Website : jurnal.umj.ac.id/index.php/konversi Email :  jurnalkonversi@umj.ac.id

## U  N  I  V  E  R  S  I  T  A  S   M  U  H  A  M  M  A  D  I  Y  A  H   J  A  K  A  R  T  A

## MENGUJI PENGARUH PARAMETER GEOKIMIA BATUBARA FORMULA PARKASH 1983 DALAM MEMPENGARUHI  PENINGKATAN KONVERSI HASIL PENCAIRAN

## Harli Talla
Teknik Pertambangan, Universitas Sains Dan Teknologi Jayapura harlitalla2010@gmail.com
ABSTRAK .  Riset  ini  bertujuan  untuk  menguji  parameter  geokimia  batubara  seperti virinit+liptinit,  zat  terbang  dan  kadar  sulfur  yang  digunakan  Parkash  (1983)  untuk menghitung potensi cair suatu sampel batubara dan membandingkan dengan konversi skala  laboratorium.  Pencairan  batubara  di  laboratorium  dilakukan  pada  otoklaf  5  liter, suhu 425ºC dan waktu reaksi 60 menit. Perhitungan konversi dengan formula Parkash (1983) mencapai 63,25 % dan konversi laboratorium sebesar 66,45 % (konversi tanpa katalis),  selisihnya  sebesar  3,2  %.  Hasil  ini  menunjukkan  bahwa  konversi  cair dipengruhi  oleh  maseral  vitrinit  +  liptinit,  zat  terbang  dan  kadar  sulfur  pada  pencairan batubara peringkat rendah
Kata kunci: Pencairan batubara, formula Parkash, skala laboratorium, konversi.
ABSTRACT .  This  research  aims  to  test  the  parameters  of  coal  geochemical  such  as virinite+liptinite, volatile matter and sulfur content used by Parkash (1983) to calculate the  liquid  potential  of  a  coal  sample  and  compare  with  laboratory  scale  conversion. Coal liquefaction in laboratory was carried out on the autoclave 5 liter, temperature is 425ºC  and  holding  time is  60 minutes. the  calculation  of  the  conversion with  Parkash formula  (1983)  reached  63.25%  and  laboratory  conversion  of  66,45  %  (conversion without catalyst), the difference is 3,2 %. These results indicate that liquid conversion is influenced by vitrinite + liptinite macerals, volatile matter and sulfur content on the low rank coal liquefaction.
Keywords: Coal liquefaction, Parkash formula, laboratory test, conversion.

## PENDAHULUAN
Teknologi  pencairan  batubara  lebih sesuai menggunakan batubara peringkat rendah sebagai umpan
karena  mudah  terhidrogenasi  pada reaksi  pencairan    dan    menghasilkan konversi    tinggi.  Hal  ini  dikemukakan oleh DeMarco  dkk.,  (1998); Suzuki,
(1994); Huang & Schobert, (2005).
Namun  kondisi  ini  tidak  selalu  benar, karena  ternyata  terdapat  banyak  riset yang menghasilkan konversi dan
perolehan minyak tinggi dengan kualitas sintetis oil terbaik dari pencairan  batubara  peringkat  tinggi (setara  bituminus).  Kondisi  ini  pernah dilaporkan oleh Wiser, (1984); DeMarco
&  Chomon,  (1990);  serta  Keogh  & Davis, (1994).
Menentukan karakteristik batubara yang  dapat  menghasilkan  konversi tinggi  pada  pencairan  batubara  terasa begitu sulit akibat karakteristik batubara yang sangat beragam.
Parkash  (1983) merumuskan  suatu formula untuk memprediksi potensi cair yang dihasilkan batubara ketika dicairkan berdasarkan karakteristik geokimia batubara. Karakteristik geokimia yang dimaksud adalah maseral  vitrinit+liptinit,  zat  terbang  dan kadar sulfur. Ketiga komponen geokimia batubara ini dianggap
berpengaruh  terhadap  hasil  konversi. Berdasarkan  kajian  di  atas  maka diadakan  penelitian  ini  dengan  maksud untuk menguji akurasi perolehan konversi  secara  teori  menurut  formula Parkash  (1983)  dan  membandingkan
dengan  konversi  skala  laboratorium. Kebaruan  riset  ini  tersirat  pada  tujuan penelitian,  dimana  dipastikan  belum pernah  ada  riset  pencairan  batubara yang memprediksi potensi hasil pencairan batubara dengan membandingkan  hasil  konversi  secara teoritis.

