1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Sumber energi yang dimiliki oleh Indonesia antara lain minyak bumi, gas alam,

batubara, air, angin, dan matahari. Dari sumber energi yang dimiliki oleh Indonesia,

masyarakat Indonesia lebih banyak memanfaatkan bahan bakar dari minyak bumi karena

lebih mudah di dapatkan dan effisien dalam penggunaannya. Dilain pihak ada pilihan sumber

energi lainnya yang potensi jumlahnya masih sangat terbuka untuk jangka waktu yang

panjang yaitu batubara. Berdasarkan aplikasi system database yang dikembangkan oleh

Badan Geologi Departement Energy dan Sumber Daya Mineral (ESDM) dengan NEDO

menyatakan cadangan batubara di Indonesia sebesar 12 miliar ton. Produksi batubara di

Indonesia setiap tahunnya juga meningkat. Pada awal tahun 2012 produksi batubara mencapai

sebesar 360 juta ton, hal ini menandakan potensi perolehan batubara di Indonesia cukup

besar.

Permasalahan dalam pemanfaatan batubara adalah pembakarannya yang kurang

sempurna seperti minyak bumi. Minyak bumi lebih mudah dibakar daripada batubara, hal ini

dikarenakan bentuk minyak bumi yang berbentuk cairan. Batubara dapat dibakar dengan

sempurna seperti halnya minyak bumi dengan cara pengubahan bentuk batubara. Ada

beberapa metode pengubahan batubara ke berbagai bentuk misalnya pembuatan briket

batubara (Coal Briquetting), pencairan batubara (Coal Liquefaction) yaitu dengan cara

pirolisis, gasifikasi batubara (Coal Gasification) dan pembuatan slurry batubara.

Salah satu metode pengubahan bentuk batubara yang sedang dikembangkan saat ini

adalah Coal Water Mixture. CWM merupakan suatu hal yang menarik karena bentuk fisiknya

mirip dengan bahan bakar minyak (BBM) yaitu berbentuk cairan. Teknologi pembuatan

CWM cukup sederhana, yaitu dengan mencampurkan batubara (ukuran < 200 µm), aditif (<

0,5%) dan air dalam perbandingan tertentu. Penambahan aditif pada campuran batubara dan

air akan membuat bentuk batubara dan air diharapkan dapat meningkatkan homogenitas.

2

1.2. Tujuan

Menentukan kondisi operasi pembuatan slurry batubara dengan metode Coal Water

Mixture yang paling baik sesuai dengan spesifikasi yang dipersyaratkan. Menentukan kondisi

operasi terbaik tersebut dengan variabel variasi ukuran batubara dan variasi suhu pada proses

penguapan untuk mengoptimasi nilai kalori slurry batubara.

1.3. Tinjauan Pustaka

1.3.1. Batubara

Batubara terbentuk dari endapan organik yaitu sisa-sisa tumbuhan yang terjadi selama

beberapa ratus juta tahun yang lalu yang mengalami perubahan melalui proses pembentukan

batubara yang disebut pembatubaraan (coalification).

Batubara adalah batuan sedimen yang dapat terbakar, dengan komposisi utama terdiri dari

cellulose. Reaksi pembentukan batubara dapat diperlihatkan sebagai berikut :

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

Celloluse Lignit Gas Metan

Semakin banyak unsur C pada lignit, semakin baik kualitasnya. Sedangkan semakin

sedikit unsur H pada lignit semakin rendah kualitasnya (Sukandarrumidi, 2005).

Klasifikasi batubara secara umum digolongkan menjadi 5 tingkatan, dari tingkatan

tinggi sampai tingkat rendah yaitu anthracite, bituminous coal, sub bituminous coal, lignite,

dan peat (gambut). Penggolongan tersebut menekankan pada kandungan relatif antara unsur

C dan H2O yang terdapat dalam batubara (Sukandarrumidi, 2008).

Terdapat 2 metode untuk menganalisa batubara yaitu analisa ultimat dan analisa

proksimat. Analisis ultimat dilakukan untuk menentukan kandungan unsur kimia pada

batubara yaitu karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen, dan sulfur sedangkan analisis proksimat

dilakukan untuk menentukan jumlah air (moisture), zat terbang (volatile matter), karbon

padat (fixed carbon), dan kadar abu (ash).

