Semen
11.6 Teknologi Bersih Perncairan Batu Bara (Coal Liquefaction)
11.7 Teknologi Bersih Pirolisis Batu Bara
11.8 Teknologi Bersih Batu Bara
11.9 Teknologi CO2 Recovery
11.10 Teknologi Pengurangan SOx, NOx, dan Pembersihan Gas
11.11 Co-Generation System
Bab 12: Pengaruh Penambangan dan Pemakaian Batu Bara pada Lingkungan
12.1 Penambangan Batu Bara
12.2 Penyiapan Batu Bara
12.3 Transportasi Batu Bara
12.4 Pembakaran Batu Bara
12.5 Emisi Pembakaran Batu Bara
12.6 Pengendalian Emisi Polutan
Bab 13: Teknik Analisis
13.1 Sampling dan Penyiapan Sampel
13.2 Komposisi Batu Bara: Proximate dan Ultimate Analysis
13.3 Kandungan Mineral
13.4 Sifat Fisis dan Elektris
13.5 Sifat Termal
13.6 Sifat Mekanis
13.7 Sifat Spektroskopis
Bab 14: Exergetic Process Assessment pada Gasifikasi Batu Bara
14.1 Konsep Eksergi
14.2 Analisis Eksergi pada Gasifikasi
Bab 15: Batu Bara Indonesia
15.1 Tambang Batu Bara di Indonesia
15.2 Produksi dan Pemakaian Batu Bara Indonesia
15.3 Ekspor Batu Bara Indonesia
15.4 PLTU Batu Bara di Indonesia
15.5 Kebijakan Energi Batu Bara di Indonesia
Indeks
Tentang Penulis
