Puslitbang tekMIRA LAPORAN KERJA PRAKTIK BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Batubara merupakan salah satu sumber energi primer yang memiliki riwayat pemanfaatan yang sangat panjang dan persediaan batubara didunia semakin lama akan semakin habis. Banyak sekali bahan bakar pengganti salah satunya adalah briket batubara. Briket batubara merupakan salah satu bahan bakar padat alternatif yang terbuat dari batubara, bahan bakar padat ini merupakan bahan bakar alternatif yang mempunyai kelayakan teknis untuk digunakan sebagai bahan bakar rumah tangga, industri kecil ataupun menengah. Briket juga mempunyai keuntungan ekonomis karena dapat diproduksi secara sederhana, memiliki nilai kalor yang tinggi, dan ketersediaan batubara cukup banyak di Indonesia sehingga dapat bersaing dengan bahan bakar lain. Untuk itu saya selaku mahasiswa teknik konversi energi melakukan kerja praktik di Puslitbang tekMira untuk mengetahui proses pembuatan briket dan manfaatnya bagi industri dan juga bagi masyarakat. Adapun tujuan dari kerja praktik ini adalah : • Membuka wawasan dan membangun pengalaman nyata memasuki dunia industri. • Membentuk kemampuan berkomunikasi mahasiswa pada materi/subtansi keilmuan secara lisan dan tulisan. 1 TEKNIK KONVERSI ENERGI POLITEKNIK NEGERI BANDUNG Puslitbang tekMIRA LAPORAN KERJA PRAKTIK 1.2 Profil Puslitbang tekMIRA Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Mineral dan Batubara, disingkat Puslitbang tekMIRA, lahir dari penggabungan Balai Penelitian Tambang dan Pengolahan Bahan Galian dengan Akademi Geologi dan Pertambangan tahun 1976. Sebelum dikenal dengan sebutan Puslitbang tekMIRA, Institusi ini bernama Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Mineral (P3TM) sebagai perubahan dari nama Pusat Pengembangan Teknologi Mineral (PPTM). Saat ini Puslitbang tekMIRA berada di bawah Badan Penelitian dan Pengembangan Energi dan Sumber Daya Mineral (Balitbang ESDM), Departemen ESDM. Nama tekMIRA diharapkan dapat menjadi identitas atau ikon lembaga yang profesional dalam melakukan litbang dan pelayanan jasa teknologi mineral dan batubara. Puslitbang tekMIRA mempunyai visi dan misi yaitu : • Visi : Menjadi Puslitbang yang MANDIRI, PROFESIONAL, dan UNGGULAN dalam pemanfaatan mineral dan batubara. • Misi : Melaksanakan litbang mineral dan batubara, melaksanakan fungsi decision support system dalam perumusan kebijakan pemerintah, memberikan pelayanan jasa teknologi. 1.3 Struktur Organisasi Puslitbang tekMIRA 2 TEKNIK KONVERSI ENERGI POLITEKNIK NEGERI BANDUNG Puslitbang tekMIRA LAPORAN KERJA PRAKTIK Untuk mendukung manajemen dalam aspek kelitbangan dan administrasif. Puslitbang tekMIRA memiliki empat kelompok fungsional kelitbangan : • Kelompok Litbang Pengolahan dan Pemanfaatan Mineral; • Kelompok Litbang Pengolahan dan Pemanfaatan Batubara; • Kelompok Penerapan Teknologi Penambangan Mineral dan Batubara • Kelompok Kajian Kebijakan Pertambangan Mineral dan Batubara. serta Bagian Tata Usaha, Bidang Program, Bidang Sarana Penelitian dan Pengembangan, dan Bidang Afiliasi. 1.4 Personalia Dengan jumlah karyawan pusat sebanyak 389 orang dengan berbagai latar pendidikan. Karyawan dengan lulusan sekolah dasar sebanyak 7 orang, lulusan sekolah menengah tingkat pertama dengan 16 orang, dan juga lulusan SLTA, SMK, dan SMKK sebanyak 176 orang. Sedangkan untuk karyawan dengan lulusan sarjana sebanyak 152 orang yaitu lulusan sarjana muda sebanyak 20 orang, lulusan sarjana muda sosial sebanyak 8 orang, lulusan sarjana eksakta sebanyak 101 orang. Dan lulusan sarjana sosial sebanyak 23 orang. Sedangkan karyawan dengan lulusan pascasarjana sebanyak 32 orang. Dan juga karyawan dengan lulusan doktor sebanyak 6 orang. 1.5 Tata Kerja Karyawan Puslitbang tekMIRA mempunyai jam kerja Senin-Jum’at dengan jam masuk pukul 08.00 – 16.30, sedangkan waktu istirahat dari pukul 12.00 13.30. Untuk hari Sabtu – Minggu digunakan untuk hari libur. Karyawan Puslitbang tekMIRA juga diwajibkan untuk mengikuti upacara bendera pada saat hari – hari besar. 3 TEKNIK KONVERSI ENERGI POLITEKNIK NEGERI BANDUNG Puslitbang tekMIRA LAPORAN KERJA PRAKTIK 1.6 Kelompok Penerapan Teknologi Penambangan Mineral dan Batubara Sesuai dengan tugas dan fungsi Kelompok Penerapan Teknologi Penambangan Mineral dan Batubara untuk melaksanakan dua peran pentingnya sebagai kelompok penunjang pemanfaatan mineral dan batubara, yaitu peran kelitbangan dan pelayanan jasa teknologi di bidang penambangan, geoteknologi tambang, dan lingkungan pertambangan, maka secara berimbang memberikan kontribusi penerapan teknologi penambangan yang baik dan benar serta berwawasan lingkungan (good mining practices), melalui upaya : • Penyusunan standar dan penanganan keselamatan kerja penambangan (misalnya kajian getaran peledakan, kestabilan lubang bukaan tambang, penanganan kelongsoran lereng); • Penerapan konservasi/intensifikasi cadangan batubara dengan menerapkan desain penam-bangan yang sesuai dengan kondisi cadangan (inovasi teknologi penambangan pada daerah rawa, peningkatan status cadangan dan kelayakan tambang, penguasaan teknologi gasifikasi batubara bawah tanah); • Penyusunan baku mutu dan pengendalian kualitas lingkungan (baku mutu gas emisi pada udara ambient di lingkungan pertambangan, emisi pembakaran batubara, pemanfaatan sludge untuk bahan bakar PLTU); • Monitoring lingkungan pertambangan dengan melakukan penerapan “Environmental Management System” pada setiap industri pertambangan; • Pengembangan teknologi tepat guna melalui rancang bangun dan rekayasa peralatan eksplorasi dan penambangan. 