1.3.2. Teknologi coal water mixture

Teknologi pembuatan CWM sebenarnya cukup sederhana, yaitu dengan

mencampurkan batubara (ukuran < 200 µm), aditif (< 0,5%), dan air dalam perbandingan

tertentu. Dengan adanya pengungkungan dan penjebakan batubara di dalam air, maka CWM

mempunyai sifat yang sama dengan bahan bakar minyak berat (Heavy Fuel Oil) sehingga bisa

3

dialirkan atau dipompa untuk transportasi maupun pembakaran. Dengan demikian CWM

dapat digunakan untuk bahan bakar tanpa banyak mengubah boiler. Sifat fisik CWM berupa

suspensi dan tidak dapat dibakar secara langsung. Cara pembakaran CWM adalah dengan

cara injeksi ke dalam tungku yang sebelumnya telah dipanaskan. Keuntungan penggunaan

batubara dalam bentuk CWM antara lain:

a. Sifat alirnya yang tergolong bersifat cairan (fluida) sama dengan sifat alir bahan bakar

minyak (BBM).

b. Dapat digunakan langsung sebagai bahan bakar cair menggantikan minyak bakar di

kilang-kilang minyak atau industri lainnya yang biasa menggunakan minyak bakar berat

(Heavy Fuel Oil) sebagai bahan bakar untuk pengolahan produknya.

c. Penanganan sama dengan penanganan minyak berat. Memungkinkan pengiriman atau

pengangkutan CWM di antara berbagai lokasi di dalam atau luar instalasi atau pabrik

lewat pipa.

d. Dapat menggunakan boiler yang sama dengan boiler yang biasa digunakan untuk

minyak berat dengan melakukan sedikit modifikasi.

e. Batubara dalam bentuk suspensi dapat ditangani secara lebih bersih hingga menunjang

program bersih lingkungan dan terhidar dari kemungkinan terjadinya pembakaran

spontan, peledakan, dan masalah debu yang biasa ditimbulkan batubara dalam bentuk

serbuk.

Tabel 1.1. Karateristik Coal Water Mixture. Konsentrasi batubara (wt%) 68-70 HHV (kcal/kg) 5000-5200 LHV (kcal/kg) 4600-4800 Viskositas (mPa-s) 1000 Densitas (gr/cm3) 1,25 Kandungan Debu (%wt) 6 Kandungan Sulfur (%wt) 0,2 Grains of 200 mesh or less (%) 80-85

(Sumber : NEDO, 2013)

1.3.3. Aditif

Aditif yang umumnya dipakai dalam penurunan tegangan di cairan adalah zat organik.

Aditif zat organik yang umum dipakai memiliki rantai atau gugusan –N-CH2-CH2-O-. Aditif

juga memiliki peran sebagai pembentuk muatan listrik pada permukaan yang memimbulkan

gaya tolak menolak antara butiran batubara. Pada saat muatan listrik terbentuk, interaksi

4

antara gaya elektrostatik dan gaya van der walls akan mengurangi penggumpalan pada

kondisi tertentu.

Pada proses CWM penambahan aditif sekitar 0,1% sampai 1,5% tergantung aditif

yang digunakan. Aditif yang dipakai harus efektif dan dapat dibakar pada saat pembakaran

berlangsung.

Peran aditif dalam batubara cair adalah sebagai surfaktan atau penurun tegangan di

permukaan dan pada saat dicampur dalam campuran CWM adalah sebagai kestabilan dan

pendispersi butiran batubara yang menyebabkan butiran batubara tidak mengendap dalam

waktu yang lama (sekitar 2 bulan lebih).

Slurry batubara stabil apabila tidak mengendap dan tidak terdispersi apabila tahan

dalam beberapa selang waktu tertentu. Stabilitas penting dalam bentuk cairan batubara, hal ini

berpengaruh pada saat penyimpanan, pengangkutan dan pada saat pembakaran berlangsung.

Kestabilan diperpanjang dengan penambahan bahan aditif yang dianjurkan. Stabilitas dalam

pembuatan CWM dipengaruhi oleh sifat permukaan batubara, ukuran dan distribusi ukuran

batubara, jumlah, dan jenis bahan aditif yang digunakan, konsentrasi batubara, dan perlakuan

proses hidrotermal (Sukandarrumidi, 2005).

Aditif yang dipakai adalah Alkhyl Benzene Sulfonat acid yang berfungsi sebagai

dispersant dan untuk Stabilizing Agent memakai Carboxy Methyl Cellulose.

1.3.3.1. Alkhyl benzene sulfonat acid

ABS merupakan surfaktan anionik yang memiliki molekul dengan hidrofobik dan

kelompok hidrofilik, surfaktan ini banyak digunakan dalam industri yang biasanya diperlukan

untuk meningkatkan kontak antara media polar dan non-polar seperti antara air dan mineral.

ABS terutama digunakan untuk memproduksi deterjen rumah tangga termasuk deterjen

bubuk, cairan cuci, pencuci piring, dan cairan pembersih rumah tangga lainnya serta dalam

aplikasi industri seperti sebagai berbagai bahan penghubung dan sebagai emulsifier untuk

herbisida pertanian dan dalam polimerisasi emulsi (Putranto, 2012).

1.3.3.2. Carboxyl methyl cellulose

CMC adalah turunan dari selulosa dan sering dipakai dalam industri makanan untuk

mendapatkan tekstur yang baik. Fungsi CMC yang terpenting adalah sebagai pengental,

stabilisator, pembentuk gel, sebagai pengemulsi dan dalam beberapa hal dapat meratakan

penyebaran antibiotik (Winarno, 1992).

