Pembakaran Batubara

(Firdaus Hanif)

Total sumber daya batubara Indonesia sampai akhir tahun 1994 mencapai 36,5 miliar ton dengan cadangan terbukti sebesar 5,086 miliar ton, Sumber daya batubara ini tersebar di Sumatera sebesar 68%, 31% di Kalimantan, dan sisanya terdapat di Jawa Barat, Sulawesi dan Irian Jaya. Pada bulan Maret 2003, PT Tambang Batubara Bukit Asam dan New Energy and Industrial Technology Devolepment Organization (NEDO) Jepang, menemukan sumber cadangan batubara sebesar 230 juta ton di Kungkilan Timur, Sumatra Selatan. Dengan demikian dari segi ketersediaan sumber daya batubara, tingginya kebutuhan batubara di masa mendatang tidaklah mengkhawatirkan.
Akan tetapi, meskipun sumber daya batubara sangat banyak, namun sumber daya batubara Indonesia pada umumnya tergolong batubara muda, mencapai 58,7% terhadap total sumber daya batubara. Jenis batubara ini berciri kandungan moisture tinggi (30%-40%), dan nilai kalor yang rendah (3500 kcal/kg-5000 kcal/kg). Karena ciri tersebut, jenis batubara ini kurang menguntungkan untuk diangkut jarak jauh dan mudah terbakar dengan sendirinya (self combustion).


Emisi dan Limbah Pembakaran Batubara

Batubara yang dipakai oleh PT Indonesia Power UBP Suralaya dipasok dari PT Bukit Asam, PT Kideco Jaya Agung, PT Artha Daya Coalindo, PT Adaro, dan PT Berau Coal. PT Bukit Asam merupakan pemasok utama PLTU Suralaya, karena unit pembangkit PLTU Suralaya, terutama unit 1-4, didesain sesuai ketersediaan batubara dari perusahaan tersebut. PT Bukit Asam memasok 6,1 Juta ton/tahun dari total kebutuhan batubara sekitar 11-12,5 Juta ton/tahun.

Pembakaran batubara akan menghasilkan emisi limbah yang lebih banyak dibandingkan bahan bakar minyak dan gas. Limbah batubara dapat berupa limbah padat batubara (bottom ash), abu terbang (fly ash) maupun lumpur flue gas desulfurization. Pembakaran batubara akan menghasilkan abu, gas-gas oksida belerang (SOX), oksida nitrogen (NOX), gas hidrokarbon, karbon monoksida (CO) dan karbon dioksida (CO2).

1. Abu

Abu batubara adalah bagian dari sisa pembakaran batubara pada boiler pembangkit listrik tenaga uap yang berbentuk partikel halus amorf dan bersifat Pozzolan, berarti abu tersebut dapat bereaksi dengan kapur pada suhu kamar dengan media air membentuk senyawa yang bersifat mengikat. Dengan adanya sifat pozzolan tersebut abu terbang mempunyai prospek untuk digunakan berbagai keperluan bangunan.

Abu merupakan bahan anorganik sisa pembakaran batubara dan terbentuk dari perubahan bahan mineral (miniral matter) karena proses pembakaran. Pada pembakaran batubara dalam pembangkit tenaga listrik terbentuk dua jenis abu yakni abu terbang (fly ash) dan abu dasar (bottom ash). Partikel abu yang terbawa gas buang disebut abu terbang, sedangkan abu yang tertinggal dan dikeluarkan dari bawah tungku disebut abu dasar. Sebagian abu dasar berupa lelehan abu disebut terak (slag).

Komposisi antara abu terbang dan abu dasar tergantung sistem pembakarannya. Dalam tungku pulverized coal sistem basah antara 45-55 %, dan tungku underfeed stoker 30-80 % dari total abu batubara. Abu terbang ditangkap dengan Electric Precipitator sebelum dibuang ke udara melalui cerobong.

PLTU berbahan bakar batubara biasanya menghasilkan limbah padat dalam bentuk abu. Jumlah abu batubara yang dihasilkan per hari dapat mencapai 500 - 1000 ton. Sebagian besar abu terbang dan abu dasar dikumpulkan dalam pembuangan abu (ash disposal). Jumlah abu tersebut demikian banyaknya sehingga menjadi masalah dalam pembuangannya. Dengan bertambahnya jumlah abu batubara maka ada usaha-usaha untuk memanfaatkan limbah padat tersebut. Hingga saat ini abu batubara tersebut banyak dimanfaatkan untuk keperluan industri semen dan beton, bahan pengisi untuk bahan tambang dan bahan galian serta berbagai pemanfaatan lainnya.

PT Indonesia Power UBP Suralaya selain sebagai pensuplai tenaga listrik Jawa Bali sebesar 30% dari seluruh kapasitas pembangkit listrik lainnya, juga bergerak dalam bidang trading batubara atau fly ash sebagai non core business. Saat ini UBP Suralaya dapat memproduksi 24 ribu ton fly ash per bulan.