4 TEKNIK KONVERSI ENERGI POLITEKNIK NEGERI BANDUNG Puslitbang tekMIRA LAPORAN KERJA PRAKTIK 1.7 Pabrik Briket Batubara Pabrik briket batubara diresmikan oleh Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral pada 2 November 2001, sebagai hasil kerja sama antara NEDO – METI (Jepang) dengan DESDM (Indonesia). Dengan adanya pabrik percontohan ini, maka tekMIRA akan mempunyai fasilitas yang memadai untuk mengembangkan litbang briket dan mensosialisasikannya kepada pihak pengguna. Diharapkan, ada pihak swasta yang mengembangkannya pada tingkat komersial di kemudian hari. Pabrik dibangun di atas tanah seluas ± 1 Ha, terdiri dari 8 bangunan fasilitas utama, yaitu bangunan untuk stockpile batu bara, stockpile bagas, pengeringan/ penggerusan/ bin/ pembriketan, pengayakan dan pengantongan briket, gudang produk briket, boiler minyak dan laboratorium/gudang sparepart/perkantoran. Dalam perkembangannya, maka pabrik ini dilengkapi pula dengan bangunan untuk percontohan berbagai tungku briket. Operasi produksi dikontrol oleh panel sentral dan juga panel-panel lain untuk masing-masing peralatan secara elektronik dan otomatik. Jumlah total daya listrik terpasang adalah 650 KVA. Sedangkan jumlah tenaga kerja adalah 15 orang operator yang telah dilatih dan 10 orang tenaga harian. Kapasitas produksi adalah 5 ton/jam atau 10.000 ton/tahun (1 shift). Saat ini mengingat pasar belum terbentuk, produksi dan pemasarannya baru mencapai 100 ton/bulan. Pada awal proses produksi, digunakan bahan baku batu bara (76%), bagas (19%) dan kapur (5%). Dalam perkembangannya untuk meningkatkan sifat fisik produk, ditambahkan molases sebagai bahan pengikat (8%) dan pengurangan bagas menjadi 10%, sehingga komposisi briket bio batu bara menjadi : batu bara (85%), bagas (10%) dan kapur (5%). Molases ditambahkan 8% dari total campuran tersebut. Pembuatan briket tersebut dilakukan pada mesin briket 2 roller dengan kuat tekan 2 – 3 ton/cm2. Briket yang pecah dialirkan kembali secara otomatis untuk dipres kembali. 5 TEKNIK KONVERSI ENERGI POLITEKNIK NEGERI BANDUNG Puslitbang tekMIRA LAPORAN KERJA PRAKTIK PRAKT Produk briket yang dihasilkan direncanakan untuk dapat dipakai di rumah untuk tangga maupun industri kecil dan menengah, menggantikan kebutuhan energi panas dari BBM dan kayu bakar. Energi panas yang dihasilkan pada pembakaran briket dapat dipakai bata/ di (teh, antaranya bawang, keramik/ untuk memasak, padi, dan pengeringan ikan,dan industri lain hasil yang pertanian/peternakan pertanian/peternakan pembakaran tembakau, gerabah, lain lain-lain) genteng/ membutuhkan panas. Briket ini dimungkinkan juga untuk digunakan dalam pemenuhan energi panas di boiler uap, industri makanan, dan sebagainya. sebagainya. Gambar 1.1 Denah Pabrik Keterangan : Bangunan A. Bangunan utama B. Penyimpanan bagas C. Pengepakan/pengantongan TEKNIK KONVERSI ENERGI Peralatan/mesin 1. Pengering batu bara 2. Peremuk batu bara 3. Pengering bagas 6 Puslitbang tekMIRA LAPORAN KERJA PRAKTIK D. Penyimpanan produk E. Ruang ketel F. Penyimpanan kapur G. Kantor dan laboratorium H. Gardu listrik I. Coal stockpile J. Ruang rekreasi K. Laboratorium emisi gas L. Satpam 4. Pemotong bagas 5. Lime bin 6. Coal bin 7. Bagase bin 8. Mering pembriketan 9. Ayakan getar 10. Mesin pengantongan 7 TEKNIK KONVERSI ENERGI POLITEKNIK NEGERI BANDUNG Puslitbang tekMIRA LAPORAN KERJA PRAKTIK BAB II DASAR TEORI 2.1. Batubara Batubara adalah batuan sedimen yang dapat terbakar, terbentuk dari endapan organik, utamanya adalah sisa-sisa tumbuhan dan terbentuk melalui proses pembatu baraan. Proses terjadinya batubara terjadi dalam dua tahap yaitu tahap biokimia dan tahap geokimia. Tahap biokimia merupakan tahap awal dari proses pembatubaraan. Pada tahap ini terjadi proses pembusukan sisa – sisa tanaman yang disebabkan oleh bekerjanya bakteri anaerobik. Sedangkan tahap geokimia merupakan tahap dimana naiknya kedalaman timbunan sisa tanaman, maka aktivitas bakteri aerobik digantikan oleh aktivitas bakteri anaerobik. Sampai kedalaman lebih dari 10 m aktivitas bakteri berkurang dan bahkan hilang sama sekali. Berdasarkan tingkat proses pembentukannya yang dikontrol oleh tekanan, panas dan waktu, batu bara umumnya dibagi dalam lima kelas yaitu : 1. Antrasit adalah kelas batu bara tertinggi, dengan warna hitam berkilauan (luster) metalik, mengandung antara 86% - 98% unsur karbon (C) dengan kadar air kurang dari 8%. 2. Bituminus mengandung 68 - 86% unsur karbon (C) dan berkadar air 8-10% dari beratnya. 