Submitted : 16 May Revised : 29 May Accepted : 31 May

## PENGARUH DIAMETER PARTIKEL TERHADAP STABILITAS BAHAN BAKAR ALTERNATIF
COAL-OIL MIXTURES (COM)
Nufus Kanani 1* , Bardi Murrachman 2 , Budhijanto 2
1 Teknik Kimia, Teknik, Universitas Sultan Ageng Tirtayasa
2 Teknik Kimia, Teknik, Universitas Gadjah Mada
* Email: nufuskanani@yahoo.com

## Abstrak
Coal-Oil Mixtures (COM) merupakan salah satu bahan bakar alternatif yang telah lama diterapkan di industri, namun ada  satu  faktor  yang  menjadi  masalah  pada Caol-Oil  Mixtures yaitu  batubara  dapat  mengendap  dan  terpisah  dari minyak,  padahal  kita  menginginkan  agar  terjadi  kestabilan  antara  campuran  minyak  dan  batubara.  Campuran batubara  dan  minyak  terpisah  dan  membentuk  lapisan  batubara  dan  minyak.  Hal  ini  disebabkan  karena  adanya perbedaan  berat  jenis  antara  batubara  dan  minyak.  Untuk  menjaga  kestabilan  campuran  agar  tidak  terjadi pengendapan,  selain  ukuran  partikel  dibuat  sangat  kecil,  juga  ditambahkan  surfaktan  sebagai suatu  senyawa yang berfungsi  untuk  mencegah  terjadinya  aglomerasi  dari  partikel  batubara,  sehingga  dapat  menstabilkan  campuran tersebut.Pada penelitian ini dikembangkan metode untuk pengkajian tentang stabilitas bahan bakar alternatif Coal- Oil Mixtures yang ditunjukkan dengan tingginya penurunan partikel batubara terhadap tinggi cairan total (h/L) pada Coal-Oil Mixtures dengan menggunakan berat surfaktan 0,4 gram dan rasio berat batubara:minyak = 0,2 dan ukuran diameter  partikel  0.149  mm,  0.192  mm  dan  0.352  mm.  Dari  hasil  percobaan  menujukkan  bahwa  semakin  kecil ukuran  diameter  partikel  yang  digunakan  maka  stabilitas  bahan  bakar alternatif Coal-Oil  Mixtures yang  dihasilkan semakin baik. Kestabilan tertinggi diperoleh pada ukuran diameter partikel 0.149 mm.
Kata kunci : Batubara, Coal-Oil Mixtures, Surfaktan

## Abstract
Alternative fuel oil of Coal-oil mixtures(COM) has been investigatedand implementedin the company, but the difference of density from this coal particles and oil caused the problem of using this COM, the coal particle is separated from the oil and unstability  of this COM occurs.  Some surfactants are added to keep the stability of this COM and also the coal particle  is  made  in  very  small  size  to  avoid  the  agglomeration  of  coal  particle  so  the  stability  of  COM  can  be obtained.This study presents the method for assessment of the stability of Coal-Oil mixtures as an alternative fuel oil by measuring the decrease of particle height to total height of mixtures (h/L) using 0,4 in surfactant weight, 0,2 in coal: oil ratio and 0.149 mm, 0.192 mm 0.352 mm of particle size. From the experiment show that the smallest particle sizeis the most stable of COM. The highest stability of mixtures is reached by using0,149 mm of particle size.
Key words : Coal. Coal-Oil Mixtures, surfactants

## JURNAL INTEGRASI PROSES
Website: http://jurnal.untirta.ac.id/index.php/jip

## 1. PENDAHULUAN
Batubara  adalah  salah  satu  sumber  daya  energi yang  cukup  melimpah  di  Indonesia.  Menurut  Ssiti (2005)  Saat  ini,  batubara  di  Indonesia  bukan  hanya merupakan  komoditi  ekspor  penghasil  devisa  negara tetapi  juga  mulai  dimanfaatkan  sebagai  sumber  energi pengganti  minyak  dan  gas  bumi.  Di  masa  yang  akan datang,  dengan  harga  yang  relatif  lebih  murah  serta keberadaannya yang melimpah diperkirakan pemakaian batubara  di  dalam  negeri  akan  terus  meningkat, terutama  dengan  semakin  menyusutnya  cadangan minyak dan gas bumi yang dimiliki Indonesia.
Pada  saat  ini  dunia  memproduksi  batubara  kurang lebih  4030  juta  ton  atau  naik  sebesar  38%  dalam  20 tahun  terakhir.  Seperti  yang  telah  dipaparkan  oleh Astharypada  tahun  2007bahwa  cadangan  batubara  di Indonesia  diperkirakan  sekitar  36,5  milyar  ton,  dari sejumlah  itu  sekitar  5,1  milyar  ton  dikategorikan sebagai  cadangan  terukur.  Sumber  daya  ini  sebagian besar  berada  di  Kalimantan  yaitu  sebesar  61%,  di Sumatera sebesar 38% dan sisanya tersebar di wilayah lain.
Salah  satu  cara  yang  digunakan  untuk  mengatasi masalah  pemenuhan  kebutuhan  energi  di  masa  yang akan  datang  adalah  pengembangan  bahan  bakar  non- konvensional  seperti  biomassa,  gasifikasi  arang, bricket ,dan pengenceran ataupun pembuatan slurry dari batubara maggunakan Coal–Oil Mixture (COM).Beberapa penelitian  mengenai  batubara  antara  lain  adalah penelitian  yang  dilakukan  oleh  Putri(2009)mengenai desulfurisasi  batubara  dengan  senyawa  hipoklorit secara  leaching  dan  penelitian  yang  dilakukan  oleh Supriono  (2005)  mengenai  pembakaran  terfluidisasi batubara dengan menggunakan campuran LPG-udara.
Dalam penelitian ini metode yang ingin dikembangkan  adalah  pengkajian  tentang  stabilitas bahan  bakar  alternatif Coal-Oil  mixtures yang ditunjukkan  dengan  tingginya  penurunan  partikel batubara  terhadap  perbedaan  ukuran  partikel  pada Coal-Oil mixtures