## Pencairan Batubara
Pencairan  batubara  ( coal  liquefaction ) adalah proses merubah wujud batubara dari  padat  menjadi  cair.  Pencairan batubara  dapat  dilakukan  dengan  dua cara,  yaitu  pencairan  tidak  langsung ( indirec  liquefaction )  dan  pencairan langsung ( direc liquefaction ).
A. Pencairan tidak Langsung Mekanisme Fischer –Tropsch (F-T) dilakukan melalui tahap gasifikasi, yaitu batubara  difragmentasi  menjadi  CO, CO 2 , H 2 dan CH 4 , selanjutnya direkombinasikan menghasilkan produk cair. Proses ini menghasilkan hidrokarbon  cair  dari  reaksi  antara  gas karbon monoksida dan hidrogen dengan bantuan katalis.
Produk  utama  proses  Fischer-Tropsch adalah  parafin  dan  olefin,  reaksi  yang terjadi yaitu:
2nH 2 + nCO  CH 2 n + nH 2 O          (1) 2nH 2 + nCO  CH 2n+1 + (n-1) H 2 O  (2)
Gas  karbon  monoksida  dan  hidrogen dapat  direaksikan  menjadi  metanol (Williams  &  Larson,  2003;  Vasireddy dkk.,  2011;  Talla,  2017). Sintesis metanol ini berasal dan reaksi: CO + 2H 2  CH 3 OH                      (3)
Gas  CO2  akan  direaksikan  kemudian dalam  alat  pengubah  berdasarkan reaksi:
CO 2 + 3H 2  CH 3 OH + H 2 O          (4) Atau dengan, CO + 2H2  CH3OH                    (5)
B. Pencairan Batubara Langsung
Metode  langsung,  batubara  diproduksi dengan melarutkan dalam suatu pelarut organik, lalu dilanjutkan proses
hidrogenasi  pada  suhu  dan  tekanan tinggi.  Proses  pencairan  batubara secara langsung dapat dilakukan melalui  pirolisis,  ekstraksi  pelarut  dan hidrogenasi katalitik.

## 1.  Pirolisis
Proses  pencairan  dengan  metode perolisis  yaitu  batubara  dipanaskan tanpa  udara  pada  kondisi  temperatur melebihi 400°C, tekanan bisa bervariasi,  untuk  mengeluarkan  zat terbang  yang  terkandung  di  dalamnya (Van Krevelen, 1992). 2.  Ekstraksi Proses ektraksi pelarut batubara dilarutkan dalam pelarut donor hidrogen yang dapat memindahkan atom hidrogen  ke  dalam  batubara.  Kontak batubara  dengan  gas  hidrogen  pada temperatur  dan  tekanan  tinggi  akan menghasilkan gas, cairan dan padatan. 3.  Hidrogenasi Katalitik
Hidrogenasi Katalitik atau proses Hidrolikuifikasi adalah hidrogenasi batubara  dalam  larutan  donor  hidrogen dengan bantuan katalis tertentu dengan tekanan  antara  35 –278  atm  dan temperatur sekitar 375 –450°C. Tekanan dan temperatur tinggi diperlukan untuk memecahkan batubara  menjadi  fragmen  yang  lebih reaktif  yang  disebut  radikal  bebas. Selain menggunakan katalis juga digunakan pelarut, pelarut yang digunakan merupakan senyawa aromatik.  Pada  saat  terbentuk  fragmen radikal bebas akibat dekomposisi termal. Pelarut menyumbangkan hydrogen  untuk  menstabilkan  fragmen batubara melalui
mekanisme hidogenasi (Minchener,  2011;  Talla, 2016).

## METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian  ini  menerapkan  beberapa motode, antara lain: a). Kajian pustaka, untuk mengkaji teori pencairan batubara  dan  persamaan  Parkash (1983);  b).  Metode  survey  lapangan, untuk  pengambilan  sampel  batubara  di Formasi  Unk  (BFU)  daerah  Kab. Jayapura  Papua,  batubara  Formasi
Balikpapan (BFB) dan Batubara Formasi  Pulau  Balang  (BFPB)  daerah Kutai Kartanegara; c). Metode eksperimental laboratorium untuk menguji variabel-variabel dan menghasilkan konversi Bahan dan Alat
Peralatan pengujian pencairan
batubara  terdiri    dari  reaktor  otoklaf  5 liter, pompa isap, penyaring+kasa serta seperangkat  alat    ekstraksi.  Suhu operasi  yang  diterapkan  400°C,  waktu tunggu  60  menit  dan  rasio  S/C (solven/coal) 5:1.
Bahan-bahan  yang  digunakan  sebagai umpan  antara  lain  batubara,  pelarut dan gas hidrogen.

## Metode Penelitian
Metode pencairan batubara yang digunakan  adalah  metode  langsung dengan  skema  pengujian  laboratorium seperti  yang  terlihat  pada Gambar  1 . Langkah  kerja  pengujian  pencairan batubara,    pertama-tama  umpan  yang terdiri  dari  batubara,  pelarut  antrasen dan katalis
palladium-alumina dicampur dan dimasukkan dalam reaktor  lalu  dipanaskan  sesuai  suhu yang  telah  ditentukan  (400°C).  Ketika pemanasan  berlangsung  suhu  akan terus  meningkat,  setelah  mencapai suhu  target  yang  ditentukan,  suhu dipertahankan selama satu jam, akhirnya  reaktor  distop.  Setelah  suhu mendingin,  batubara  cair  dikeluarkan lalu  disaring  disaring.  Produk  batubara cair kemudian diekstraksi menggunakan toluen untuk
memisahkan  minyak  dengan  residu, selanjutnya menghitung konversi.

## Metoda  Analisa
Formula Parkash (1983) didesain untuk memprediksi  persentase  hasil  konversi dari  suatu  sampel  batubara,  sehingga dapat  diketahui  karakteristik  batubara yang  dapat  menghasilkan  konversi tinggi. Rumus  ini  memakai  komponen karakteristik  batubara  seperti  total sulfur,  persentase  vitrinit+liptinit  dan kadar zat terbang (persamaan 1).
Berikut  persamaan Parkash (1983) yang  digunakan  untuk  menghitung potensi cair batubara:
𝐶𝑜𝑛𝑣.  %  = 1,61 St + 0,20 TRM + 1,7 − 33,7 VM                  (1)
Keterangan: - Conv . = Konversi
- St
= total sulfur (% adb)
- TRM   = vitrinit & liptinit (%vol)
- VM   = zat terbang (% adb).
Perhitungan    hasil  konversi  cair berdasarkan  pengujian  laboratorium menggunakan persamaan 2 , yaitu:
conv .(%) = Batubara −residu  (daf ) Batubara  (daf ) (2) Keterangan: - Conv. =  Konversi (%) - Batubara daf =  dried ash free (%) - Residu =  padatan (%)
Gambar 1. Skema uji pencairan batubara di laboratorium