3. Sub-bituminus mengandung sedikit karbon dan banyak air, dan oleh karenanya menjadi sumber panas yang kurang efisien dibandingkan dengan bituminus. 8 TEKNIK KONVERSI ENERGI POLITEKNIK NEGERI BANDUNG Puslitbang tekMIRA LAPORAN KERJA PRAKTIK 4. Lignit atau batu bara coklat adalah batu bara yang sangat lunak yang mengandung air 35- 75% dari beratnya. 5. Gambut, berpori dan memiliki kadar air di atas 75% serta nilai kalori yang paling rendah. 2.1.1 Komponen- komponen Dalam Batubara A. Kadar air (Moisture) Air yang terkandung dalam batubara adalah : • Air bebas (free moisture) adalah air yang terikat secara mekanik dengan batubara pada permukaan, dalam retakan dan mempunyai tekanan uap normal • Air lembab (moisture in air dried sample) adalah air yang terikat secara fisik dalam batubara pada struktur pori – pori sebelah dalam, dan mempunyai tekanan uap lebih rendah daripada tekanan normal. Kadar air dalam batubara berpengaruh pada pembakaran yaitu akan berkurangnya kalori akibat adanya panas yang terbuang dalam penguapan air. B. Kadar abu (Ash) • Inherent mineral matter adalah yang berhubungan dengan tumbuhan asala pembentukan batubara, mineral matter ini tidak dapat dihilangkan dari batubara. • Extraneous mineral matter berasal dari tanah penutup atau lapisan – lapisan yang terdapat diantara lapisan batubara. Kadar abu dalam batubara berpengaruh terhadap nilai kalorinya, makin tinggi kadar abu maka nilai kalornya berkurang. 9 TEKNIK KONVERSI ENERGI POLITEKNIK NEGERI BANDUNG Puslitbang tekMIRA LAPORAN KERJA PRAKTIK C. Kadar zat terbang (Volatile matter) Kadar zat terbang terdiri dari gas – gas yang mudah terbakar seperti H2, CO, uap – uap yang mengembun, dan juga gas CO2 dan H2O. Pengaruhnya dalam batubara adalah terhadap karakteristik pembakaran. Makin tinggi kadar zat terbang dalam batubara, maka makin cepat terjadi pembakaran dan makin banyak kehilangan berat, makin sedikit kadar zat terbang makin sukar terbakar. D. Karbon padat (Fixed Carbon) Karbon padat adalah karbon yang terdapat pada batubara yang berupa zat padat. Jumlahnya ditentukan oleh kadar air, abu dan zat terbang. E. Unsur – unsur yang ada dalam Batubara Unsur- unsur yang ada dalam batubara adalah terdiri dari karbon (C), hidrogen (H), oksigen (O), belerang (S) dan nitrogen (N). 2.1.2 Analisis untuk menentukan kualitas batubara Analisis untuk menentukan kualitas batubara meliputi : 1. Analisis proksimat, yaitu untuk menentukan kadar air (moisture), kadar abu (ash), kadar zat terbang (volatile matter) dan kadar karbon padat (fixed carbon). 2. Analisis ultimat, yaitu untuk mennentukan kadar hydrogen, kadar karbon, kadar belerang, kadar nitrogen dan kadar oksigen. 3. Penentuan nilai kalor (calorific value) yaitu penentuan jumlah panas yang dihasilkan dari pembakaran combustible mineral. 4. Analisis komposisi abu (ash analysis) yaitu penentuan komposisi dari abu batubara didalam pembakaran berpengaruh pada sifat –sifat abu. 10 TEKNIK KONVERSI ENERGI POLITEKNIK NEGERI BANDUNG Puslitbang tekMIRA LAPORAN KERJA PRAKTIK 5. Analisis titik leleh abu (ash fusibility) yaitu penentuan karakteristik pelunakan dan pelelehan abu yang diukur menurut prosedur standar dengan memanaskan secara perlahan – lahan. 2.2 Batubara Sebagai Bahan Bakar Batubara sebagai bahan bakar padat, terbentuk dari unsur – unsur C,H, N, S,O dan komponen mineral. Ketika molekul batubra teroksidasi (terbakar) maka akan menghasilkan panas dan produk pembakaran (CO2 dan uap air) dan polutan. Tiga reaksi kimia yang umum terjadi pada saat batubara terbakar adalah sebagai berikut : C S + O2 + O2 CO2 + 2H2O + SO2 + 2414.9 Kkal (2.1) 260 Kkal (2.2) 40 Kkal (2.3) 2715 Kkal 2H2 + O2 Ketika oksidasi terjadi dengan udara bebas (79% N2 dan 21% O2), maka reaksinya menjadi : C + O2 + 3.76 N2 2H2 + O2 + 3.76 N2 S + O2 + 3.76 N2 CO2 SO2 + + 3.76 N2 (2.4) 3.76 N2 (2.5) 3.76 N2 (2.6) 2H2O + 11 TEKNIK KONVERSI ENERGI POLITEKNIK NEGERI BANDUNG Puslitbang tekMIRA LAPORAN KERJA PRAKTIK Energi yang diperoleh pada proses pembakaran batubara diakibatkan oleh terjadinya interaksi eksotermis dari senyawa hidrokarbon dengan oksigen. Materi lain yang akan mengalami proses perubahan kimia pada proses pembakaran adalah nitrogen, sulfur dan mineral yang terkandung dalam batubara. Namun reaksi kimia dari komponen – komponen tersebut bersifat endotermis sehingga akan mengurangi jumlah total energi yang tersedia. Sedangkan asap yang terjadi pada proses pembakaran diakibatkan oleh adanya zat yang mudah menguap yang secara esensial merupakan aerosol yang mengandung tar dan karbon. Zat yang mudah menguap mengandung kurang lebih dari tiga komponen yaitu : 1. Gas yang dapat terbakar, termasuk hidrogen (H2), metana (CH4), etana (C2H5), carbon dioksida (CO) dan hidrogen sulfida (H2S). 2. Tar merupakan senyawa dengan campuran kompleks yaitu hidrokarbon dan senyawa organic lainnya seperti benzene, toluene, fenol naftalen dan karbon bebas. 3. Amonia yang mengandung nitrogen dan senyawa belerang dalm keadaan terlarut. 