5

Sebagai pengental, CMC mampu mengikat air sehingga molekul-molekul air

terperangkap dalam struktur gel yang dibentuk oleh CMC (Fardiaz, 1986). CMC biasa

digunakan dalam ilmu makanan sebagai pengubah viskositas atau pengental dan untuk

menstabilkan emulsi dalam berbagai produk. CMC dalam industri pengobaran minyak

sebagai bahan lumpur pemboran, dimana ia bertindak sebagai pengubah viskositas dan agen

retensi air (Putranto, 2012).

Gambar 1.1. Struktur kimia Carboxyl Methyl Cellulose

1.4. Landasan Teori

Pada pembuatan CWM, faktor-faktor yang berpengaruh terhadap proses pembuatannya

adalah sebagai berikut :

1. Densitas

Densitas merupakan perbandingan antara massa suatu zat dengan volumenya. Nilai

densitas suatu zat memiliki perbandingan terbalik dengan volumenya. Dimana semakin

besar nilai densitas maka semakin kecil volumenya dengan massa yang sama. Maka

densitas sangat berperan penting pada proses penyimpanan, karena volume yang

diperlukan untuk penyimpanan akan semakin kecil dengan massa yang besar. Dan hal ini

sangat menguntungkan dalam effisiensi tempat.

2. Viskositas dalam pembuatan coal water mixture

Viskositas yang ditinjau di penelitian ini adalah viskositas cairan, karena bentuk

slurry batubara adalah cairan. Viskositas cairan adalah resistansi cairan yang disebabkan

oleh gesekan antar molekul diberikan ketika lapisan cairan saling berpindah satu sama

lain, sehingga viskositas merupakan ukuran hambatan (resistensi) suatu bahan terhadap

aliran. Hal ini yang membuat batubara dengan air tidak dapat menjadi campuran yang

homogen karena terdapat hambatan antara suatu bahan (dalam penelitian ini batubara)

dengan aliran (dalam penelitian ini air).

6

Nilai viskositas dapat menurun dengan adanya kenaikan suhu, sehingga semakin

tinggi suhu campuran maka viskositas atau hambatan dalam campuran akan menurun.

Meningkatnya temperatur menyebabkan gaya kohesi antara molekul akan berkurang

sehingga menyebabkan berkurangnya hambatan gerakan. Dari penelitian ini akan

dilakukan pemanasan dalam suhu tertentu hingga campuran batubara dengan air dapat

menjadi campuran yang homogen.

3. Karbon residu

Karbon residu memiliki kecendrungan yang berisifat sebagai polusi pada bahan

bakar. Semakin banyak kandungan residu semakin jelek bahan bakar tersebut karena

semakin banyak menimbulkan polusi.

4. Kadar air

Kadar air pada batubara merupakan faktor yang merugikan baik air bebas maupun

air lembab, karena air mempengaruhi proses pada saat pembakaran. Pada saat proses

pembakaran, air bawaan akan mempengaruhi nilai kalor batubara sehingga batubara

yang dibutuhkan akan lebih besar.

5. Nilai kalori

Nilai kalori merupakan ukuran panas atau energi yang dihasilkan, dan diukur

sebagai nilai kalor kotor (Gross Calorific Value) atau nilai kalor netto (Net Calorific

Value). Nilai kalori pada CWM dipengaruhi oleh kadar air. Semakin tinggi kadar air di

dalam CWM, semakin meningkatkan nilai kalori pada CWM.

6. Aditif dalam pembuatan coal water mixture

Setelah melewati proses pencampuran batubara dengan air hingga menjadi

campuran yang homogen, kondisi ini tidak selamanya berlangsung dalam waktu yang

lama karena batubara dalam campuran dapat kembali mengendap. Peran aditif disini

sangat diperlukan, karena aditif berperan sebagai penstabil dan pendispersi butiran

batubara sehingga campuran batubara dan air yang sudah menjadi campuran yang

homogen dapat bertahan dalam waktu tertentu. Penambahan bahan aditif dalam

pembuatan slurry batubara dapat memudahkan pengemasan dan pengangkutan dalam

kurun waktu 2 bulan lebih.

7

7. Variabel – variabel

Variabel – variabel yang berpengaruh dalam pembuatan CWM adalah sebagai

berikut:

a. Pengaruh variasi ukuran batubara.

Variasi perbandingan ukuran batubara dapat mempengaruhi bentuk slurry

batubara, karena ukuran batubara dapat mempengaruhi waktu pengendapan batubara

pada slurry.

b. Pengaruh variasi suhu terhadap pemanasan slurry batubara.

Pembuatan CWM membutuhkan panas untuk menentukan kadar fisik maupun

karakteristik bahan bakar batubara cair. Untuk nilai karakteristik bahan bakar batubara

cair yang dianalisa dalam penelitian ini yang berhubungan dengan pemanasan adalah

nilai densitas, viskositas, karbon residu, kadar air, dan nilai kalor.

