Apa itu Batu Bara
Batubara, padatan mudah terbakar alami, adalah salah satu sumber energi terpenting dan berlimpah di dunia. Mulai diperkenalkan 4.000 tahun yang lalu sebagai bahan bakar untuk pemanasan
dan memasak, hingga penggunaan abad kesembilan belas dan kedua puluh
dalam menghasilkan listrik dan sebagai bahan baku kimia, batubara,
bersama dengan minyak dan gas alam, tetap menjadi sumber energi yang
penting. Amerika
Serikat sendiri memiliki 1,7 triliun ton sumber daya
batubara kasar yang teridentifikasi (deposit alami) dan cadangan yang dapat
dipulihkan (batubara yang dapat dikembangkan untuk digunakan) untuk
memenuhi kebutuhan energinya sampai tahun 2225. Cadangan yang dimilik menunjukkan mencapai 274 miliar ton batubara kasar yang ada. Teknologi
pemulihan dapat mewakili 25 persen dari 1.08 triliun ton batu bara yang
dapat dipulihkan di dunia, dan 508 miliar ton batubara kasar yang
dapat menghasilkan potensi teknologi yang ada secara ekonomis. Cadangan yang dapat dipulihkan mengandung lebih dari dua kali energi cadangan minyak terbukti di Timur Tengah. Sekitar 100 negara memiliki cadangan yang dapat dipulihkan; 12 negara - di antaranya Kanada, Republik Rakyat Cina, Rusia,
Polandia, Australia, Inggris, Afrika Selatan, Jerman, India, Brasil, dan
Kolombia - memiliki cadangan terbesar.
Ahli
geologi percaya bahwa deposit batubara bawah tanah terbentuk sekitar
250-300 juta tahun yang lalu, ketika sebagian besar bumi rawa ditutupi
hutan lebat dan pertumbuhan tanaman. Saat tanaman dan pohon
mati, mereka tenggelam di bawah permukaan basah Bumi, di mana oksigen
yang tidak mencukupi untuk memperlambat pembusukannya dan menyebabkan
pembentukan gambut. Hutan dan tumbuhan baru menggantikan
vegetasi yang mati, dan ketika hutan dan tanaman baru mati, mereka juga
tenggelam ke lahan rawa. Dengan berlalunya waktu dan menemani penumpukan panas, lapisan bawah tanah Vegetasi mati
mulai terakumulasi, menjadi padat dan ditekan, dan memunculkan
berbagai jenis batubara, masing-masing memiliki konsentrasi karbon
berbeda: antrasit, batubara bituminous, batubara subbituminous, dan
lignit.Â
Ahli geologi Inggris William Hutton
(1798-1860) mencapai kesimpulan ini pada tahun 1833 ketika dia menemukan
melalui pemeriksaan mikroskopis bahwa semua varietas batubara
mengandung sel tumbuhan dan berasal dari sayuran, berbeda hanya pada
vegetasi yang menyusunnya. Karena asal usulnya dalam benda hidup kuno, batu bara, seperti minyak dan gas, dikenal sebagai bahan bakar fosil. Hal ini terjadi dalam lapisan atau saluran kecil dalam batuan sedimen; Formasinya ketebalan
bervariasi, ada yang berada di tambang bawah tanah
setebal 0,7-2,4 meter (2,5-8 kaki) dan di tambang permukaan, seperti di
Amerika Serikat bagian barat, kadang-kadang setebal 30,5 meter (100
kaki).
Beberapa ahli
kimia abad kedua puluh mengetahui sangat sedikit tentang komposisi dan
struktur molekul dari berbagai jenis batubara, dan sampai akhir 1920-an,
mereka masih percaya bahwa batubara terdiri dari karbon yang dicampur
dengan kotoran yang mengandung hidrogen. Dua metode mereka
untuk menganalisis atau memisahkan batubara menjadi komponennya,
destilasi destruktif (pemanasan dari kontak dengan udara) dan ekstraksi
pelarut (bereaksi dengan pelarut organik yang berbeda seperti tetralin),
hanya menunjukkan bahwa batubara mengandung karbon yang signifikan, dan
persentase elemen yang lebih kecil Hidrogen, oksigen, nitrogen, dan belerang. Senyawa anorganik seperti aluminium dan silikon oksida merupakan abu.