2.3 Briket Batubara Briket batubara adalah bahan bakar padat dengan bentuk dan ukuran tertentu, yang tersusun dari partikel batubara (kokas/semi kokas) halus yang telah mengalami proses pemampatan dengan daya tekan tertentu, agar bahan bakar tersebut lebih mudah ditangani dalam pemanfaatannya. Adapun sifat dari briket batubara adalah : 1. Tidak berasap dan tidak berbau pada saat pembakaran. 12 TEKNIK KONVERSI ENERGI POLITEKNIK NEGERI BANDUNG Puslitbang tekMIRA LAPORAN KERJA PRAKTIK 2. Mempunyai kekuatan tertentu sehingga tidak mudah pecah waktu diangkat dan dipindah – dipindahkan. 3. Mempunyai suhu pembakaran yang tetap (± 350oC) dalam jangka waktu yang cukup panjang (8-10 jam). 4. Setelah pembakaran masih mempunyai kekuatan tertentu sehingga mudah untuk dikeluarkan dari dalam tungku masak. 5. Gas hasil pembakaran tidak mengandung gas karbon monoksida yang tinggi. Secara umum, briket batubara berdasarkan prosesnya dapat dibagi atas 3 (tiga) macam : 1. Briket non karbonisasi Ada 2 proses dalam pembuatan briket non karbonisasi sebagai berikut : • Briket Tanpa Bahan Pengikat Briket tanpa bahan pengikat umumnya dilakukan pada batubara muda (lignit dan brown coal) dengan tekanan yang relatif tinggi dan dengan design alat pengepresan yang dibuat khusus. Besarnya tekanan pengepresan tergantung dari ukuran butiran batubaranya. Untuk tekanan pembriketan yang rendah, dibutuhkan ukuran butiran batubara yang lebih halus. Briket jenis ini umumnya tidak stabil pada goncangan dan kelembaban karena bisa terjadi perubahan – perubahan plasterisis dari briket. 13 TEKNIK KONVERSI ENERGI POLITEKNIK NEGERI BANDUNG Puslitbang tekMIRA LAPORAN KERJA PRAKTIK Gambar 2.1 Bagan Alir Proses Pembuatan Briket Non Karbonisasi Tanpa Bahan Pengikat • Briket dengan Bahan Pengikat Secara umum pembriketan batubara ditambahkan bahan pengikat, hanya jenis dan proses tertentu pembriketan bisa dilakukan tanpa bahan pengikat. Penambahan bahan pengikat dapat mengurangi beban tekanan pembriketan. 14 TEKNIK KONVERSI ENERGI POLITEKNIK NEGERI BANDUNG Puslitbang tekMIRA LAPORAN KERJA PRAKTIK Gambar 2.2 Bagan Alir Proses Pembuatan Briket Non Karbonisasi Dengan Bahan Pengikat 2. Briket Karbonisasi Briket karbonisasi adalah briket batubara yang bahan bakunya (batubara) dikarbonisasi sebelum menjadi briket. Dengan karbonisasi zat – zat terbang yang terkandung dalam batubara tersebut dalam batubara diturunkan serendah mungkin sehingga produk akhirnya tidak berbau dan berasap. Proses karbonisasi dilakukan dengan menggunakan tungku. Batubara diarangkan pada suhu 600 – 7000C selama 6 – 8 jam. Proses pengarangan akan berjalan baik bila ukuran batubara lebih besar dari 2 cm dengan perolehan (recovery) sekitar 50 %.Briket batubara jenis ini aman digunakan untuk rumah tangga sekalipun. 15 TEKNIK KONVERSI ENERGI POLITEKNIK NEGERI BANDUNG Puslitbang tekMIRA LAPORAN KERJA PRAKTIK Gambar 2.3 Bagan Alir Proses Pembuatan Briket Karbonisasi 3. Briket Bio-Batubara Dibandingkan dengan jenis briket terkarbonisasi ataupun nonkarbarbonisasi, briket bio batubara merupakan jenis dalam pembuatan briket,. Yang membedakan dengan kedua jenis itu adalah adanya penambahan serbuk biomassa (seperti serbuk kayu, sekam, dan bagas tebu) sebanyak kurang lebih 20%. Penambahan biomassa ini dimaksudkan untuk menurunkan titik bakar briket, mempercepat pembakaran dan mengurangi emisi gas –gas pembakaran. 16 TEKNIK KONVERSI ENERGI POLITEKNIK NEGERI BANDUNG Puslitbang tekMIRA LAPORAN KERJA PRAKTIK 2.4 Pembuatan Briket Batubara Secara umum proses pembuatan briket batubara terdiri dari 5 proses yaitu 1. Penggerusan Proses dimana menggerus bahan baku briket untuk mendapatkan ukuran butir tertentu. Dengan mendapatkan ukuran butir tertentu maka dalam proses pencampuran dengan bahan – bahan penunjang lainnya dapat terjadi secara merata, serta dapat mengurangi kemungkinan terjadinya asap pada saat dibakar. 2. Pencampuran Proses dimana mencampur bahan baku briket pada komposisi tertentu untuk mendapatkan adonan yang homogen. Lamanya pencampuran sangat tergantung dari ukuran dan model mixernya semakin lama proses pencampuran hasilnya semakin baik karena serbuk briket akan semakin tercampur secara merata. Dalam tahap ini yang harus diperhatikan adalah kondisi kandungan air yang terdapat dalam adonan harus dalam keadaan seimbang. 3. Pencetakan Proses dimana mencetak adonan briket untuk mendapatkan bentuk tertentu sesuaikan yang diinginkan. Alat yang digunakan adalah Briquetting Machine. 4. Pengeringan Proses mengeringkan briket dengan menggunakan udara panas pada temperatur tertentu untuk menurunkan kandungan air briket. Proses pengeringan dapat dilakukan secara sederhana yaitu dengan menjemur dibawah sinar matahari. Dan dapat juga dilakukan dengan cara modern yaitu dengan menggunakan blower. 