Suhu pemansan slurry batubara sempurna berkisar ± 75oC apabila dilihat dari

nilai kalornya, hal ini dikarenakan kandungan air pada bahan bakar semakin

berkurang, karena nilai kandungan kalor pada batubara berhubungan erat dengan

kandungan airnya. Kandungan air ini dapat berupa air bebas maupun air bawaan.

8. Analisis hasil

Analisis hasil dilakukan dengan cara menganalisis hasil pembuatan slurry batubara

setelah melewati tahap pemanasan. Setelah didapatkan slurry batubara dilakukan analisa

terhadap keadaan fisik dan nilai karakteristik dari slurry batubara tersebut. Nilai

karateristik meliputi nilai densitas, viskositas, karbon residu, kadar air, dan nilai kalor.

1.5. Batasan Masalah

Pada pembuatan CWM perlu diberikan suatu batasan masalah mengenai pengaruh

peubah-ubah terhadap hasil slurry batubara.

1. Batubara yang digunakan berasal PT Bukit Asam.

2. Pembuatan batubara cair dengan perbandingan 40% batubara dan 60% air dari berat

volume.

3. Zat aditif yang dipakai adalah ABS dan CMC dengan berat 7% ABS dan 1% CMC dari

berat total (batubara dan air).

4. Pembuatan batubara cair dengan proses pemanasan dengan suhu ± 75oC selama 30 menit.

8

1.6. Hipotesa

Dalam pembuatan slurry batubara, hipotesa awal untuk mencapai spesifikasi CWM

adalah sebagai berikut :

1 Semakin kecil ukuran batubara yang digunakan untuk pembuatan slurry batubara maka

semakin lama waktu pengendapan antara batubara dengan aquadest.

2 Semakin tinggi suhu penguapan pada slurry batubara, maka semakin rendah densitas pada

slurry batubara.

3 Semakin tinggi suhu penguapan pada slurry batubara maka, semakin tinggi viskositas

pada slurry batubara.

4 Semakin tinggi suhu penguapan pada slurry batubara maka, semakin tinggi karbon residu

pada slurry batubara.

5 Semakin rendah kadar air pada slurry batubara maka, semakin tinggi nilai kalori pada

slurry batubara.

9

BAB II

PELAKSANAAN PENELITIAN

2.1. Bahan Baku

a. Aquadest

b. Batubara

2.2. Bahan Pembantu

a. Alkyl Benzene Sulfonat

b. Carboxyl Mhetyl Celloluse

2.3. Rangkaian Alat

Gambar 2.1. Rangkaian alat proses pembuatan slurry batubara.

1

3

4

2

Keterangan :

1. Mixer 2. Termometer 3. Gelas Beker 1000 ml 4. Pemanas

10

2.4. Cara Kerja

2.4.1. Persiapan batubara

Sebelum melakukan pembuatan batubara cair, terlebih dahulu dilakukan preparasi.

Batubara di crushing sampai ukuran halus dan granular. Kemudian ukuran halus di screening

hingga ukuran yang diinginkan (150; 200; 270) mesh.

2.4.2. Pembuatan slurry batubara

Membuat campuran batubara dan aquadest dengan perbandingan batubara dan

aquadest 40 : 60. Campuran batubara dan aquadest tersebut, kemudian dicampur dengan ABS

sebagai dipersan dengan presentase 7% dan CMC sebagai stabilisator dengan presentase 1%.

Selanjutnya melakukan pengadukan menggunakan mixer hingga putaran 900 rpm dengan

waktu 30 menit dan temperatur ±75oC menggunakan pemanas. Percobaan diulangi dengan

ukuran batubara yang berbeda yaitu 150 mesh, 200 mesh, dan 270 mesh. Kemudian slurry

batubara yang sudah homogen dilakukan proses penguapan, dengan variasi temperatur yang

dinginkan yaitu 15oC, 30oC, 50oC, 100oC, dan 150oC.

2.5. Pengamatan Fisik Slurry Batubara

Pengujian fisik ini bertujuan untuk mengetahui secara fisik kondisi dari slurry batubara

ketika diberikan variasi temperatur yang berbeda. Dari pengujian fisik ini dilakukan analisa

apakah terjadi penggumpalan ataupun pemisahan dan pengeringan dari slurry batubara.

2.6. Analisa Hasil

Analisis slurry batubara dilakukan di laboratorium sesuai standart, diantaranya adalah

analisis nilai densitas, viskositas, karbon residu, kadar air, dan nilai kalor.

11

2.7. Diagram Alir Penelitian

Gambar 2.3. Diagram alir pembuatan slurry batubara.

Zat Aditif ABS (7%) dan CMC (1%)

Batubara dan Air

40% : 60%

Mixer

T = ±75oC

Slurry Batubara

Penguapan Slurry Batubara

T = 150C, 300C, 500C, 1000C, dan 1500C Analisis

Screening (150; 200; 270) mesh

Crushing

Batubara

Pengamatan Fisik

12

BAB III

HASIL DAN PEMBAHASAN

Dari hasil nilai yang telah didapatkan dari slurry batubara kemudian dilakukan analisa

terhadap pengamatan fisik dan nilai karakteristik slurry batubara. Untuk nilai karakteristik

yang dianalisa dalam penilitian ini adalah nilai densitas, viskositas, karbon residu, kadar air,

dan nilai kalor. Sedangkan untuk temperatur yang digunakan adalah 15oC, 30 oC, 50 oC, 100

oC, dan 150 oC.