Distilasi menghasilkan tar, air, dan gas. Hidrogen
adalah komponen utama gas yang dibebaskan, walaupun amonia, karbon
monoksida dan gas dioksida, benzena dan uap hidrokarbon lainnya ada. (Komposisi
batubara bitumen dengan persentase kira-kira: karbon [C], 75-90;
hidrogen [H], 4,5-5,5; nitrogen [N], 1-1,5; sulfur [S], 1-2; oksigen [ O],
5-20, abu, 2-10, dan kelembaban, 1-10.) Dimulai pada tahun 1910, tim
peneliti di bawah arahan Richard Wheeler di Imperial College of Science
and Technology di London, Friedrich Bergius (1884-1949 )
Di Mannheim, dan Franz Fischer (1877-1938) di Mülheim memberikan
kontribusi penting yang mengindikasikan adanya senyawa benzenoid
(benzenelike) dalam batubara. Namun,
konfirmasi struktur benzenoid batubara hanya ada pada tahun 1925,
sebagai hasil penelitian ekstraksi batubara dan oksidasi William Bone
(1890-1938) dan tim peneliti di Imperial College. Asam
benzena tri-, tetra-, dan asam karboksilat tinggi lainnya yang mereka
dapatkan karena produk oksidasi menunjukkan kelebihan struktur aromatik
dengan cincin benzena tiga, empat, dan lima, dan struktur lainnya dengan
cincin benzena tunggal. Struktur yang paling sederhana terdiri dari delapan atau sepuluh atom
karbon, struktur cincin leburan mengandung lima belas atau dua puluh
atom karbon.
Klasifikasi dan Penggunaan Batubara
Peneliti Eropa dan Amerika pada abad kesembilanbelas dan awal abad ke-20 mengajukan beberapa sistem klasifikasi batubara. Paling awal, yang diterbitkan di Paris pada tahun 1837 oleh Henri-Victor Regnault (1810-1878), mengklasifikasikan jenis batubara sesuai dengan analisis langsung mereka (penentuan zat komponen, menurut persentase), yaitu dengan persentase kelembaban, bahan yang mudah terbakar, Karbon tetap, dan abu. Hal ini masih disukai, dalam bentuk modifikasi, oleh banyak ilmuwan batubara Amerika. Sistem lain yang diadopsi secara luas, diperkenalkan pada tahun 1919 oleh ilmuwan Inggris Marie Stopes (1880-1958), mengklasifikasikan jenis batubara sesuai dengan unsur makroskopiknya: clarain (batubara terang biasa), vitrain (batu bara hitam mengkilap), durain (batubara kasar kusam) , Dan fusain, juga disebut arang mineral (soft bood coal). Masih ada sistem lain yang didasarkan pada analisis akhir (penentuan unsur kimia komponen, berdasarkan persentase), mengklasifikasikan jenis batubara sesuai dengan persentase karbon tetap, hidrogen, oksigen, dan nitrogen, yang tidak termasuk abu dan belerang kering. (Regnault juga telah memperkenalkan analisis terakhir dalam makalahnya pada tahun 1837.) Ilmuwan batubara Inggris Clarence A. Seyler mengembangkan sistem ini pada tahun 1899-1900 dan sangat memperluasnya untuk memasukkan sejumlah besar batubara Inggris dan Eropa. Akhirnya, pada tahun 1929, tanpa sistem klasifikasi universal, sekelompok enam puluh ilmuwan batubara Amerika dan Kanada yang bekerja berdasarkan pedoman yang ditetapkan oleh American Standards Association (ASA) dan American Society for Testing Materials (ASTM) mengembangkan klasifikasi yang menjadi standar dalam 1936. Ini tetap tidak direvisi sejak 1938.Â
Sistem
ASA-ASTM menetapkan empat kelas batubara atau peringkat yaitu, antrasit,
bituminous, subbituminous, dan lignite, berdasarkan pada kandungan karbon
