Batubara

Batubara adalah benda padat berwarna coklat hingga hitam, kekerasannya kurang dari 3 skala mohs disebut ‘’Paytogenous rock’’  atau batuan  berasal dari diagnesia tumbuhan (flora) sebagai mineral energy berupa batuan yang dapat dibakar membara dan memberikan energi panas berkomposisi organic maseral sedikit mineral dengan penyusun unsur utama yaitu karbon (C), serta sedikit unsur oksigen (O), hidrogen (H), dan nitrogen (N). Sifat kimia berbagai jenis batubara ditentukan oleh jenis dan jumlah unsur  kimia yang terkandung dalam tumbuh-tumbuhan asalnya (PABA 1982). Adapun beberapa unsur dan kondisi yang menyebabkan suatu tumbuh-tumbuhan itu bisa  berubah menjadi batubara antara lain yaitu:

- Bakteri pembusuk                  

- Temperature

- Waktu                                   

 - Tekanan

Waktu pemanasan juga merupakan hal yang berpengaruh terhadap tingkat pematangan batubara, dimana waktu pemanasan yang lebih lama akan menghasilkan tingkat pematangan batubara yang lebih tinggi. Oleh karena itu batubara yang berumur lebih tua akan mempunyai tingkat pembatubaraan (Coalitification) yang lebih tinggi.

Tekanan juga merupakan pengaruh terhadap proses pematangan batubara, hanya saja pengaruhnya relative kecil bila dibandingkan dengan temperature dan waktu dalam hal ini tekanan hanya berfungsi untuk memadatkan bahan organic dan menekan keluar kandungan air yang ada di dalam batubara.

Perubahan komposisi kimia jenis batubara mulai dari jenis gambut (Peat) sampai pada jenis antrasit disebut tingkatan batubara (Coal rank). Tingkatan atau peringkat batubara dapat ditentukan dengan berpedoman pada beberapa parameter yang sangat penting diantaranya adalah analisis ultimat dan analisis proksimat.

 

Cara Terbentuknya Batubara

Batubara terbentuk sisa-sisa tumbuhan yang sudah mati dengan cara yang sangat kompleks dan memerlukan  waktu  yang  sangat lama (puluhan sampai ratusan juta tahun) yang dipengaruhi oleh proses fisika dan kimia ataupun keadaan geologi.  Komposisi kimia batubara hampir sama dengan komposisi kimia jaringan tumbuhan, keduanya mengandung unsur utama yang terdiri dari unsur C, H, O, N, S, P. hal ini mudah cdimengerti karena batubara terbentuk dari jaringan tumbuhan yang telah mengalami proses pembatubaraan (coalification).

Apabila jaringan tumbuhan dibakar dalam suasana reduksi, yaiitu dengan cara sesudah jaringan tumbuhan disulut dengan api kemudian diatas tumpukan ditutup tanah agar tidak berhubungan dengan udara luar (agar jaringan tumbuhan tidak terbakar) maka jaringan tumbuhan (kayu) akan menjadi arang kayu. Agar nyala api yang ada di dalam kayu mati, maka kayu tersebut segera disiram dengan air sehingga terbentuknya arang kayu. Makin keras kayu yang dipergunakan sebagai bahan baku, arang kayu yang dihasilkan mutunya makin baik. Komposisi kimia utama arang kayu serupa dengan komposisi kimia utama batubara. Perbedaannya, arang kayu dapat dibuat sebagai hasil rekayasa dan inovasi manusia selama jangka waktu yang pendek, dengkan batubara terbrntuk oleh proses alam selama jangka waktu ratusan hingga ribuaan juta tahun. Karena batubara terbentuk oleh proses alam, maka banyak parameter yang akan berpengaruh pada pembentukan batubara. Makin tinggi intensitas parameter yang berpengaruh makin tinggi mutu barubara yang terbentuk.

Tempat Terbentuknya Batubara

Berdasarkan tempat terbentuknya batubara, maka ada dua teori yang menjelaskan tentang terbentuknya batubara dialam ini yaitu: teori insitu dan teori drift (Krevelan, 1993).

A. Teori Insitu

 

Teori insitu menjelaskan bahwa bahan-bahan pembentuk lapisan batubara terbentuknya ditempat dimana tumbuh-tumbuhan tersebut mati, namun belum mengalami proses transportasi segera tertutup oleh lapisan sedimen dan mengalami proses coalification.

Jenis batubara ini mempunyai penyebaran yang luas dan merata serta kualitasnya lebih baik karena kadar abunya relative kecil. Jenis batubara yang terbentuk dengan cara seperti ini di Indonesia terdapat di Muara Enim Sumatera Selatan (Sukandarrumidi, 1995).