## 2. TINJAUAN PUSTAKA
Pembuatan bahan bakar alternatif campuran antara batubara  dan  minyak  yang  dikenal  sebagai Coal-Oil Mixtures (COM)  telah  diteliti  dan  telah  diterapkan  di perusahaan.  Pada  mulanya  padatan  batubara  langsung digunakan  sebagai  sumber  energi,  namun  penggunaan padatan  batubara  secara  langsung  memiliki  beberapa kekurangan  antara  lain  kesulitan  dalam  proses transportasi,  penyimpanan  dan  kontrol  pembakaranya. Selain itu juga pembakaran batubara dapat menyebabkan masalah pencemaran lingkungan khususnya  pencemaran  udara,  menurut  Hiroya  dan Ihara  (1982)  Salah  satu  cara  yang  dilakukan  untuk mengatasi hal tersebut adalah dengan mengembangkan studi tentang Coal-Oil Mixtures (COM).
Coal-Oil  Mixtures merupakan  salah  satu  cara  yang dilakukan dalam pengembangan pemanfaatan batubara. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan oleh Rowel dkk,  pada  tahun  1980  dimana  batubara  dicampur dengan  minyak  untuk  dijadikan  sebagai  bahan  bakar alternatif. Coal-Oil  Mixtures di  publikasikan  untuk pertama kalinya pada The First International Symposium on Coal-Oil Mixture Combustion , yang diselenggarakan di Florida,  Amerika  Serikat  pada  tahun  1978. Caol-Oil Mixtures memiliki  beberapa  kelebihan,berdasarkan penelitian  yang  telah  dilakukan  oleh  Yoo,  pada  tahun 1984,  kelebihan  dari  menggunakan  bahan  bakar  COM antara lain adalah sebagai berikut:
a. Coal-oil Mixtures memiliki nilai kalor yang tinggi.
b. Pencemaran  udara  yang  dihasilkan Coal-oil Mixtures lebih  rendah  jika  dibandingkan  dengan pembakaran yang hanya menggunakan batubara.
c. Coal-Oil  Mixtures dapat  dibakar menggunakan  alat pembakaran  yang  sama  dengan  yang  digunakan pada pembakaran menggunakan petroleum.
d. Long-distance  land  transportation (transportasi menggunakan pipa).
e. Dapat menghemat tempat untuk penyimpananya.
Selain  memiliki  beberapa  kelebihan,  menurut penelitian  yang  dilakukan  oleh  Hiroya  dan  Ihara  pada tahun  1982ada  satu  faktor  yang  menjadi  masalah  pada Caol-Oil  Mixtures yaitu  batubara  dapat  mengendap  dan terpisah  dari  minyak,  padahal  kita  menginginkan  agar terjadi  kestabilan  antara  campuran  minyak  dan batubara. Campuran batubara dan minyak terpisah dan membentuk  lapisan  batubara  dan  minyak.  Hal  ini disebabkan karena adanya perbedaan berat jenis antara batubara dan minyak.
Untuk  mengetahui  penurunan  batubara  pada campuran  minyak  dan  batubara,  perlu  diperhatikan beberapa parameter yang mempengaruhi yang meliputi ukuran  partikel,  jumlah  surfaktan,  serta  perbandingan antara berat minyak dan batubara.
a. Ukuran partikel
Pada pembuatan Coal-Oil Mixtures , ukuran partikel sangat  berpengaruh  dimana  semakin  besar  ukuran partikel  batubara  maka  semakin  sulit  untuk  menjaga kestabilan  campuran  antara  minyak  dan  batubara karena  partikel  batubara  akan  lebih  mudah  jatuh  dan mengendap,  sehingga  akan  terpisah  lalu  membentuk lapisan  minyak  dan  lapisan  batubara.  Menurut  Brown, G.G.,  1950,  jika  dalam  slurry  mengandung  partikel dengan  ukuran  yang  berbeda,  yaitu  pertikel  dengan ukuran  kecil  dan  besar  maka  partikel  dengan  ukuran yang  lebih  besar  akan  jatuh  lebih  cepat  dibanding partikel  dengan  ukuran  lebih  kecil.  Secara  persamaan sesuai  dengan  yang  telah  dituliskan  oleh  Foust,  A.S., tahun  1980  bahwa  pengaruh  ukuran  partikel  terhadap settling  velocity dapat  dinyatakan  dengan  persamaan dari stokes’ law sebagai berikut:
𝑣 = 𝜌 𝑠 − 𝜌 𝑔𝐷 𝑝 2 18µ
b. Jumlah surfaktan
Kesetabilan antara campuran minyak dan batubara akan terjaga dengan semakin banyaknya surfaktan yang ditambahkan ke dalam campuran minyak dan batubara tersebut.  Surfaktan  berfungsi  sebagai  zat  yang  dapat menurunkan tegangan muka baik antar muka udara air, minyak-air  dan  zat  padat-zat  cair,  selain  itu  juga surfaktan berfungsi sebagai zat pembasah dalam hai ini pada partikel batubara, sehingga dengan menambahkan surfaktan  pada coal-oil  mixtures dapat  mencegah terjadinya  penggumpalan  antar  partikel  batubara  yang dapat  menyebabkan  perubahan  ukuran  partikel membentuk ukuran partikel batubara dengan diameter yang  lebih  besar.  Awang  dan  Yuen  tahun  2009 melakukan  penelitian  mengenai coal-oil  mixtures menggunakan  surfaktan  0%;  0,5%;  1,0%;  2,0%;  3,0% dan diperoleh stabilitas 0,96; 0,36; 0,32; 0,20; 0,20. Hal ini menunjukkan bahwa jumlah surfaktan mempengaruhi  penurunan  partikel  batubara  meskipun pada konsentrasi 3,0% tidak mengalami kenaikan.
c. Perbandingan berat minyak dan batubara
Konsentrasi  partikel  batubara  dalam  cairan  akan berpengaruh  pada  penurunan  dari  partikel  batubara tersebut, dimana menurut buku yang ditulis oleh Perry pada  tahun  1999  semakin  tinggi  konsentrasi  padatan yang  terdapat  pada  campuran  maka  penurunan  dari batubara  pada  campuran  akan  menurun.  Hal  ini disebabkan karena adanya interaksi hidrodinamika atau tumbukan  antar  partikel  dengan  partikel  lainnya  yang dikenal dengan hindered settling .
Untuk  menjaga  kestabilan  campuran  agar  tidak terjadi  pengendapan,  selain  ukuran  partikel  dibuat sangat  kecil,  juga  ditambahkan  surfaktan  sebagai  suatu senyawa  yang  berfungsi  untuk  mencegah  terjadinya aglomerasi  dari  partikel  batubara  dengan  cara membasahi  seluruh  permukaan  partikel  batubara, sehingga dapat menstabilkan campuran tersebut.