tetap dan nilai pemanasan yang diukur dalam satuan panas Inggris per
pon (Btu /lb). Antrasit,merupakan
batubara hitam keras yang terbakar dengan sedikit api dan asap,
memiliki kandungan karbon tetap tertinggi, 86-98 persen, dan nilai
pemanasan 13.500-15.600 Btu / lb (setara dengan 14,2-16,5 juta joule /
lb [1 Btu = 1,054,6 joule, energi yang dipancarkan oleh korek kayu yang terbakar]). Batu bara jenis ini
menyediakan bahan bakar untuk pemanas komersial dan rumah, untuk
pembangkit listrik, dan untuk besi, baja, dan industri lainnya. Batubara
bitumen (rendah, sedang, dan tinggi mudah menguap), batubara lunak yang
menghasilkan asap dan abu saat dibakar, memiliki kandungan karbon tetap
46-86 persen dan nilai pemanasan 11.000-15.000 Btu / lb (11,6-15,8 juta
joule / Lb). Ini
adalah batubara dengan nilai ekonomis yang paling banyak diperoleh
secara global dan bahan bakar utama dibakar di pembangkit listrik
bertenaga turbin uap. Beberapa
batubara bitumen, yang dikenal sebagai batubara metalurgi atau coking,
memiliki sifat yang membuat mereka cocok untuk dikonversi menjadi kokas
yang digunakan dalam pembuatan baja. Â
Batubara
subbituminous memiliki kandungan karbon tetap 46-60 persen dan nilai
pemanasan 8.300-13.000 Btu / lb (8,8-13,7 juta joule / lb). Kelas
keempat, lignit, batubara hitam kecoklatan lembut, juga memiliki
kandungan karbon tetap 46-60 persen, namun nilai pemanasan terendah,
5,500-8,300 Btu / lb (5,8-8,8 juta joule / lb). Pembangkit listrik adalah penggunaan utama kedua kelas. Selain memproduksi panas dan menghasilkan listrik, batu bara merupakan sumber penting bahan baku untuk pembuatan. Distilasi
destruktifnya (karbonisasi) menghasilkan gas hidrokarbon dan tar
batubara, yang darinya ahli kimia telah menyintesiskan obat-obatan,
pewarna, plastik, pelarut, dan banyak bahan kimia organik lainnya. Hidrogenasi hidrogenasi tekanan tinggi atau pencairan dan pencairan
batubara tidak langsung menggunakan sintesis Fischer-Tropsch juga
merupakan sumber potensial bahan bakar dan pelumas cair yang bersih.Â
Â
Â
Masalah lingkunganÂ
Kerugian utama penggunaan batubara sebagai bahan bakar atau bahan bakunya berpotensi mencemari lingkungan baik produksi maupun konsumsi. Inilah alasan mengapa banyak negara penghasil batubara, seperti Amerika Serikat, telah lama memiliki undang-undang yang mengatur penambangan batubara dan menetapkan standar minimum untuk pertambangan permukaan dan bawah tanah. Produksi batu bara membutuhkan pertambangan di tambang permukaan (jalur) atau bawah tanah. Penambangan permukaan meninggalkan lubang pada pembuangan batubara, dan untuk mencegah erosi tanah dan lingkungan yang tidak sedap dipandang, operator harus merebut kembali tanah tersebut, yaitu mengisi lubang dan menanam kembali tanah. Air tambang asam adalah masalah lingkungan yang terkait dengan penambangan bawah tanah. Air yang meresap ke dalam ranjau, terkadang membanjiri mereka, dan oksigen di atmosfer bereaksi dengan pirit (besi sulfida) di dalam batubara, menghasilkan air tambang asam. Saat dipompa keluar dari tambang dan masuk ke sungai, sungai, atau danau terdekat, air tambang mengasamkannya. Menetralisir air tambang dengan kapur dan membiarkannya mengendap, sehingga mengurangi keberadaan pirit besi sebelum dilepaskan, mengendalikan drainase asam.
