1 | P usia
Modul 1: Sejarah Bahan Bakar Kuliah 1:
Sejarah Bahan Bakar Padat
IIT NPTEL Kharagpur Tahap - II Web Kursus
2 | P usia
Kata kunci: batubara, peringkat batubara, kadar air, penggunaan bahan bakar
pengantar
Setiap bahan yang mengandung karbon yang terjadi secara alami, ketika dibakar dengan udara (atau oksigen) menghasilkan panas atau energi
(secara langsung atau tidak langsung). Bahan bakar fosil dapat diklasifikasikan menurut bentuknya masing-masing pada kondisi ambien. Jadi, ada
bahan bakar padat (batu bara), bahan bakar cair (minyak bumi) dan bahan bakar gas (gas alam, LPG dll).
1.1.1 Sejarah bahan bakar padat
Batubara adalah batuan organik yang mudah terbakar berwarna coklat menjadi hitam yang muncul secara alami yang berasal
dari akumulasi dan perubahan fisik dan kimiawi selanjutnya dari bahan tanaman dalam jangka waktu yang lama. Puing-puing
tanaman terakumulasi di berbagai lingkungan basah, biasa disebut rawa gambut, di mana pohon, pakis dan sejenisnya
diendapkan, dan terkubur oleh pasir, lumpur dan lumpur. Akibat pengaruh temperatur dan tekanan, terjadi metamorfosis
material berkayu yang menghasilkan berbagai jenis batubara. Transformasi awal bahan nabati mungkin mencakup berbagai
jenis degradasi dan pembusukan karena beberapa aksi jamur dan bakteri. Oksidasi atmosfer yang lambat juga dapat terjadi.
Arah dan kecepatan pembusukan tumbuhan merupakan fungsi dari kondisi lokal, baik kering maupun basah.
Bahan organik nabati yang berasal dari spons, jenuh air, dan berasal dari tumbuhan, yang dikenal sebagai gambut, disebut
prekursor batubara. Ini adalah transformasi utama. Transformasi sekunder yang merupakan proses penuaan yang lebih lambat
dalam kondisi anaerobik substansial, tekanan yang lebih tinggi dan suhu yang meningkat.
IIT NPTEL Kharagpur Tahap - II Web Kursus
3 | P usia
Transformasi gambut menjadi batubara yang lebih tinggi secara progresif ini disebut proses batubaraifikasi.
Penguburan yang semakin dalam di bawah sedimen yang lebih muda ratusan hingga ribuan kaki diperlukan untuk
memajukan koalifikasi ke tahap bitumen dan antrasit. Tekanan yang diberikan oleh berat sedimen di atasnya dan panas
yang meningkat seiring dengan kedalaman, serta lamanya paparan terhadapnya, menentukan derajat koalifikasi, serta
peringkat batubara.
Ada dua teori yang diajukan tentang mode akumulasi bahan tanaman untuk diubah menjadi batu bara.
1)
Teori in-situ- Menurut teori ini, lapisan batu bara diamati di tempat yang dulunya hutan tumbuh. Saat tanah
tenggelam perlahan, akumulasi materi tumbuh di bawah air perlahan-lahan dan tidak membusuk dan hancur.
Seiring berjalannya waktu, laju tenggelamnya tanah meningkat dan hutan batubara terendam air. Sekali lagi,
tanah bersama dengan hutan batu bara keluar dari air setelah waktu yang cukup dan siklus ini berlangsung
terus menerus, yang bertanggung jawab atas pembentukan lapisan dan lapisan batu bara. Bukti dari
fenomena ini terlihat pada lapisan batu bara bahwa batang pohon fosil ditemukan berdiri tegak dengan
akarnya menjulur ke lapisan bawah. Keseragaman dalam ketebalan dan komposisi lapisan batu bara di
wilayah yang luas menunjukkan bahwa pengendapan bahan tanaman terjadi di air tenang.
2)
Teori melayang- Teori ini mengatakan bahwa bahan tanaman diangkut dengan aliran air dari satu tempat
ke tempat lain, dan akhirnya diendapkan di tempat rawa yang kondisinya sesuai seperti sedimen. Lapisan
batubara India berasal dari drift. Bukti teori penyimpangan bahwa bebatuan yang terkait dengan lapisan
batu bara sangatlah jelas
IIT NPTEL Kharagpur Tahap - II Web Kursus
4 | P usia
sedimen. Lapisan batubara itu sendiri berperilaku seperti lapisan sedimen dan terlihat bercabang.
Gambut berubah menjadi batubara dengan urutan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1,
Gambar 1. Peringkat batubara
Diasumsikan bahwa, setidaknya beberapa grafit alam dihasilkan dari antrasit oleh pengaruh suhu yang sangat tinggi
(tidak ditunjukkan pada gambar).
Meskipun sampel dari setiap peringkat batubara memiliki karakteristik fisik dan kimiawi yang berbeda, garis batas
antara dua peringkat batubara yang berurutan sulit ditentukan. Empat sampel pertama dalam seri memiliki gradasi
yang hampir terus menerus dari sifat fisik dan kimia tertentu, seperti kadar air, kadar karbon, kadar panas, dll.