17 TEKNIK KONVERSI ENERGI POLITEKNIK NEGERI BANDUNG Puslitbang tekMIRA LAPORAN KERJA PRAKTIK 5. Pengepakan Pengemasan produk briket sesuai dengan spesifikasi kualitas dan kuantitas yang telah ditentukan. Untuk mempertahankan kualitas briket batubara khususnya kelembaban, maka perlu dilakukan pengepakan dengan bahan kedap air/kantong plastik, sehingga kerusakan atau perubahan kualitas selama proses distribusi, baik selama perjalanan dari lokasi pabrik ke area industri, maupun selama penyimpanan di dalam gudang sebelum briket batubara tersebut digunakan tidak mengalami perubahan kelembaban. Dengan demikian dapat dipertahankan kondisi kemudahan penyalaan awal serta tidak terjadinya asap selama proses pembakaran. 2.5 Jenis – jenis Briket Batubara Secara umum briket batubara bisa dibedakan menjadi 2 jenis yaitu : 1. Tipe bantal Briket batubara tipe ini umumnya dibuat dari jenis batubara yang terkarbonisasi atau tanpa terkarbonisasi dan tanpa penambahan bahan penyulut sehingga agak sulit dinyalakan Gambar 2.4 Briket Batubara tipe bantal 18 TEKNIK KONVERSI ENERGI POLITEKNIK NEGERI BANDUNG Puslitbang tekMIRA LAPORAN KERJA PRAKTIK PRAKT 2. Tipe sarang tawon Bentuknya bervariasi mulai dari silinder, segi lima atau segi empat dan berlubang – lubang untuk memudahkan sirkulasi udara pada saat pembakarannya, strukturnya terdiri dari satu, dua, atau tiga lapisan yaitu berupa penyulut, inflaming dan main body. Briket batubara jenis ini ada yang mudah sekali disulut karena telah dilengkapi dengan penyulut yang menyatu dengan dilengkapi briketnya, pembakaran dimulai dari atas ke bawah. Gambar 2.5 Briket Batubara tipe sarang tawon 2.6 Sistem Pembakaran Briket Batubara Sifat pembakaran adalah sangat penting disamping tergantung dari sifat batubaranya. Karakteristik pembakaran briket ini (lama dan suhu pembakaran) tergantung pula dari besarnya udara yang terbakar (air supply) dan nilai kalori batubaranya. Makin besar udara yang ikut terbakar makin pendek lama udara pembakaran briket dan makin tinggi nilai kalori batubara yang dibuat briket makin lama waktu pembakaran. Makin besar udara yang diberikan (dengan membuka udara kompor masak) makin pendek waktu pembakaran briket walaupun diperoleh suhu maksimum yang lebih tinggi. 19 TEKNIK KONVERSI ENERGI Puslitbang tekMIRA LAPORAN KERJA PRAKTIK Secara umum sistem pembakaran briket batubara dibagi menjadi 2 bagian yaitu: 1. Sistem Bottom – Up (Untuk batubara tanpa karbonisasi) Pada sistem ini sebagian kecil briket batubara direndam dalam minyak tanah. Penyulut tersebut direndam di lapisan terbawah, kemudian briket batubara siap dinyalakan. 2. Sistem Top – Up (Untuk batubara karbonisasi) Pada sistem ini briket dimasukkan ke dalam tungku dengan posisi penyulut di bagian atas. Penyulut dinyalakan dan kemudian dikipasi sampai briket menyala dengan sempurna. 20 TEKNIK KONVERSI ENERGI POLITEKNIK NEGERI BANDUNG Puslitbang tekMIRA LAPORAN KERJA PRAKTIK PRAKT BAB III DESKRIPSI OBYEK 3.1 Proses Karbonisasi Sebelum dilakukan proses karbonisasi, terlebih dahulu batubara harus dikeringkan karena kadar air dalam batubara sangat tinggi. Pengeringan batubara dilakukan untuk mengurangi kadar air dalam batubara. Yang dilakukan dengan cara dijemur dengan sinar matahari selama 6-7 jam. Setelah dilakukan matahari 67 pengeringan, batubara tersebut diayak. Batubara yang dipakai untuk proses karbonisasi ini adalah batubara dengan peringkat yang rendah seperti lignit. Setelah dilakukan pengayakan maka batubara siap untuk dilakukan pros proses karbonisasi. Gambar 3.1 Batubara lignit 21 TEKNIK KONVERSI ENERGI Puslitbang tekMIRA LAPORAN KERJA PRAKTIK Proses karbonisasi dilakukan dengan menggunakan drum yang diberi lubang udara pada bagian samping dan dasarnya. Batubara diarangkan pada suhu 600 – 700ºC selama 6 – 8 jam. Proses pengarangan akan berjalan baik bila ukuran batubara lebih besar dari 2 cm dengan perolehan sekitar 50%. Ruang yang dipakai untuk proses karbonisasi ini haruslah tertutup, karena untuk mencegah agar asap dari proses karbonisasi tidak terbuang sehingga dapat dicapai hasil yang diinginkan. Berat drum yang diisi sebesar 150 kg. Drum dimasukkan ke dalam ruang untuk proses karbonisasi. Gambar 3.2 Drum Proses karbonisasi bertujuan menaikkan kadar karbon padat dan menghilangkan sebagian zat terbang sehingga dihasilkan semi kokas dengan kandungan zat terbang yang ideal yaitu 8% - 15% dan nilai kalor yang cukup. Maka batubara yang telah dikarbonisasi akan berubah menjadi arang. Keuntungan dari proses karbonisasi ini adalah nilai kandungan oksigen tidak hilang dan asap dari gas pada saat proses karbonisasi dapat dimanfaatkan kembali. 22 TEKNIK KONVERSI ENERGI POLITEKNIK NEGERI BANDUNG Puslitbang tekMIRA LAPORAN KERJA PRAKTIK Gambar 3.3 Proses Karbonisasi 3.2 Penggerusan Setelah dilakukan proses karbonisasi maka dilakukan penggerusan terhadap batubara yang telah berubah menjadi arang(semi kokas) tersebut. Penggerusan dilakukan kepada batubara yang telah masih memilliki ukuran butiran yang cukup besar, padahal ukuran yang dikehendaki adalah lebih kecil 3 mm. Penggerusan dilakukan dengan mesin crusher. Mesin crusher adalah mesin untuk menghaluskan batubara yang berbentuk kerikil menjadi serbuk halus, yang berukuran > 5mm , dengan kapasitas sebanyak 3.0 kg/menit. 