3.1. Pengamatan Fisik Slurry Batubara

Ukuran partikel batubara dapat mempengaruhi sifat slurry batubara, karena semakin

besar ukuran partikel batubara dapat mempercepat waktu pengendapan pada slurry batubara

dan juga dapat mengakibatkan penyumbatan pada sistem pembakaran pada furnace.

Tabel 3.1. Hasil pengamatan fisik slurry batubara.

Ukuran (mesh)

Waktu Pengamatan Fisik (jam)

Keterangan Belum

mengendap Mulai

mengendap Mengendap

150

1

2

3

4

5

200

1 2

3

4

5

270

1 2 3 4

5

Pembuatan slurry batubara dengan menggunakan ukuran partikel batubara 150 mesh

lebih cepat mengendap. Terlihat pada Tabel 3.1. pada waktu pengamatan fisik selama 1 jam

slurry sudah mulai mengalami pengendapan. Kemudian pada waktu pengamatan selama 2

jam dan seterusnya slurry batubara sudah mengalami pemisahan antara air dan batubara.

13

Pembuatan slurry batubara dengan menggunakan ukuran partikel batubara 200 mesh

mengalami pengendapan tetapi tidak lebih cepat mengendap dibandingkan 150 mesh. Terlihat

pada Tabel 3.1. pada waktu pengamatan fisik selama 1 jam slurry batubara belum mengalami

pengendapan. Selanjutnya waktu pengamatan fisik selama 2 jam slurry batubara mulai

mengalami pengendapan antara air dan batubara. Kemudian saat batubara pada waktu

pengamatan fisik selama 3 jam dan seterusnya slurry batubara sudah mengalami pemisahan

antara air dan batubara.

Pembuatan slurry batubara dengan menggunakan ukuran partikel batubara 270 mesh

lebih baik daripada pada saat pembuatan slurry batubara dengan ukuran partikel batubara 150

mesh dan 200 mesh. Hal ini dikarenakan semakin berat ukuran partikel batubara semakin

cepat pengendapan slurry batubara antara batubara dan air. Terlihat pada Tabel 3.1. ketika

waktu pengamatan fisik selama 1 jam hingga 3 jam slurry batubara belum mengalami

pengendapan. Selanjutnya ketika waktu pengamatan fisik selama 4 jam slurry batubara mulai

mengalami pengendapan antara batubara dan air. Kemudian ketika pengamatan fisik selama 5

jam slurry batubara sudah mengalami pengendapan antara batubara dan air.

3.2. Analisis Slurry Batubara

3.2.1. Densitas

Pengaruh densitas terhadap variasi suhu pada proses penguapan slurry batubara

dengan variabel tetap :

- Perbandingan batubara dan aquadest = 40 : 60

- Perbandingan CMC dan ABS = 1% : 7%

- Ukuran partikel batubara = 270 mesh

- Suhu proses pencampuran = ±75 oC

- Waktu proses pencampuran = 30 menit

Tabel 3.2. Pengaruh temperatur terhadap densitas pada slurry batubara. Temperatur (oC) Densitas (g/cm3)

15 1,1345 30 1,1209 50 1,1182 100 1,1098 150 1,0947

14

Gambar 3.1. Pengaruh temperatur terhadap densitas pada slurry batubara.

Dari Gambar 3.1 dapat diketahui pengaruh temperatur terhadap densitas bahan bakar

slurry batubara bahwa semakin tinggi temperatur yang diberikan, densitas pada bahan bakar

slurry batubara mengalami penurunan. Untuk temperatur pemanasan pada 50oC sampai

dengan 150oC terjadi penurunan densitas yang sangat signifikan, hal ini dikarenakan

pengaruh temperatur pada slurry batubara mengakibatkan terjadinya penguapan pada

komposisi airnya. Sehingga hal ini mengurangi massa yang terkandung pada slurry batubara.

Dibandingkan dengan spesifikasi CWM, densitas slurry batubara kurang dari standar

spesifikasi CWM.

3.2.3. Viskositas

Pengaruh densitas terhadap variasi suhu pada proses penguapan slurry batubara

dengan variabel tetap :

- Perbandingan batubara dan aquadest = 40 : 60

- Perbandingan CMC dan ABS = 1% : 7%

- Ukuran partikel batubara = 270 mesh

- Suhu proses pencampuran = ±75 oC

- Waktu proses pencampuran = 30 menit

Tabel 3.3. Pengaruh temperatur terhadap viskositas pada slurry batubara. Temperatur (oC) Viskositas Dinamik (Cp)

15 420,3323 30 568,5205 50 610,3136

1,0700

1,0800

1,0900

1,1000

1,1100

1,1200

1,1300

1,1400

15 30 50 100 150

Den

sita

s (g

/cm

3 )

Temperatur (oC)

Densitas

15

Gambar 3.2. Pengaruh temperatur terhadap viskositas kinematik pada slurry batubara.

