PENGARUH KOMPOSISI MASERAL BATUBARA MUARA WAHAU TERHADAP PERILAKU TERMAL MENGGUNAKAN PENDEKATAN PIROLISIS DENGAN THERMOGRAVIMETRIC ANALYSIS (TGA)

PENGARUH KOMPOSISI MASERAL BATUBARA MUARA WAHAU TERHADAP PERILAKU TERMAL MENGGUNAKAN PENDEKATAN PIROLISIS DENGAN THERMOGRAVIMETRIC ANALYSIS (TGA) Agus Haris Widayat1)*, Komang Anggayana1), Basuki Rahmad2) dan Luthfi Hafizh Azhar3) 1)Kelompok Keahlian Eksplorasi Sumberdaya Bumi, Fakultas Teknik Pertambangan dan Perminyakan, Institut Teknologi Bandung 2)Fakultas Teknologi Mineral, UPN “Veteran” Yogyakarta 3)Program Studi Teknik Pertambangan, Fakultas Teknik Pertamanbangan dan Perminyakan, Institut Teknologi Bandung Artikel masuk : 26-03-2021, Artikel diterima : 31-03-2021 Kata kunci: batubara, maseral, inertinit, thermogravimetric analysis Keywords: coal, maceral, inertinite, thermogravimetric analysis ABSTRAK Empat conto batubara dari daerah Muara Wahau telah diteliti untuk mengetahui karakteristik termal dengan pendekatan analisis pirolisis dan perangkat thermogravimetric analysis (TGA). Perilaku termal ini dapat memberikan gambaran yang dialami oleh batubara selama proses pembatubaraan di alam, pembatubaraan buatan, salah satu proses yang terjadi pada gasifikasi batubara bawah tanah, pencairan batubara, dan lain-lain. Analisis proksimat, ultimat, dan petrografi batubara juga dilakukan untuk mengetahui komposisi bahan organik yang terkandung di dalamnya. Hasil analisis menunjukkan bahwa batubara Muara Wahau mempunyai komposisi maseral inertinit yang cukup bervariasi dari 6% hingga 18% (v/v). Analisis TGA menunjukkan bahwa semakin tinggi kandungan maseral inertinit, penurunan massa conto secara umum semakin rendah. Hal ini menunjukkan bahwa maseral inertinit cenderung tidak berevolusi selama proses pemanasan. Hasil ini memberikan implikasi bahwa batubara yang mengandung maseral inertinit kurang direkomendasikan untuk jenis pemanfaatan yang dipengaruhi oleh reaktivitas maseral seperti gasifikasi dan pencairan. batuan dacite dan sandstone yaitu 0,07 % dan 0,38 %. Strain level tersebut masih diperbolehkan menurut diagram strain level Sakurai, 1983. *Corresponding author: Doi : https://doi.org/10.36986/impj.v2i2.33 57 Indonesian Mining Professionals Journal Volume 2, Nomor 2, November 2020 : 57 - 64 ABSTRACT Meskipun demikian, beberapa perusahaan dan lembaga sudah mulai merintis proyek gasifikasi termasuk underground coal gasification di beberapa lokasi di Indonesia. Four coal samples from Muara Wahau has been studied to investigate the thermal characteristics by mean of thermogravimetric analysis (TGA). The thermal behavior is important to simulate the coal during coalification in nature, artificial coalification, and coal beneficiations including gasification and liquefaction. Proximate, ultimate and petrographical analyses were performed to identify the composition of the coal samples. Petrographical analysis revealed the coal samples contain varying inertinite maceral from 6% to 18% (v/v). Thermogravimetric analysis showed that the higher inertinite maceral content, the lesser coal reactivity. It imply that the maceral does not undergo significant evolution during heating. The coal with high inertinitte content might be, therefore, not suitable for utilization which require high coal reactivity such as gasification or liquefaction. Pemanfaatan batubara secara non-konvensional dapat menjadi salah satu opsi yang menarik untuk mendukung pasokan energi nasional. Hal ini disebabkan pemanfaatan batubara termal konvensional terus mendapatkan ancaman terutama terkait