2. Oksida Belerang

Unsur belerang terdapat pada batubara dengan kadar bervariasi dari rendah (jauh di bawah 1%) sampai lebih dari 4%. Unsur ini terdapat dalam batubara dalam 3 bentuk yakni belerang organik, pirit dan sulfat. Dari ketiga bentuk belerang tersebut, belerang organik dan belerang pirit merupakan sumber utama emisi oksida belerang. Dalam pembakaran batubara, semua belerang organik dan sebagian belerang pirit menjadi SO2. Oksida belerang ini selanjutnya dapat teroksidasi menjadi SO3. Sedangkan belerang sulfat disamping stabil dan sulit menjadi oksida belerang, kadar relatifnya sangat rendah dibanding belerang bentuk lainnya.

Oksida-oksida belerang yang terbawa gas buang dapat bereaksi dengan lelehan abu yang menempel dinding tungku maupun pipa boiler sehingga menyebabkan korosi. Sebagian SO2 yang diemisikan ke udara dapat teroksidasi menjadi SO3 yang apabila bereaksi dengan uap air menjadi kabut asam sehingga menimbulkan turunnya hujan asam.

Energi batubara merupakan jenis energi yang sarat dengan masalah lingkungan, terutama kandungan sulfur sebagai polutan utama. Sulfur batubara juga dapat menyebabkan kenaikan suhu global serta gangguan pernafasan. Oksida belerang merupakan hasil pembakaran batubara juga menyebabkan perubahan aroma masakan atau minuman yang dimasak atau dibakar dengan batubara (briket), sehingga menyebabkan menurunnya kualitas makanan atau minuman, serta berbahaya bagi kesehatan (pernafasan). Cara yang tepat untuk mengatasi hal tersebut adalah dengan mewujudkan gagasan clean coal combustion melalui desulfurisasi batubara.

3. Oksida Nitrogen

Nitrogen umumnya terikat dengan material organik dalam batubara dan kadarnya kurang dari 2%. Pada pembakaran, nitrogen akan dirubah menjadi oksida nitrogen dan disebut NOx. Selain nitrogen dari batubara, NOx juga dapat terbentuk dari nitrogen dalam udara pembakaran.

Zat nitrogen oksida ini dapat menyebabkan kerusakan paru-paru. Setelah bereaksi di atmosfer, zat ini membentuk partikel-partikel nitrat amat halus yang menembus bagian terdalam paru-paru. Partikel-partikel nitrat ini pula, jika bergabung dengan air baik air di paru-paru atau uap air di awan akan membentuk asam. Akhirnya zat-zat oksida ini bereaksi dengan asap bensin yang tidak terbakar dan zat-zat hidrokarbon lain di sinar matahari dan membentuk ozon rendah atau "smog" kabut berwarna coklat kemerahan yang menyelimuti sebagian besar kota di dunia.

4. Karbon Monoksida

Gas karbon monoksida (CO) terbentuk pada pembakaran tidak sempurna. gas ini dihasilkan dari proses oksidasi bahan bakar yang tidak sempurna. Gas ini bersifat tidak berwarna, tidak berbau, tidak menyebabkan iritasi. Reaksi yang tidak sempurna antara karbon dan oksigen adalah sebagai berikut:

C + ½ O2 → CO

Selain menghasilkan energi lebih rendah, gas CO merupakan polutan yang dapat mencemari lingkungan terutama untuk para pekerja di lingkungan tertutup. Untuk pembakaran batubara dalam pembangkit listik yang modern, pembentukan CO biasanya kecil sehingga tidak perl dikhawatirkan karena jumlah oksigen (udara) yang dipasok biasanya sudah dihitung dan dipasok berlebih.

5. Asap dan Gas Hidrokarbon

Asap dan gas hidrokarbon terbentuk pada pembakaran yang sangat tidak sempurna. Asap terutama terdiri dari partikel-partikel karbon yang tidak terbakar. Sedangkan gas-gas hidrokarbon adalah senyawa-senyawa karbon dan hidrogen hasil pemecahan bahan organik batubara yang belum mengalami oksida oksigen lebih lanjut. Seperti karbon monoksida, pembentukan asap dan gas-gas hidrokarbon menyebabkan rendahnya efisiensi pembakaran bahkan jauh lebih rendah dari yang diakibatkan oleh pembentukan karbon monoksida.

6. Karbon Dioksida

Dalam pembakaran bahan bakar fosil seperti batubara, tujuan utamanya adalah semaksimal mungkin mengkonversikan unsur utama dalam batubara yakni C (karbon) menjadi CO2 sehingga dihasilkan energi yang tinggi. Dikarenakan batubara mengandung kadar karbon paling tinggi dibanding bahan bakar fosil lainnya seperti minyak dan gas, maka pembakaran batubara dianggap merupakan sumber emisi CO2 terbesar.