Kerugian utama penggunaan batubara sebagai bahan bakar atau bahan bakunya berpotensi mencemari lingkungan baik produksi maupun konsumsi. Inilah alasan mengapa banyak negara penghasil batubara, seperti Amerika Serikat, telah lama memiliki undang-undang yang mengatur penambangan batubara dan menetapkan standar minimum untuk pertambangan permukaan dan bawah tanah. Produksi batu bara membutuhkan pertambangan di tambang permukaan (jalur) atau bawah tanah. Penambangan permukaan meninggalkan lubang pada pembuangan batubara, dan untuk mencegah erosi tanah dan lingkungan yang tidak sedap dipandang, operator harus merebut kembali tanah tersebut, yaitu mengisi lubang dan menanam kembali tanah. Air tambang asam adalah masalah lingkungan yang terkait dengan penambangan bawah tanah. Air yang meresap ke dalam ranjau, terkadang membanjiri mereka, dan oksigen di atmosfer bereaksi dengan pirit (besi sulfida) di dalam batubara, menghasilkan air tambang asam. Saat dipompa keluar dari tambang dan masuk ke sungai, sungai, atau danau terdekat, air tambang mengasamkannya. Menetralisir air tambang dengan kapur dan membiarkannya mengendap, sehingga mengurangi keberadaan pirit besi sebelum dilepaskan, mengendalikan drainase asam.
Pembakaran batubara menghasilkan sulfur dioksida dan nitrogen oksida, yang keduanya menyebabkan hujan asam. Beberapa
metode akan menghilangkan atau mengurangi jumlah belerang yang ada di
banyak bara api atau mencegah pelepasannya ke atmosfir. Mencuci batubara sebelum pembakaran menghilangkan sulfur pirit (sulfur dikombinasikan dengan zat besi atau unsur lainnya). Membakar
batubara dalam pembakar desain lanjutan yang dikenal sebagai pembakar
tempat tidur terfluidisasi, di mana batu kapur yang ditambahkan ke batu
bara dikombinasikan dengan belerang dalam proses pembakaran, mencegah
sulfur dioksida terbentuk. Scrubbing asap yang dilepaskan dalam pembakaran menghilangkan sulfur dioksida sebelum masuk ke atmosfer. Dalam
scrubber, penyemprotan batu gamping dan air ke dalam asap memungkinkan
batu kapur menyerap belerang dioksida dan membuangnya dalam bentuk
lumpur basah. Teknologi
batubara bersih yang disempurnakan menyuntikkan batu kapur kering ke
pipa yang berasal dari boiler pabrik dan menghilangkan sulfur dioksida
sebagai bubuk kering (CaSO 3) dan bukan sludge basah. Penggosokan tidak menghilangkan oksida nitrogen, tapi pencucian
batubara dan pembakar tempat tidur terfluidisasi yang beroperasi pada
suhu yang lebih rendah daripada boiler tanaman yang lebih tua mengurangi
jumlah nitrogen oksida yang dihasilkan dan sebab jumlah yang
dipancarkan.
Teknologi
batubara yang bersih dan proses konversi batubara kecair telah
menyebabkan bara bakar bersih dan bahan bakar cair sintetis, namun hujan
asam tetap menjadi masalah serius meski masyarakat mendapat pengakuan
atas dampak merusaknya sejak tahun 1852. Pemanasan global dihasilkan
dari emisi gas rumah kaca, Karbon dioksida, metana, dan klorofluorokarbon, adalah masalah
pembakaran batu bara lainnya yang diabaikan oleh industri dan pemerintah
sejak tahun 1896, namun tidak dapat dihindari lagi tanpa konsekuensi
jangka panjang yang serius.Â
KesimpulanÂ
Batubara tetap merupakan bahan bakar fosil yang paling melimpah di dunia, dan seiring dengan minyak bumi dan gas alam, ia akan terus menyediakan sebagian besar energi dunia. Tapi ketiganya adalah sumber daya yang terbatas, dan masyarakat harus mengkonsumsinya dengan bijak, tidak sia-sia, untuk memperpanjang masa hidup mereka dan mengurangi emisi berbahaya mereka. Konservasi bahan bakar fosil dan pengembangan energi alternatif, seperti tenaga surya dan angin, merupakan jalur menuju masa depan energi bersih masyarakat global.Â
No comments