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.

Asal, Komposisi, dan Struktur Batubara

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. 

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. 

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.  

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. 
 

Masalah lingkungan 
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. 

Kesimpulan 
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.