23 TEKNIK KONVERSI ENERGI POLITEKNIK NEGERI BANDUNG Puslitbang tekMIRA LAPORAN KERJA PRAKTIK Gambar 3.4 Mesin Crusher Spesifikasi Mesin Crusher Frekuensi Daya maksimun Tegangan Cos θ Arus Putaran 50 Hz 60 kW 220/380 V (∆-Y) 0.8 15.6/8.6 A 1500 rpm Gambar 3.5 Spesifikasi Mesin Crusher 3.3 Pencampuran Sebelum dilakukan pencetakan briket batubara. Terlebih dahulu dilakukan pencampuran bahan baku seperti molasses, tepung dan air. Molasses adalah larutan kental yang dapat digunakan sebagai bahan perekat untuk batubara dan bahan campurannya. Molases dipakai sebanyak 50 kg, sedangkan tepung sebanyak 5 kg. Dan untuk air yang dialirkan sebanyak 200 ml. Pemilihan perekat berdasarkan pada: 1. Perekat harus memiliki daya adhesi yang baik bila dicampur dengan arang. 2. Perekat harus mudah didapat dalam jumlah banyak dan harganya murah. 3. Perekat tidak boleh beracun dan berbahaya. Adapun cara- cara untuk mencampurkan bahan-bahan pembuatan briket: 1. Siapkan sebuah drum kecil yang digunakan untuk mencampurkan bahan – bahan pembuat briket. 2. Masukkan tepung sebanyak 5 kg kedalam air, lalu campurkan air sebanyak 200 ml dan kemudian aduk secara merapat. 24 TEKNIK KONVERSI ENERGI POLITEKNIK NEGERI BANDUNG Puslitbang tekMIRA LAPORAN KERJA PRAKTIK 3. Setelah dimasukkan tepung, lalu masukkan molasses sebanyak 50 kg (dengan gelas ukur) dan campurkan dengan air. 4. Lalu kemudian aduk secara merata hingga berwarna coklat tua. 5. Dan setelah bahan – bahan pembuat briket tercampur semua. Maka masukkan kedalam mixer. Mixer adalah mesin untuk mencampur agar lebih merata. Lama nya proses pencampuran ini selama 30 menit. Sebelum dicampurkan dengan arang yang telah digerus maka diamkan adonan selama 10 – 15 menit. Gambar 3.5 Skematik Pencampuran Bahan – Bahan Briket 25 TEKNIK KONVERSI ENERGI POLITEKNIK NEGERI BANDUNG Puslitbang tekMIRA LAPORAN KERJA PRAKTIK Tujuan dari pencampuran ini adalah agar bahan baku utama serta penunjang seperti tepung dan molasses dapat tercampur dengan baik dan merata. Dalam tahap ini yang perlu mendapat perhatian adalah kondisi kandungan air yang terdapat dalam adonan harus dalam keadaan seimbang. 3.4 Pencetakan Setelah dilakukan pencampuran dengan arang yang telah digerus maka akan dicetak menjadi briket. Cetakan yang digunakan untuk mencetak briket batubara ini adalah cetakan telur. Adapun cara pencetakan briket batubara adalah : 1. Campurkan bahan – bahan pembuat briket denagn arang (batubara) yang telah digerus. 2. Setelah beberapa lama, kemudian masukkan kedalam cetakan briket untuk dicetak. 3. Setelah dicetak masukkan briket kedalam keranjang. Agar selesai dicetak briket tidak berjatuhan. Gambar 3.6 Mesin Pencetak Briket 26 TEKNIK KONVERSI ENERGI POLITEKNIK NEGERI BANDUNG Puslitbang tekMIRA LAPORAN KERJA PRAKTIK Proses mengeringkan briket yang telah dicetak dengan sebaiknya dijemur dengan menggunakan blower dan dengan cara yang sederhana yaitu dengan menjemur dibawah sinar matahari pada suhu atau temperatur tertentu. 3.5 Pengepakan Pengemasan produk briket sesuai dengan spesifikasi kualitas dan kuantitas yang telah ditentukan. Untuk mempertahankan kualitas briket batubara khususnya kelembaban, maka perlu dilakukan pengepakan dengan bahan kedap air/kantong plastik, sehingga kerusakan atau perubahan kualitas selama proses distribusi, baik selama perjalanan dari lokasi pabrik ke area industri, maupun selama penyimpanan di dalam gudang sebelum briket batubara tersebut digunakan tidak mengalami perubahan kelembaban. Dengan demikian dapat dipertahankan kondisi kemudahan penyalaan awal serta tidak terjadinya asap selama proses pembakaran. Gambar 3.7 (Proses Pengepakan Briket) 27 TEKNIK KONVERSI ENERGI POLITEKNIK NEGERI BANDUNG Puslitbang tekMIRA LAPORAN KERJA PRAKTIK 3.6 Water Boiling Test Water boiling test (WBT) adalah simulasi yang digunakan dalam pengujian briket oleh tungku pembakaran dan juga termokopel untuk mencatat suhu. Water boiling test ini menggunakan parameter – parameter seperti : 1. Suhu 2. Waktu 3.6.1 Tungku Pengujian briket batubara harus dibarengi serta disiapkan kompor atau tungku, jenis dan ukuran harus disesuaikan dengan kebutuhan. Pada prinsipnya tungku terdiri atas 2 jenis : A. Tungku Portabel, umumnya memuat briket antara 1 s/d 8 kg serta dapat dipindah pindahkan. Jenis ini digunakan untuk keperluan rumah tangga atau rumah makan. B. Tungku Permanen, memuat lebih dari 8 kg briket dibuat secara permanen. Jenis ini dipergunakan untuk industri kecil/menengah. Persyaratan tungku harus memiliki: 1. Ada ruang bakar untuk briket. 2. Adanya aliran udara (oksigen) dari lubang bawah menuju lubang atas dengan melewati ruang bakar briket yang terdiri dari aliran udara primer dan sekunder. 3. Ada ruang untuk menampung abu briket yang terletak di bawah ruang bakar briket. 