Pada Gambar 3.2. dapat dilihat keadaan viskositas dari bahan bakar slurry batubara

berbanding lurus dengan kenaikan temperatur. Pada Tabel 3.4. keadaan viskositasnya tidak

dapat diuji pada temperatur 100oC-150oC. Hal ini dikarenakan pada temperatur tersebut

keadaan slurry batubara sudah mengalami penggumpalan dan pengeringan. Komposisi air

pada campuran tersebut mengalami penguapan dan pemisahan akibat ketidakstabilan dari

kedua komposisi tersebut. Dimana air mengalami penguapan pada campuran tersebut.

Dibandingkan dengan spesifikasi CWM, viskositas slurry batubara kurang daripada standar

spesifikasi CWM.

3.2.4. Karbon residu

Pengaruh karbon residu terhadap variasi suhu pada proses penguapan slurry batubara

dengan variabel tetap :

- Perbandingan batubara dan aquadest = 40 : 60

- Perbandingan CMC dan ABS = 1% : 7%

- Ukuran partikel batubara = 270 mesh

- Suhu proses pencampuran = ±75 oC

- Waktu proses pencampuran = 30 menit

Tabel 3.4. Pengaruh temperatur terhadap karbon residu pada slurry batubara. Temperatur (oC) Karbon residu (%)

15 23,11

30 23,47

50 23,98

100 24,41

150 25,45

300

375

450

525

600

675

15 30 50

Vis

kosi

tas

Din

amik

(C

p)

Temperatur (oC)

Viskositas Dinamik

16

Gambar 3.3. Pengaruh temperatur terhadap residu karbon pada slurry batubara.

Dari gambar 3.3. grafik perbandingan pengaruh temperatur terhadap bahan bakar

slurry batubara. Pengaruh temperatur tersebut mengakibatkan kandungan residu karbon dari

bahan bakar slurry batubara semakin besar. Keadaan ini dikarenakan dengan temperatur 15oC

sampai dengan 50oC massa sampel merupakan campuran air dan batubara sehinggga

komposisi dari air batubara terhadap sampel sedikit. Untuk temperatur 100oC dan 150oC

massa sampel sebagian besar terdiri dari batubara karena air pada campuran mengalami

penguapan (evaporasi). Dibandingkan dengan spesifikasi CWM, karbon residu lebih besar

daripada standar spesifikasi CWM.

3.2.5. Nilai kalori

Pengaruh densitas terhadap variasi suhu pada proses penguapan slurry batubara

dengan variabel tetap :

- Perbandingan batubara dan aquadest = 40 : 60

- Perbandingan CMC dan ABS = 1% : 7%

- Ukuran partikel batubara = 270 mesh

- Suhu proses pencampuran = ±75 oC

- Waktu proses pencampuran = 30 menit

22

23

24

25

26

15 30 50 100 150

Kar

bon

Res

idu

(%)

Temperatur (oC)

Karbon Residu

17

Tabel 3.5. Pengaruh temperatur terhadap nilai kalori dan kadar air pada slurry batubara. Temperatur (oC) Nilai Kalori (kal/g) Kadar Air (%wt)

15 2531,6557 56,7962 30 2643,4048 56,2875 50 2698,3546 55,5225 100 2731,4618 5,5296 150 2835,5352 1,3103

Gambar 3.4. Pengaruh temperatur terhadap nilai kalori dan kadar air pada slurry batubara.

Pada gambar 3.4. grafik terlihat pada kondisi suhu 15oC, slurry batubara memiliki

kadar air 56,7962 %wt dengan nilai kalori 2531,6557 kal/g. Pada kondisi tersebut slurry

batubara memiliki bentuk yang baik untuk digunakan sebagai bahan bakar karena masih

berwujud slurry batubara, namun memiliki nilai kalori yang rendah. Sedangkan pada kondisi

suhu 150oC, slurry batubara memiliki kadar air 1,3103 %wt dengan nilai kalori 2835,5352

kal/g. Pada kondisi tersebut slurry batubara memiliki nilai kalori yang tinggi, namun slurry

batubara tidak dapat digunakan sebagai bahan bakar karena bentuknya yang sudah tidak

berwujud slurry lagi. Kondisi yang paling optimum adalah pada saat kondisi 50oC dengan

kadar air 55,5225 %wt dan nilai kalori 2698,3546 kal/g. Hal ini dikarenakan pada kondisi

tersebut masih berwujud slurry batubara dengan nilai kalori yang cukup tinggi dibandingkan

pada kondisi 15oC dan 30oC.