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Hasil Penelitian
Hasil  analisis  menunjukkan    bahwa batubara  yang  digunakan  berasal  dari peringkat yang beda. Batubara Formasi Unk  memiliki  kadar  zat  terbang  tinggi mencapai  41,40  %  adb  dan  kadar oksigen sebesar 37,35 % adb.
Batubara  Formasi  Unk  digolongkan  ke dalam  peringkat  lignit  A.  Batubara Formasi  Balikpapan  memiliki  kadar  zat terbang  41,21  %  adb  dan  kadar oksigen  29,88 %  abd (lihat Gambar  2). Batubara Formasi Balikpapan diklasifikasi pada peringkat subbituminus C. Karakeristik  batubara  Formasi  Pulau Balang  memiliki  kadar  zat  terbang rendah  hanya  34,21  %  abd  dan  kadar oksigen  rendah  hanya  16,94  %  adb. Peningkatan  peringkat  dari  lignit  ke subbituminus A, diikuti dengan perubahan  komposisi  geokimia  ketiga sampel  batubara,  zat  terbang,  oksigen dan  hidrogen  mengalami  penurunan persen (Talla dkk., 2013) .
Gambar 2. Kadar zat terbang dan kadar oksigen  sampel batubara
Kandungan sulfur dari sampel batubara yang  digunakan    juga  bervariasi. Batubara  Formasi  Unk  memiliki  kadar sulfur  tinggi  mencapai  3,65  %  adb,
batubara Formasi Balikpapan
mempunyai kadar sulfur  hanya 0,69 % adb  dan  batubara  Formasi  Pulau
Balang  memiliki  kadar  sulfur  medium sebesar 2,76 % adb (lihat Gambar 3).

## Gambar 3. Kadar sulfur batubara
Keberadaan  kadar  sulfur  cenderung tidak dipengaruhi oleh peringkat batubara  tetapi  kemungkinan  berkaitan dengan lingkungan pengendapan dimana batubara terbentuk. Batubara  Formasi  Unk  dibentuk  oleh grup vitrinit 78,40 % vol yang didominasi oleh detrovitrinit 75,4 % vol. Grup  liptinit  tinggi  mencapai  7,2  %  vol dominan alginit 2,8 % vol dan resinit 2,4 %  vol.  Batubara  Formasi  Balikpapan memiliki grup vitrinit tinggi mencapai 80 %  vol,  namun  maseral  detrovitrinitnya hanya  sebesar  67,4  %  vol.  Grup  liptinit 6,8  %  vol    (maseralnya:  resinit  3,6  % vol  dan  suberinit  2,4  %  vol).  Maseral vitrinit  batubara  Formasi  Pulau  Balang hanya  67,4  %  vol,  yang  terdiri  dari detrovitrinit  50,6  %.  Grup  liptinit  hanya 3,8  %  vol  dan  diwakili  maseral  cutinit
1,8  %  vol;  alginit  1,6  %  vol (lihat Gambar 4). Terlihat perubahan komposisi maseral ketiga sampel batubara  seiring  peningkatan  peringkat batubara  dari  lignit  ke  subbituminus  A, yaitu subgrup maseral detrovitrinit yang mengalami  penurunan  persen  volume, demikian  juga  dengan  grup  maseral liptinit  yang  mengalami  penurunan persen  volume  seiring  peningkatan peringkat batubara.
Gambar 4. Kandungan grup maseral vitrinit dan liptinit batubara