B. Teori Drift

 

Teori ini menjelaskan bahwa bahan-bahan pembentuk lapisan batubara terjadi di tempat yang berbeda dengan tempat tumbuhan semula hidup dan berkembang atau lapisan batubara yang terbentuk jauh dari tumbuh-tumbuhan asal itu berada.

Proses pembentukan batubara ini dimana tumbuh-tumbuhan yang telah mati dan diangkat oleh air dan berakumulasi disuatu tempat yang tertutup oleh batuan sedimen dan mengalami proses cilification. Jenis batubara yang terbentuk dengan cara ini mempunyai penyebaran tidak luas dan kualitasnya kurang baik karena banyak mengandung material pengotor yang terangkut bersama selama proses pengakutan dari tempat asal ke tempat sedimentasi. Jenis batubara yang terbentuk dengan cara seperti ini, di Indonesia terdapat di Delta Mahakam Purba, Kalimantan Timur (Sukandarrumidi, 1995).

Proses Pembentukan Batubara

Batubara berasal dari sisa tumbuhan yang mengalami proses pembusukan, pemadatan yang telah tertimbung oleh lapisan diatasnya, pengawetan sisa-sisa tanaman yang dipengaruhi oleh proses biokimia yaitu pengubahan oleh bakteri. Akibat pengubahan oleh bakteri tersebut, maka sisa-sisa tumbuhan kemudian terkumpul sebagai suatu masa yang mampat yang disebut gambut (Peatification) terjadi karena akumulasi sisa-sisa tanaman tersimpan dalam kondisi reduksi didaerah rawa dengan system draenase yang buruk yang mengakibat selalu tergenang oleh air, yang pada umumnya mempunyai kedalaman 0,5-1,0 meter. Gambut yang telah terbentuk lama-kelamaan tertimbung oleh endapan-endapan seperti batulampung, batulanau dan batupasir. Dengan jangka waktu puluhan juta tahun sehingga gambut ini akan mengalami perubahan fisik dan kimia akibat pengaruh tekanan (P) dan temperature (T) sehingga berubah menjadi batubara yang dikenal dengan oroses p-embatubaraan (Coalitification) pada tahap ini lebih dominan oleh proses geokimia dan proses fisiska  (Stch, dkk, 1982).

Proses geokimia dan fisika berpengaruh besar terhadap pematangan batubara yaitu perubahan gambut menjadi batubara lignit, batubara bituminous, sampai pada batubara jenis antrasit. Pematangan bahan organik secara normal terjadi dengan cepat apabila endapannya terdapat lebih dalam, hal ini disebabkan karena temperature bumi semakin dalam akan semakin panas. Proses pengubahan tumbuh-tumbuhan menjadi batubara ini dikkenal dengan cualitification. Dengan urutan zat yang dihasilkan berupa tumbuh-tumbuhan yaitu mulai dari:

1. Gambut (Peat)                     

2. Lignit                                 

3. Sub Bituminous              

4. Bituminous

5. Semi Antrasit

6. Antrasit

7. Meta Antrasit 

 

Urutan proses pembentukan batubara tersebut secara ringkas dapat diuraikan sebagai berikut:

a. Peat (Gambut)

Peat atau gambut adalah tumbuh-tumbuhan yang mati dan mengalami pembusukan dan tercampur dalam paya yang dikenal dengan peat (gambut). Jumlah air dalam gambut ini sangat besar dan jumlah kandungan air tersebut berkisar antara 80-90 % ketika baru ditambang dari paya. Penggunaannya sebagai bahan bakar dalam timber karena akan menghasilkan nyala yang lebih panjang dengan suhu yang relative rendah (Pitojo. S, 1983).  Berdasarkan lingkungan tumbuhan dan pengendapan gambut di Indonesia dapat dibagi atas dua jenis yaitu:

• Gambut Ombrogenus, yaitu gambut yang kandungan airnya hanya berasal dari air hujan. Gambut jenis ini dibentuk dalam lingkungan pengendapan dimana tumbuhan pembentuk dimasa hidupnya hanya tumbuh dari air hujan, sehingga kadar abunya adalah asli (Inherent) dari tumbuhan itu sendiri.

• Gambut Topogenus, yaitu gambut yang kandungan airnya berasal dari air permukaan. Jenis gambut ini diendapkan dari sisa tumbuhan yang semasa hidupnya tumbuh dari pengaruh air permukaan tanah, sehingga kadar abunya juga dipengaruhi oleh bagian yang terbawa oleh air permukaan tersebut.

