Labtek Biru ITB. Sumber https://www.flickr.com/photos/nurindas/6066672007

Labtek (Laboratorium Teknologi) Biru merupakan gabungan Labtek IX dan X yang ditempati program studi Teknik Kimia, Teknik Material, Mikrobiologi dan Biologi

Batubara atau coal merupakan salah satu sumber energi primer yang paling banyak digunakan di seluruh dunia untuk pembangkit tenaga listrik (PLT). Teknologi baru dalam pemrosesan batubara terus dikembangkan untuk meningkatkan perolehan energinya, yakni gasifikasi dan liquifaksi. Selain dapat digunakan sebagai bahan bakar dalam PLT, teknologi baru dalam pemrosesan batubara dapat digunakan sebagai bahan bakar kendaraan.

Wiser Molecular Model of Coal. Sumber : https://www.ems.psu.edu/~radovic/coal_structure.html

Dalam teknologi gasifikasi, gas hidrogen (H2) yang merupakan produk utama digunakan sebagai bahan bakar kendaraan fuel cell sebagai generator dalam kendaraan listrik. Berikut merupakan konversi bahan bakar padat batubara menjadi gas dengan berbagai produk samping senyawa organik.

Berbeda dengan gasifikasi yang harus mengkonversi batubara padat menjadi gas, liquifaksi mengambil jalur yang berbeda. Sesuai namanya, liquifaksi berarti mencairkan batubara tersebut sehingga terbentuk senyawa-senyawa yang lebih sederhana.

Pada dasarnya, bahan bakar dikelompokkan dalam bentuk pada, cair dan gas. Hal yang mendasar yang menjadi tolok ukur masing-masing bentuknya yaitu ada pada rasio H/C atau jumlah atom hidrogen dan karbon. Semakin tinggi rasio tersebut berarti semakin tinggi pula jumlah atom hidrogen, alhasil pembakaran lebih efisien karena dibutuhkan energi aktivasi yang lebih rendah untuk memecah ikatan hidrogen dan menghasilkan energi. Sebaliknya, bahan bakar padat memiliki rasio H/C yang rendah karena ikatannya yang sangat kompleks. Intermedietnya yaitu bahan bakar cair yang memiliki rasio H/C diantara keduanya. Masing-masing dari kelompok bahan bakar tersebut memiliki keunggulannya masing-masing baik nilai kalor maupun kemudahan dalam penggunaannya. Dalam artikel ini akan dibahas lebih lanjut mengenai bahan bakar cair

Liquifaksi Batubara dan Distrupsi terhadap Minyak Bumi

Siapa sangka, minyak bumi yang sekarang bebas diperjual belikan, pernah menjadi polemik di Afrika Selatan karena Politik Apetheid. Dampaknya, pada tahun 1950s, terjadi embargo besar-besaran terhadap supply minyak bumi ke Africa Selatan. Tak kehilangan akal, Afrika Selatan memutar otak untuk memanfaatkan sumber daya yang ada untuk dijadikan bahan bakar untuk menggerakkan roda perekonomiannya, yaitu dengan mencairkan coal. Informasi mengenai embargo minyak bumi dapat dilihat di tautan berikut http://www.sahistory.org.za/topic/united-nations-and-apartheid-timeline-1946-1994

Dalam aplikasinya, teknologi liquifaksi dapat menggunakan dua jalur, yaitu direct dan indirect. Secara direct, batubara akan digaskan terlebih dahulu menggunakan metode gasifikasi dan diproses melalui reaksi Fischer-Trops atau sintesis metanol hingga produk akhir berupa bahan bakar cair seperti nafta atau bensin yang dapat digunakan untuk mesin kendaraan pembakaran dalam (Internal Combustion Engine)

Sasol, perusahaan kimia yang berhasil meninggalkan keterpurukan Afrika Selatan terhadap bahan bakar cair dengan teknologi Coal to Liquids yang sekarang menopang 27% kebutuhan bahan bakar cair di negara tersebut. Tidak hanya bahan bakar cair, sasol juga memproduksi produk-produk turunan batubara. Jika ditinjau lebih jauh, terdapat ratusan senyawa intermediet yang dapat digunakan sebagai bahan baku kebutuhan produk petrokimia.

Sayangnya, batubara merupakan bahan yang memiliki banyak pengotor, terutama kandungan sulfur dalam bentuk anorganik seperti sulfite dan sulfate serta bentuk senyawa organik pyrite, nitro oksida dan logam berat. Usaha ekstra perlu dilakukan untuk menghilangkan pengotor tersebut baik pretreatment ataupun posttreatment. Inilah yang mendasari riset mengenai biosolubilisasi batubara, atau pencairan batubara dengan bantuan mikroba. 