## Pembahasan
Perhitungan  konversi  dengan  formula
Parkash  (1983)  dan  konversi  yang dihasilkan dari uji pencairan batubara di laboratorium memperlihatkan hasil yang  beragam.  Batubara  Formasi  Unk yang  merupakan  batubara  peringkat rendah  dengan  kadar  zat  terbang mencapai 41,40 % adb, total sufur 3,65 % adb dan kandungan maseral vitrinit+liptinit  mencapai  85,60  %  vol, berdasarkan  formula  Parkash  batubara BFU  dapat  menghasilkan  konversi hingga  mencapai 63,25 % (lihat
Gambar  5). Sedangkan  konversi  hasil pencairan  dari  laboratorium  mencapai 66.45  %,  artinya  terdapat  selisih konversi  antara  keduanya  sebesar  3.2 %.  Hasil  ini  menunjukkan  bahwa formula Parkash cukup akurat memprediksi potensi pencairan batubara peringkat rendah dan karakteristik  geokimia  yang  digunakan seperti maseral vitrinit+liptinit, zat terbang  dan  total  sulfur  dipastikan berhubungan  erat  dengan  peningkatan
hasil konversi batubara peringkat rendah. Hasil  penelitian  ini  sejalan dengan  kesimpulan Merrick  (1984) bahwa vitrinit dan liptinit adalah karakteristik  utama  batubara  yang memberikan  kontribusi  >  91  %  dari seluruh  komponen  organik  batubara terhadap  peningkatan  hasil  pencairan batubara.  Sedangkan  menurut  Analisis
Berkowitz (1994) menempatkan maseral reaktif  (vitrinit +liptinit)  sebagai faktor yang berpengaruh besar
terhadap konversi dan perolehan
minyak.
Sebaliknya  konversi  batubara  Formasi
Pulau  Balang  berdasarkan  formula Parkash  hanya  sebesar  46.21  %, sedangkan  konversi  yang  dihasilkan dari uji pencairan batubara di laboratorium  mencapai  60.96  % (lihat Gambar  5) ,  atau  terdapat  selisih konversi  sebesar  14.75  %.  Selisih konversi yang tinggi menunjukkan tidak akuratnya formula Parkash ketika digunakan  untuk  memprediksi  potensi hasil  pencairan  batubara  peringkat
tinggi.  Selain  itu,  parameter  geokimia seperti maseral vitrinit+liptinit, zat terbang  dan  total  sulfur  tidak  banyak memberikan pengaruh terhadap peningkatan konversi batubara
peringkat  tinggi.  Hipotesisnya,  ada faktor  lain  yang  sangat  berpengaruh terhadap  peningkatan  hasil  konversi pencairan  batubara  peringkat  tinggi, faktor  pengaruh  seperti  penggunaan suhu  tinggi  dan  pemakaian  katalis tertentu . Hasil  pencairan  batubara tanpa  katalis  memperlihatkan  konversi yang  rendah (Talla  dan  Taba,  2017) .
Gambar 5. Perbandingan konversi berdasarkan formula Parkash dengan konversi laboratorium

## KESIMPULAN

## Kesimpulan
Kesimpulan  dari  penelitian  ini  antara lain:
1.  Prediksi  koneversi  dengan  formula
Parkash  pada  batubara  peringkat rendah  (BFU)  sebesar  63,25  %  dan konversi laboratorium sebesar 66,45 %  atau  terdapat  selisih  hanya sebesar  3,2  %.  Prediksi  konversi batubara  peringkat  tinggi  (BFPB) dengan  formula  Parkash  hanya 46,21%  dan  konversi  laboratorium sebesar  60,96  %  dan  terdapat selisih sebesar 14,75 %.
2.  Penggunaan  formula  Parkash  untuk prediksi  hasil  konversi  pencairan batubara  lebih  tepat  diterapkan untuk  batubara  peringkat  rendah karena tingkat akurasi konversi lebih tinggi dan mendekati konversi laboratorium.
3.  Maseral  vitrinit+liptinit,  zat  terbang dan  total  sulfur  memperlihatkan pengaruh  yang  besar  terhadap peningkatan konversi batubara peringkat rendah, sedangkan batubara peringkat tinggi ada
kemungkinan faktor lain yang berpengeruh besar terhadap peningkatan konversinya.