Daerah gambut topogenus lebih bermanfaat untuk lahan pertanian bial dibanding dengan daerah gambut ombrogenus karena gambut topogenus mengandung lebih banyak nutrisi.

b. Lignit

Lignit yaitu suatu nama yang digunakan pada tahap pertama lapisan Brown Coal. Pada umumnya lignit mengandung material kayu yang sedikit mempunyai struktur yang lebih kompak bila dibandingkan dengan gambut.

Lignit mempunyai warna yang berkisar antara coklat sampai kehitaman, lignit segar mempunyai kandungan air antara 20-45 % dan nilai bakar 3056-4611 kal/gram, sedangkan lignit yang bebas air dan abu berkisar antara 5566-111 111 kal/gram (Pitojo. S, 1983).

c. Sub Bituminous

 

Jenis batubara ini berwarna hitam mengkilap dan mempunyai kilapan logam. Batubara ini saat ditambang kandungan air yang terkandung mencapai 45 % dan mempunyai nilai kalor bakar sangat rendah, kandungan karbon sedikit, kandungan abu banyak dan kandungan sulfur yang banyak.

d. Batubara Bituminous

 

Batubara bituminous merupakan jenis batubara yang terpenting dan dipakai sebagai bahan bakar karena memiliki nialai kalor, kandungan karbon yang relative tinggi, sedangkan kandungan air, kandungan abu, dan kandungan sulfur yang relative rendah. Jenis batubara ini juga digunakan sebagai bahan bakar dalam pembuatan kokas dan pabrik gas.

e. Batubara Semi Antrasit

Batubara semi antrasit ini merpakan batubara yang memiliki sifat antara batubara bitumen yang mempunyai kandungan zat terbang rendah disbanding dengan batubara antrasit yang mempunyai zat terbang yang tinggi berkisar antara 6-14 %. Batubara ini mudah terbakar dan warna nyalanya sedikit kekuning-kuningan.

f. Batubara Antrasit

Batubara antrasit biasanya disebut batubara keras (hard coal) penamaan ini berdasarkan atas dasar kekerasan dan juga kekuatannya antrasit. Batubara antrasit ini mudah untuk ditambang karena letak lapisan didalam kerak bumi yang tidak pasti, dimana letak lapisannya kadang-kadang tegak dan kadang-kadang juga vertical bahkan kadang-kadang juga berlekuk. Sifat barubara ini ditentukan dari derajat kilap atau warna. Batubara antrasit mempunyai nilai kalor dan kandungan karbon sangat tinggi dan memiliki kandungan air atau sulfur yang relative rendah dan kandungan zat terbang tinggi berkisar antara 8,0 %.

g.    Meta Antrasit

 

Batubara Meta Antrasit adalah batubara dengan kelas yang sangat tinggi dimana nilai kalorinya sangat tinggi, berkisar antara 8000-9000 kalori.  Kadara air (Water content) sangat kecil kurang dari 1  %, warna hiam mengkilat, pecahan concoidal, tidak mengotori tangan bila dipegang, menghasilkan api yang biru bila dibakar, tidak mengeluarkan asap, tidak berbau, kadar abu dan sulfur juga sangat rendah. Batubara jenis ini  adalah antrasit yang mengalami pengaruh tekanan dan suhu yang tinggi akibat proses tektonik maupun aktivitas vulkanik yang ada di dekat endapan. Batubara jenis ini terdapat di daerah Pensylvania, Amerika Serikat.

Reaksi Pembentukan Batubara

Batubara terbentuk dari sisa-sisa tumbuhan yang sudah mati, komposisi utama terdiri dari cellulose. Proses pembentukan batubara dikenal sebagai proses pembatubaraan (coalification). Factor fisika dan kimia yang ada di alam akan mengubah cellulosa menjadi lignit, subbitumina, bitumina atau antrasit. Reaksi pembentukan batubara adalah sebagai berikut :

          5(C6H10O5)                       C20H22O4 + 3CH4 + 8H2O + 6CO2 + CO

             Cellulose                           Lignit             Gas metan

      Keterangan :

• Cellulosa (senyawa organik), merupakan senyawa pembentuk batubara.
• Unsur C pada lignit jumlahnya relatif  lebih sedikit dibandingkan jumlah unsur C pada bitumina, semakin baik kualitasnya.
• Unsur H pada lignit jumlahnya relatif banyak dibandigkan jumlah unsur H pada bitumina, semakin banyak unsur H pada lignit semakin rendah kualitasnya.
• Senyawa gas metan (CH4) pada lignit jumlahnya relatif lebih sedikit dibandingkan dengan bitumina, semakin banyak (CH4) lignit semakin baik kualitasnya.