28 TEKNIK KONVERSI ENERGI POLITEKNIK NEGERI BANDUNG Puslitbang tekMIRA LAPORAN KERJA PRAKTIK 3.6.2 Termokopel Termokopel adalah sensor suhu yang banyak digunakan untuk mengubah perbedaan suhu. Termokopel yang sederhana dapat dipasang, dan memiliki jenis konektor standar yang sama, serta dapat mengukur temperatur dalam jangkauan suhu yang cukup besar dengan batas kesalahan pengukuran kurang dari 1 ° C. Cara kerja dari termokopel adalah Termokopel dapat dihubungkan secara seri satu sama lain untuk membuat termopile, dimana tiap sambungan yang panas diarahkan ke suhu yang lebih tinggi dan semua sambungan dingin ke suhu yang lebih rendah. Dengan begitu, tegangan pada setiap termokopel menjadi naik, yang memungkinkan untuk digunakan pada tegangan yang lebih tinggi. Dengan adanya suhu tetapan pada sambungan dingin, yang berguna untuk pengukuran di laboratorium, secara sederhana termokopel tidak mudah dipakai untuk kebanyakan indikasi sambungan lansung dan instrumen kontrol. Dengan menambahkan sambungan dingin tiruan ke sirkuit mereka yaitu peralatan lain yang sensitif terhadap suhu (seperti termistor atau dioda) untuk mengukur suhu sambungan input pada peralatan, dengan tujuan khusus untuk mengurangi gradiasi suhu di antara ujung-ujungnya. Di sini, tegangan yang berasal dari hubungan dingin yang diketahui dapat disimulasikan, dan koreksi yang baik dapat diaplikasikan. Hal ini dikenal dengan kompensasi hubungan dingin. Biasanya termokopel dihubungkan dengan alat indikasi oleh kawat yang disebut kabel ekstensi atau kompensasi. Kabel ekstensi menggunakan kawat-kawat dengan jumlah yang sama dengan kondoktur yang dipakai pada termokopel itu sendiri. Kabel-kabel ini lebih murah daripada kabel termokopel, walaupun tidak terlalu murah, dan biasanya diproduksi pada bentuk yang tepat untuk pengangkutan jarak jauh - umumnya sebagai kawat tertutup fleksibel atau kabel multi inti. Kabel-kabel ini biasanya memiliki spesifikasi untuk rentang suhu yang lebih besar dari kabel termokopel. 29 TEKNIK KONVERSI ENERGI POLITEKNIK NEGERI BANDUNG Puslitbang tekMIRA LAPORAN KERJA PRAKTIK Kabel ini direkomendasikan untuk keakuratan tinggi. Kabel kompensasi pada sisi lain, kurang presisi, tetapi murah. Kombinasi ini menghasilkan output yang mirip dengan termokopel, tetapi operasi rentang suhu pada kabel kompensasi dibatasi untuk menjaga agar kesalahan yang diperoleh kecil. Kabel ekstensi atau kompensasi harus dipilih sesuai kebutuhan termokopel. Pemilihan ini menghasilkan tegangan yang proporsional terhadap beda suhu antara sambungan panas dan dingin, dan kutub harus dihubungkan dengan benar sehingga tegangan tambahan ditambahkan pada tegangan termokopel, menggantikan perbedaan suhu antara sambungan panas dan dingin. 3.6.3 Cara Pengujian 1. Siapkan sebuah tungku pembakaran untuk menguji kualitas briket batubara. 2. Briket disusun secara bertumpukan di dalam tungku pembakaran (diharapkan ditumpuk secara rapat agar tidak ada ruang udara yang terbuka). 3. Setelah disusun secara rapat, salah satu briket dicampurkan dengan minyak tanah dan spritus sebagai pemicu agar briket terbakar. 4. Setelah briket terbakar, tunggulah beberapa saat agar nyala api briket berwarna biru. Karena apabila masih berwarna merah maka nyala api masih mengandung zat –zat yang seperti nitrogen. 5. Setelah api dalam tungku berwarna biru. Maka pasanglah pemanas yang diisi oleh air 6. Catat suhu yang terbaca pada termokopel dan waktu. 30 TEKNIK KONVERSI ENERGI POLITEKNIK NEGERI BANDUNG Puslitbang tekMIRA LAPORAN KERJA PRAKTIK PRAKT BAB IV PENGOLAHAN DATA 4.1 Briket Briket yang dicetak adalah jenis briket tipe telur/bantal, dengan spesifikasi: - Ukuran - Kuat tekan - Nilai kalori - Kandungan Molasses - Kadar Air - Kadar Abu : 51 X 49 X 29 mm : 60 kg/cm2 : 5500 kkal/kg : 8% : 7.5% : 14 – 18 % Gambar 4.1 Briket Tipe Bantal/Telur 31 TEKNIK KONVERSI ENERGI Puslitbang tekMIRA LAPORAN KERJA PRAKTIK 4.2 Pengujian Briket Batubara dengan Metode Water Boiling Test Suhu (oC) 438 449 480 534 557 559 541 534 561 563 583 570 597 Waktu (menit) Suhu (oC) Waktu (menit) 20 606 84 25 615 85 30 590 90 33 597 95 35 580 100 40 593 102 45 599 105 50 596 110 54 614 115 55 619 120 60 623 122 65 593 125 67 598 130 70 640 75 565 80 500 82 517 Tabel 1 Data Pengujian Briket Batubara Pertama Waktu (menit) Suhu (oC) Waktu (menit) Suhu (oC) 20 588 90 642 25 590 92 638 27 649 94 634 30 602 95 631 35 684 100 599 37 635 105 698 39 657 110 610 40 668 115 625 45 610 120 677 50 647 125 684 52 642 130 659 85 645 Tabel 2 Data Pengujian Briket Batubara Kedua 32 TEKNIK KONVERSI ENERGI POLITEKNIK NEGERI BANDUNG Puslitbang tekMIRA LAPORAN KERJA PRAKTIK Waktu terhadap Suhu 700 600 500 Suhu (ºC) 400 300 200 100 0 0 20 40 60 80 100 120 140 Waktu (Menit) Grafik 1 Pengujian Briket Pertama Waktu terhadap Suhu 720 700 680 Suhu (ºC) 660 640 620 600 580 0 20 40 60 80 100 120 140 Waktu (Menit) Grafik 2 Pengujian Briket Kedua 33 TEKNIK KONVERSI ENERGI POLITEKNIK NEGERI BANDUNG Puslitbang tekMIRA LAPORAN KERJA PRAKTIK Pengujian pada briket batubara tipe bantal/telur ini dilakukan sebanyak 2 kali, tujuannya untuk mengetahui berapa lama briket ini dapat terbakar habis. Dengan berat briket batubara sebesar 