Gambut adalah hasil transformasi yang tidak memadai. Komposisi dan sifat gambut sangat bervariasi dari satu tempat ke tempat lain,
tergantung pada sifat dan jenis bahan asli tanaman serta tingkat kerusakannya. Ini berisi air yang sangat banyak. Gambut tidak dianggap
sebagai batu bara, tetapi merupakan bahan bakar penting di negara-negara yang memiliki cadangan gambut yang besar. Ini terutama
digunakan sebagai bahan bakar domestik. Selain itu, briket gambut sebagian besar digunakan dalam ketel uap, pembangkit listrik, dan
produsen gas. Itu mudah menyala dengan nyala api yang panjang.
Lignit, dapat disebut sebagai batubara coklat, memiliki peringkat terendah dan mudah diidentifikasi oleh warna dan teksturnya. Ini
lembut, memiliki struktur kayu dan hancur saat dikeringkan. Warna coklat tua atau hitam
IIT NPTEL Kharagpur Tahap - II Web Kursus
5 | P usia
diamati pada lignit, memiliki sifat berkayu dan amorf. Lignit pecah pada lempengan setelah lama terpapar cuaca. Hal ini ditandai
dengan persentase kelembaban yang tinggi, berkisar antara 3.050% dengan kandungan oksigen yang tinggi.
Kadar lignit hitam merupakan tahap awal dari batubara sub-bituminus, yang memiliki kandungan oksigen lebih rendah dan
nilai kalor lebih tinggi daripada lignit. Batubara sub-bituminus tidak dapat dibedakan berdasarkan penampilan atau sifat
fisiknya. Mereka adalah perantara antara produk lignit hitam dan bitumen. Batubara sub-bituminus perlahan hancur saat
terpapar ke atmosfer.
Batubara bitumen berbeda-beda dalam penampilan dan sifatnya. Secara umum, mereka lebih keras daripada sampel
sub-bituminus dan sebagian besar menunjukkan fraktur kubus.
Peringkat berikutnya adalah batubara antrasit yang lagi-lagi lebih keras dari bituminus dan memiliki tekstur amorf. Antrasit adalah batu bara
padat yang relatif tidak berdebu dan terbakar dengan nyala api tanpa asap. Kandungan karbon yang tinggi dan volatile matter serta oksigen
yang rendah merupakan ciri khas batubara antrasit.
Seiring dengan peningkatan peringkat batubara dari gambut menjadi antrasit, kandungan karbon meningkat, tetapi kadar air, volatile
matter, dan oksigen menurun. Kandungan karbon meningkat dari 70% menjadi 95% dari batubara lignit menjadi antrasit.
Komposisi kimiawi batubara tidak diketahui dengan jelas. Secara umum dikatakan bahwa komponen batubara bersifat
makromolekul dengan struktur yang kompleks. Alasan munculnya komponen yang berbeda dalam peringkat batubara yang
berbeda adalah variasi struktur makromolekul ini. Lilin, resin, pektin, hemiselulosa, lignit dll ditemukan dalam batubara
peringkat rendah seperti gambut dan lignit.
Lapangan batubara utama di India adalah lapangan batubara Gondwana dan lapangan batubara Tersier. Lapangan batubara Gondwana
meliputi wilayah West Bengal, Bihar, Orissa, Madhya Pradesh, Maharastra, Andra
IIT NPTEL Kharagpur Tahap - II Web Kursus
6 | P usia
Pradesh dll. Ladang batubara tersier meliputi India Timur Laut, Tamilnadu, Rajasthan, J&K, Gujarat dll. Lebih dari 98% batubara
diperoleh dari lapangan batubara Gondwana. Cadangan batubara bituminus yang besar ditemukan di deposit Raniganj dan
Bokaro-Ramgarh-Karanpura di lapangan batubara Gondwana. Batubara Raniganj memiliki kadar air yang tinggi (3-10%) dan bahan
volatilnya tinggi (30-36%). Batubara di cekungan Gondwana sebagian besar dari jenis sub-bituminus. Ladang batu bara di lembah
Damodar di Jharkhand dan Bihar adalah sumber utama batu bara metalurgi di negara itu dan sebagian besar pabrik besi dan baja
mendapatkan batu bara kokas dari ladang ini.
IIT NPTEL Kharagpur Tahap - II Web Kursus
7 | P usia
Referensi:
1. Bahan bakar dan pembakaran, S. Sarkar, 2 nd edisi, Orient Longman Ltd., 1990.
2. Pembakaran dan tungku bahan bakar, John Griswold, seri teknik kimia, McGraw Hill Book Company,
Inc. 1946.
3. Kimia pemanfaatan batubara, Ed. oleh Martin A. Elliott, John Wiley & Sons Inc., 1981.
IIT NPTEL Kharagpur Tahap - II Web Kursus