## Saran
Penelitian  ke  depan  perlu  dicoba  untuk meneliti  peningkatan  konversi  pada batubara peringkat tinggi.

## DAFTAR PUSTAKA
Berkowitz,  N.,  1994.  An  Introduction  to
Coal  Technology.  Academic Press, Inc. San Diego, 398 p. DeMarco,  I.,  Chomon,  M.J.,  Caballero, B.M., Arias, P.L., and Legarreta, J.A., 1998. Liquefaction  Behaviour  of  a Spanish Subbituminous A Coal
Under  Different  Conditions  of Hydrogen Availability. Fuel Proc.  Technol  Vol.  58,  pp.  17- 24. DeMarco.  I.,  and  Chomon,  M.J.,  1990. Relationship Between Liquefaction Yields And Characteristics Of Different Rank  Coals.  Elsevier  Scientific Publishing  No.  24.  Chemical Engineering Depertement Bilbao. Spain. pp, 127-133. Given, P.H., Cronauer, D.C., Spackman,  W.,  Lovell,  H.L., Davis,  A.,  and  Biswas,  B., 1975.  Dependence  of  Coal
Liquefaction  Behavior  on  Coal Characteristics,”  Parts  I  and  II, Fuel 54, pp. 34-40.
Huang,  L.  and  Schobert,  H.H.,  2005. Comparison  of  Temperature Conditions in Direct Liquefaction  of  Selected  Low- Rank Coals. American Chemical  Society  Energy  & Fuels 19, pp. 200-207. Keogh,  R.A.,  and  Davis,  B.H.,  1994. Comparison of Liquefaction Pathways  of  a  Bituminous  and Subbituminous  Coal.  Energy  & Fuels 8(2), pp. 289-293. Talla,  H.,  Amijaya,  D.H.,  Harijoko,  A., dan Huda, M., 2013. Karakteristik Batubara dan Pengaruhnya  terhadap  Proses Pencairan.  Jurnal  Reaktor,  14 (4), 267-271. Talla.  H.,  2016.  Pengaruh  Karakteristik Batubara Terhadap Hasil Konversi dan Perolehan Minyak pada Pencairan Batubara  Langsung  Batubara Asal  Formasi  Unk  (Cekungan Papua Utara), Formasi Balikpapan  dan  Formasi  Pulau Balang (Cekungan Kutai). Disertasi,  Universitas  Gadjah Mada, 310 hal. Talla,  H.,  and  Taba,  H.T.,  2017. Pencairan  Batubara  Peringkat Rendah  Papua  Menggunakan Katalis Bijih Besi. Jurnal Rekayasa Kimia dan Lingkungan,  Vol.  12  (2),  94- 102. Merrick, D. 1984. Coal Combustion and Conversion Technology. Macmillan, 405 p. Minchener,  A.J.,  2011.  Coal-to-oil,  gas and  chemicals  in  China.  IEA Clean Coal Centre. Parkash,  S.,  DuPlessis,  M.P.,  and Cameron, A.R., 1983. Application of Coal Petrography in the Liquefaction of  Subbituminous  Coal  and Lignites, Alberta Research Council, Energy Resources Division, 35 p. Suzuki,  T.,  1994.  Development  of Highly Dispersed Coal Liquefaction  Catalysts.  Energy & Fuels, Vol. 8, No. 2, pp. 341- 347. Van  Krevelen,  D.W.,  1992.  Coal Typology-Physics-Chemistry- Constitution. University Of Technology, Delft, The Netherlands. 750 p. Vasireddy, S.,  Morreale, B., Cugini, A., Song,  C.,  and  Spivey,  J.J., 2011. Clean Liquid Fuels From Direct Coal Liquefaction: Chemistry, Catalysis, Technological Status and Challenges.  Energy  Environ. Sci. 4, pp. 311-345. Williams  R.H.,  Larson,  E.D.,  2003.  A comparison of direct and indirect liquefaction technologies  for  making  fluid fuels  from  coal.  Energy  for Sustainable Development, Volume VII No. 4, pp. 103-129. Wiser,  W.H.,  1984.  Conversion  of Bituminous Coal to Liquids and Gases; Chemistry and Representative Processes. NATO  ASI  Series  C,  124,  pp. 325-350.