5 kg dan volume air untuk pemanasan sebesar 8 liter. Dan berapa suhu pada pembakaran briket batubara ini melalui proses pemanasan air. Dan dapat mengetahui nilai efisiensi dari briket batubara ini. Pengujian dilakukan selama selang waktu 130 menit. Berdasarkan hasil pengujian diatas didapatkan bahwa pada pada tabel 1 menit ke 25 api mulai mengecil. Sedangkan pada menit ke 60 api mulai merata dan biru. Untuk suhu terbesar sebesar 640ºC terjadi pada menit ke 70. Hal ini dikarenakan api mulai rata untuk melakukan proses pemanasan air. Sedangkan untuk suhu rata – rata sebesar 570ºC. Tabel 1 menggunakan penyulut spritus untuk menyalakan tungku pembakaran. Hal ini dikarenakan blower yang digunakan sebagai alat bantu untuk proses pembakaran dimatikan sehingga suhunya menjadi Untuk tabel 2, menggunakan penyulut spritus untuk menyalakan briket batubara. Pada menit ke 57, api mulai mengecil dan berwarna kemerah – merahan. Sedangkan pada menit ke 120 ditambahkan 3 buah briket batubara jenis telur/bantal. Untuk suhu terbesar sebesar 713ºC pada menit ke 10. Sedangkan untuk suhu rata – rata sebesar 647ºC. . Hal ini dikarenakan blower yang digunakan mulai dinyalakan. Untuk efisiensi pada pengujian briket pertama sebesar 80.02% dan untuk pengujian briket kedua sebesar 55.2 % 4.3 Dampak Pembakaran Briket Batubara Nilai startegis dan ekonomis pemanfaatan batubara sebagai bahan bakar sering terkendala oleh dampak lingkungan yang berasal dari emisi dan sisa pembakaran, yang langsung maupun tidak langsung berpengaruh kepada kesehatan manusia. Selain itu, pembakaran batu bara dengan jumlah yang sangat banyak akan mempengaruhi kondisi lingkungan, antara lain berupa gas rumah kaca seperti CO2 dan lain-lain. 34 TEKNIK KONVERSI ENERGI POLITEKNIK NEGERI BANDUNG Puslitbang tekMIRA LAPORAN KERJA PRAKTIK Secara umum polutan yang timbul akibat pembakaran batubara antara lain patikel halus, belerang dan NOx, trace elements (seperti flourine, selenium, dan arsen), serta bahan-bahan organik yang tidak terbakar secara sempurna . Unsurunsur ini terbentuk pada saat pembentukan endapan batu bara sebagai proses alam. Dengan demikian sederhana, untuk mendapatkan kondisi pembakaran yang “bersih”, semua zat pengotor tersebut harus ditiadakan, paling tidak, dicegah agar tidak merebak menjadi polutan yang teremisikan. Ada tiga faktor utama yang mempengaruhi lingkungan akibat dari pembakaran briket batubara, yaitu: 1. Jenis bahan baku (batubara) dan bahan imbuhan yang digunakan harus menggunakan bahan yang bersih dari polutan. Semakin baik bahan yang digunakan, semakin sedikit emisi yang ditimbulkan. Emisi berbahaya, seperti gas SOx dan Nox, pada dasarnya ditimbulkan dari batubara dengan kadar pengotor yang tinggi. Bahan perekat yang berasal dari lempung harus dipilih dari jenis lempung yang tidak mengandung zat-zat berbahaya.. Beruntung, batu bara Indonesia pada umumnya memiliki kadar belerang yang sangat rendah (< 1%). Dengan proses karbonisasi awal, akan membantu pembuatan briket yang “ramah lingkungan”. 2. Tungku atau kompor yang digunakan hendaknya “mampu” memfasiltasi pembakaran yang sempurna; artinya, dapat menyeimbangkan aliran udara (oksigen) dengan baik. Tungku dengan Penutup Pengurang Emisi (PPE) yang dikembangkan oleh tekMIRA ternyata sangat membantu mengurangi emisi secara signifikan. 3. Ruangan (dapur) yang digunakan untuk tempat hendaknya mempunyai ventilasi yang baik; artinya, udara segar dapat bersirkulasi dengan cepat. 35 TEKNIK KONVERSI ENERGI POLITEKNIK NEGERI BANDUNG Puslitbang tekMIRA LAPORAN KERJA PRAKTIK BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Berdasarkan kerja praktek yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa : • Proses karbonisasi bertujuan menaikkan kadar karbon padat dan menghilangkan sebagian zat terbang sehingga dihasilkan semi kokas dengan kandungan zat terbang yang ideal yaitu 8% - 15% dan nilai kalor yang cukup. Maka batubara yang telah dikarbonisasi akan berubah menjadi arang. • Keuntungan dari proses karbonisasi ini adalah nilai kandungan oksigen tidak hilang dan asap dari gas pada saat proses karbonisasi. • Briket batubara yang diproduksi adalah biket tipe bantal atau telur. • Briket batubara sangat besar manfaatnya yang dapat digunakan sebagai energi alternatif pengganti bahan bakar minyak (BBM). 5.2 Saran • Perbanyak penggunaan energi alternatif seperti briket batubara ini. 36 TEKNIK KONVERSI ENERGI POLITEKNIK NEGERI BANDUNG Puslitbang tekMIRA LAPORAN KERJA PRAKTIK DAFTAR PUSTAKA ___________. 2001. Buku Panduan Pemasyarakatan Briket Batubara. Jakarta: Direktorat Pembinaan Pengusahaan Mineral dan Batubara. K.D Maison, 2006. Briket Batubara Sebagai Alternatif Pengganti Minyak Tanah, Bandung. http://www.Indeni.org/ (10 September 2009). Nuroniah, Nunung. 1995. Pengkajian Karakteristik Batubara Indonesia. Bandung : Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Mineral. Sipayung, Maydin. 2005. Industri Briket Batubara Nasional. Bandung. 37 TEKNIK KONVERSI ENERGI POLITEKNIK NEGERI BANDUNG