dengan isu lingkungan, sementara kebutuhan energi nasional terus meningkat dari tahun ke tahun. Masih sedikitnya pemanfaatan batubara nonkonvensional yang lebih ramah lingkungan dengan demikian memberikan tantangan dan peluang untuk mengembangkannya ke depan. Pengembangan diversifikasi pemanfaatan batubara secara non-konvensional memerlukan studi yang lebih detil. Karakterisasi batubara yang diperlukan tidak sebatas pada kandungan kalori, komposisi proksimat, atau analisis umum yang lain, namun juga memerlukan pendekatan lanjut yang lebih komprehensif. Pada studi ini dilakukan investigasi pengaruh komposisi batubara terhadap perilaku termal selama proses pemanasan. Perilaku termal dapat memberikan masukan untuk menentukan jenis pemanfaatan batubara yang paling optimal. Komposisi batubara ditentukan dengan analisis proksimat, ultimat, dan petrografi untuk menentukan kandungan maseral. Perilaku termal diidentifikasi dengan menggunakan perangkat thermogravimetric analysis (TGA). PENDAHULUAN Batubara umumnya dimanfaatkan karena kandungan panasnya, baik dengan pembakaran konvensional secara langsung maupun jenis-jenis pemanfaatan non-konvensional melalui proses gasifikasi dan pencairan. Pemanfaatan batubara domestik paling besar saat ini adalah sebagai batubara termal yang dibakar secara konvensional, yaitu mencapai sekitar 71% untuk PLTU (99 juta ton) (Ditjen Minerba, 2020). Selain itu batubara juga dimanfaatkan di pabrik-pabrik semen, tekstil, baja, smelter, dan sebagainya dengan jumlah yang lebih sedikit. Pemanfaatan batubara secara non-konvensional seperti gasifikasi dan pencairan pada saat ini masih belum dilakukan dalam skala besar di industri. Gambar 1. Lokasi penelitian dan titik-titik sampel pada seam batubara. 58 Indonesian Mining Professionals Journal Volume 2, Nomor 2, November 2020 : 57 - 64 KONDISI GEOLOGI standar ASTM D3178, D3179, dan D4239. Analisis kandungan kalori mengikuti standar ASTM D2015. Analisis proksimat, ultimat, dan kandungan kalori dilaksanakan di Puslitbang Tekmira, Bandung. 2. Analisis Maseral Analisis maseral mengikuti metode yang telah dideskripsikan oleh Taylor dkk. (1998). Partikel batubara yang berukuran <1 mm dicetak dalam resin dan kemudian dipoles. Pengamatan maseral menggunakan mikroskop Zeiss Axio Imager A2m di Laboratorium Mineralogi, Mikroskopi, dan Geokimia, Institut Teknologi Bandung. Identifikasi maseral menggunakan nomenklatur menurut sistem ICCP 1994. 3. Analisis Termogravimetri Thermogravimetric analysis (TGA) merupakan analisis untuk mengetahui kehilangan massa sampel selama proses pemanasan. Semakin cepat dan banyaknya kehilangan massa selama analisis mengindikasikan material sampel yang lebih reaktif (Bryers, 1995; Zhao dkk., 2011). Sekitar 25 mg sampel yang sudah halus dimasukkan ke perangkat TGA dengan medium nitrogen dan aliran gas 20 ml/menit. Sampel dikondisikan terlebih dahulu pada temperatur 40oC selama 1 menit. Kemudian sampel dipanaskan dengan laju pemanasan 10oC/menit hingga mencapai temperatur 815oC dan dikondisikan secara isotermal selama 30 menit. Penurunan massa selama proses pemanasan dicatat secara otomatis oleh komputer untuk diolah dan diinterpretasikan lebih lanjut. Analisis TGA dilakukan di National Coal Institut, Oviedo, Spanyol. Lokasi penelitian berada di Kecamatan Muara Wahau, Kabupaten Kutai Timur, Provinsi Kalimantan Timur (Gambar 1a). Kecamatan Muara Wahau termasuk dalam Cekungan Kutai yang merupakan cekungan penting di Indonesia terkait dengan potensi hidrokarbon. Di daerah penelitian umumnya tersingkap Formasi Muarawah (...truncated)