0

10

20

30

40

50

60

2400

2500

2600

2700

2800

2900

3000

15 30 50 100 150

Kad

ar A

ir (

%w

t)

Nila

i Kal

ori (

kal/g

)

Temperatur (oC)

Nilai Kalori Kadar air

18

BAB IV

PENUTUP

4.1. Kesimpulan

1. Semakin kecil ukuran batubara yang digunakan untuk pembuatan slurry batubara

maka, semakin lama waktu pengendapan antara batubara dengan aquadest. Ukuran

batubara yang terbaik adalah 270 mesh dengan waktu pengendapan 5 jam dari saat

pembuatan.

2. Semakin tinggi suhu penguapan pada slurry batubara maka, semakin rendah

densitas pada slurry batubara. Densitas terbaik pada kondisi 15oC yaitu 1,1345

gr/cm3 karena mendekati spesifikasi CWM.

3. Semakin tinggi suhu penguapan pada slurry batubara maka, semakin tinggi

viskositas pada slurry batubara. Viskositas terbaik pada penguapan 50oC yaitu

610,3136 Cp karena mendekati spesifikasi CWM.

4. Semakin tinggi suhu penguapan pada slurry batubara maka, semakin tinggi karbon

residu pada slurry batubara. Karbon residu terbaik pada kondisi 15oC yaitu 23,11 %

karena mendekati spesifikasi CWM.

5. Kondisi yang paling optimum adalah pada saat kondisi 50oC dengan kadar air

55,5225 %wt dan nilai kalori 2698,3546 kal/g. Hal ini dikarenakan pada kondisi

tersebut slurry batubara masih dapat dialirkan dan nilai kalori yang cukup tinggi

dibandingkan pada kondisi 15oC.

4.2. Saran

Perlu dilakukan penelitan lebih lanjut dengan menggunakan ukuran batubara yang lebih

kecil sehingga waktu pengendapan lebih lama dan mengurangi karbon residu sehingga terjadi

pembakaran lebih sempurna.

19

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, 2013.”Surfaktan”, http://id.wikipedia.org/wiki/Surfaktan. diakses pada 2 Juli 2013,

pukul 12.50 WIB

Anonim, 2013.”Mengenal Coal Water Mixture (CWM) Sebagai Pengganti Minyak Berat”.

http://www.esdm.go.id/berita/artikel/56-artikel/5263-mengenal-coal-water-mixture-

cwm-sebagai-pengganti-minyak-berat.html. diakses pada 8 maret 2013, pukul 21.45

WIB.

Anonim, 2013. “Clean Coal Technologies in Japan”. NEDO. www.nedo.go.jp/content/100079772.pdf. diakses pada 3 Januari 2014, pukul 13.00 WIB.

Eko, Wahono, 2012. “Studi Eksperimen Pengaruh Dispersant Dan Stabilizing Agent Pada

Proses Coal Water Mixture Terhadap Karakteristik Bahan Bakar Batubara Cair”.

http://digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-20590-4207100082.pdf. diakses pada

tanggal 29 Juni 2013, pukul 09.00 WIB

Fardiaz, S. 1986. “Mikrobiologi Pangan”. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.

Sukandarrumidi, 2005. “Batubara dan Pemanfaatannya”, Gadjah Mada University Prees,

Yogyakarta.

Sukandarrumidi, 2005. “Batubara dan Gambut”, Gadjah Mada University Prees, Yogyakarta.

Streeter, Victol L, E. Benjamin, 1996. “Mekanika Fluida”, edisi 8 jilid 1, Jakarta : Erlangga.

Winarno, F. G., 1992. “Kimia Pangan dan Gizi”. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.

20

LAMPIRAN

1. Densitas

Analisis densitas slurry batubara dengan cara menimbang berat piknometer kosong 25 ml.

Masukkan sampel slurry batubara dalam piknometer dan timbang beratnya.

Keterangan :

Densitas (gram/cm3)

Massa awal piknometer kosong (gram)

Massa akhir piknometer berisi slurry batubara cair (gram)

Volume piknometer (cm3)

Perhitungan densitas dengan temperatur 15oC

Massa akhir = Massa sampel (15oC) + Massa Piknometer

= (28,3615 + 16,1342) gram

= 44,4957 gram

Massa awal = Massa Piknometer

= 16,1342 gram

Volume Piknometer = 25 cm3

ToC Berat

Piknometer kosong (gr)

Volume Piknometer

(cm3)

Berat piknometer + sample

(gr)

Berat Sampel

(gr)

Densitas (gr/cm3)

15 16,1342 25 44,4957 28,3615 1,1345 30 16,1342 25 44,1567 28,0225 1,1209 50 16,1342 25 44,0882 27,9540 1,1182 100 16,1342 25 43,8803 27,7461 1,1098 150 16,1342 25 43,5024 27,3682 1,0947

21

2. Viskositas

Analisa viskositas menggunakan viskometer Brookfield. Pasang kontak viscometer.