Penelitian ini dilakukan oleh Dr. Pingkan bersama Dr. Dea Indriani Astuti, peneliti mikrobiologi fermentasi, dan Prof. Dwiwahju Sasongko, pakar teknologi proses biomassa batu bara, membuat riset ini untuk mengatasi permasalahan lingkungan tersebut dengan penelitian biodesulfurisasi batubara. Menurut Prof. Dwiwahju Sanggoko, biosolubilisasi merupakan proses memutar kembali rantai pembentukan batu bara. Pembentukannya berlangsung selama jutaan tahun yang lalu melalui proses aerobik dan anaerobik dalam tekanan dan temperatur yang tinggi. Semakin tua usia batubara, komposisi %-berat dari unsur C (karbon) semakin meningkat. Peringkat batubara, mulai dari : lignit; subbituminus; bituminus; dan antrasit, ditentukan oleh rasio kandungan C terhadap H (hidrogen) yang berpengaruh pada peningkatan nilai kalor.

Proses biosolubilisasi batubara yaitu dengan memanfaatkan mikroba jamur Trichoderma untuk memutar kembali rantai pembentukan batubara tersebut. Caranya dengan memakan batubara, berkembang biak dan membentuk koloni di permukaannya. Produk hasil kegiatan memamah biak dari jamur tersebut berujung pada keluarnya cairan semacam bahan bakar minyak sembari menetralkan kandungan berbahaya dalam batubara.

Terdapat empat senyawa dalam jamur yang dapat mempercepat pencairan batubara, yakni golongan senyawa fenolik, aromatik, asam humat dan asam fulvat. Skema penelitiannya dapat dilihat pada gambar di bawah ini

Dalam paper yang berjudul: Karakterisasi Produk Biosolubilisasi Batubara Oleh Kapang T4 Hasil Isolasi dari Tanah Pertambangan Tanjung Enim Sumatera Selatan, biosolubilisasi batu bara lignit oleh kapang T4 menghasilkan asam humat yang mengalami peningkatan hingga hari ke-7 inkubasi dan selanjutnya menurun hingga hari ke 28 yang mengindikasikan terkonversinya asam humat menjadi asam fulvat. Hasil analisa gugus fungsi dengan FTIR menunjukkan terjadinya perubahan struktur batubara hasil biosolubilisasi kapang T4 yang didominasi oleh penurunan nilai serapan C=C aromatic dan C-O fenolik. Selanjutnya karakterisasi produk biosolubilisasi batubara oleh kapang T4 dengan GC-MS menunjukkan kemungkinan terbentuknya senyawa-senyawa baru dan senyawa yang mengalami peningkatan antaralain naftalena dan beberapa senyawa alifatik rantai pendek yang setara dengan minyak solar.

Sumber : Sugoro dkk, 2010

Sumber : Sugoro dkk, 2010

Analisa FTIR menunjukkan terjadi penurunan intensitas ikatan C=C dan C-O yang artinya terjadi degradasi dalam batubara tersebut. Analisa menggunakan GC-MS menghasilkan persebaran senyawa organik sebagai berikut

Sumber : Sugoro dkk, 2010

Meskipun proses riset yang dikatakan inovatif dan cukup maju, pakar teknologi bioproses Universitas Indonesia, Misri Cozan berpendapat bahwa studi yang dilakukan tim ITB akan menemui banyak kendala. Pertama, proses konversi yang akan memakan waktu lama karena proses mikrobiologis memang jauh lebih lambat dibandingkan kimiawi. Namun Misri angkat topi atas kerja keras Dwiwahju dan tim. Selama ini, menurut dia, penelitian batu bara dari segi biologis lebih banyak berfokus pada konversi panas. Dia menyebut ketiga kendala yang ada bisa diatasi dengan riset rekayasa genetika. Rekayasa genetika dilakukan untuk meningkatkan strain atau kekuatan dari mikroba itu sendiri sehingga didapatkan mikroba yang lebih kuat dan menghasilkan konversi dalam waktu lebih singkat.

Sumber dan referensi :

Materi kuliah TK5009, Kimia dan Teknologi Pemrosesan Batubara

Emas Hitam Cair Van Bandung: https://sith.itb.ac.id/httpwww-sith-itb-ac-idp3735/

Mangena, S., "Coal Gasification and Liquefaction- SA Experiences and Opportunities", (2012).

Sasongko, D., Diktat Orasi Ilmiah Guru Besar Institut Teknolog Bandung: Tantangan Pengembangan Teknologi Pemrosesan Batubara RRamah Lingkungan (Clean Coal Technology) di Indonesia, (2018).

Sugoro, I.; Hermanto, S.; Indriani, D.; Aditiawati, P.; dan Sasongko, D., "Karakterisasi Produk Biosolubilisasi Batubara Oleh Kapang T4 Hasil Isolasi dari Tanah Pertambangan Tanjung Enim Sumatera Selatan", Valensi 2 (2010), 65.