Selanjutnya pasang spindel no 4 dengan ujung yang tipis (diperuntukkan cairan yang

berat). Masukkan sampel pada wadah kemudian turunkan spindel hingga batas yang ada

pada spindel. Pastikan angka penunjuk viskometer berada pada anka 0 (nol). Jalankan

rotor dengan menekan tombol on sehingga spindel berputar kemudian tunggu hingga 30

detik. Setelah 30 detik matikan rotor lalu catat angka penunjuk viskometer. Angka

penunjuk viscometer tersebut kemudian dikalikan dengan angka pada tabel konversi

spindel yang terdiri dari no spindel dan kecepatan rotor. Setelah dikalikan angka penunjuk

viscometer dengan angka pada tabel konversi spindel, didapatkan nilai viskositas sampel

slurry batubara.

Perhitungan Viskositas dinamik

Viskositas Kinematik = 370,5 mm2/s

Densitas = 1,1345 gr/cm3

Temperatur (oC) Viskositas Kinematik

(mm2/s) Densitas (gr/cm3)

Viskositas Dinamik (Cp)

15 370,5 1,1345 420,3323 30 507,2 1,1209 568,5206 50 545,8 1,1182 610,3136

3. Karbon Residu

Analisis karbon residu slurry batubara dengan cara menimbang berat cawan kosong.

Kemudian ditambahkan 5 gram sampel slurry batubara. Bakar diatas stand fire hingga

sampel hanya tersisa abu. Timbang berat cawan yang berisi sampel yang telah dibakar.

[ ]

CCR = Conradson Carbon Residue

Conradson Carbon Residue (CCR) adalah ukuran dari kecendrungan bahan bakar untuk

membentuk endapan karbin selama pembakaran dan menunjukan kecendrungan

22

membentuk kokas relatif dari heavy fuel. Nilai CCR adalah parameter penting untuk

mesin diesel.

Perhitungan kadar residu dengan temperatur 15oC

Berat sampel awal = 5 gram

Berat cawan kosong = 32,6570 gram

Berat cawan dan sampel akhir = 33,8125 gram [ ]

[ ]

T (oC)

Sebelum Pembakaran Sesudah Pembakaran Cawan

kosong (g) Sampel

(g) Cawan +

sampel (g) Cawan +

sampel (g) Sampel

(g) Karbon residu

(%) 15 32,6570 5 37,6570 33,8125 1,1555 23,11 30 32,6570 5 37,6570 33,8305 1,1735 23,47 50 32,6570 5 37,6570 33,8560 1,1990 23,98 100 32,6570 5 37,6570 33,8775 1,2205 24,41 150 32,6570 5 37,6570 33,9295 1,2725 25,45

4. Kadar Air

Analisa kadar air dilakukan dengan menimbang cawan kosong. Kemudian menempatkan

sampel slurry batubara dalam cawan kosong, lalu dipanaskan dalam oven pada suhu 105 0C selama 60 menit. Didinginkan pada suhu kamar dan ditimbang.

Perhitungan kadar air dengan temperatur 15oC

Berat sampel awal = 5 gram

Berat cawan kosong = 32,657 gram

Berat cawan dan sampel akhir = 34,8172 gram

Berat setelah dikeringkan = (Berat cawan + sampel akhir) - Berat cawan kosong

= (34,8172 – 32,657) gram

23

= 2,1602 gram

Kehilangan berat = berat sampel awal – berat setelah dikeringkan

= (5 - 2,1602) gram

= 2,8398 gram

T(oC)

Sebelum Sesudah Cawan kosong (gram)

Sampel (gram)

Cawan+sampel (gram)

Cawan+sampel (gram)

Sampel (gram)

Kadar air

15 32,657 5 37,657 34,8172 2,1602 56,796 30 32,657 5 37,657 34,8426 2,1856 56,288 50 32,657 5 37,657 34,8809 2,2239 55,523 100 32,657 5 37,657 37,3805 4,7235 5,5296 150 32,657 5 37,657 37,5915 4,9345 1,3103

5. Nilai kalori

Hidupkan bomb calorimeter kemudian tekan tombol F1 untuk mengaktifkan pompa,

pemanas dan mengalirkan air pendingin. Selanjutnya timbang jumlah sampel dan

masukkan sampel slurry batubara tersebut kedalam mangkok bomb calorimeter.

Hubungkan seutas kawat antara kedua ujung katoda/anoda dengan sampel. Masukkan

sampel ke dalam silinder kemudian tutup rapat. Alirkan gas nitrogen ke dalam silinder

tersebut hingga penuh. Masukkan silinderyang berisi sampel kedalam bomb calorimeter

yang sebelumnya uda diisi air, lalu tutup dengan rapat. Masukkan data berat sampel dan

panjang kawat pada bomb calorimeter. Tekan tombol start untuk memulai pembakaran.

Setelah pembakaran sempurna, alat akan secara otomatis memberikan preliminary

report. Buka penutup, keluarkan silinder beserta mangkuk sampel. Ukur sisa kawat yang

tidak terbakar. Inputkan data sisa kawat yang terbakar pada bomb calorimeter, secara

otomatis calorimeter akan memberikan final report yang merupakan data kalori sampel

yang di analisis.