## 3. METODE PENELITIAN
Bahan-bahan  yang  dipakai  pada  penelitian  ini antara  lain  adalah:  batubara,  minyak  dan Alkylbanzene Sulfonate (ABS).
Tahapan-tahapan  yang  dilakukan  pada  penelitian ini  meliputi  beberapa  bagian  antara  lain  berupa persiapan,  proses,  pengambilan  data  dan  pengulangan percobaan.
a. Persiapan
Batubara  yang  diperoleh  dari  PT.  Novagro Indonesia  yang  ditambang  di  Banyu  Banyu  Asin Propinsi
Sumatera Selatan digiling dengan menggunakan gilingan, kemudian di ayak menggunakan
screener. Pada penelitian ini digunakan sampel batubara -80+115 (0.149 mm), -65+80 (0.192 mm), -32+65 mesh (0.253 mm).
b. Proses
Alkylbenzene  sulfonates (ABS)  dimasukkan  dalam gelas  ukur  dicampur  dengan  Minyak  bekas  lalu  diaduk sampai homogen selama ± 5 menit. Setelah Alkylbenzene sulfonates (ABS)  dan  minyak  tercampur  lalu  batu  bara dimasukkan dalam campuran tadi, kemudian gelas ukur ditutup  lalu  campuran  tadi  diaduk  sampai  terbentuk campuran yang homogen antara minyak, surfaktan dan batubara  kemudian  diukur  penurunan  dari  partikel batubara selama waktu tertentu.
Percobaan yang dilakukan adalah dengan menggunakan  rasio  berat  batubara:minyak  0.20  dan berat  surfaktan  0.4  gram  dengan  berbagai  variasi ukuran  partikel  batubara.  Partikel  batubara  yang digunakan adalah 0,149 mm.
c. Pengambilan Data
Pengambilan  data  penurunan  dilakukan  setiap  6 menit  pada  campuran  minyak,  batubara  dan  surfaktan yang telah tercampur secara homogen.
d. Pengulangan Percobaan
Percobaan yang dilakukan adalah dengan menggunakan  rasio  berat  batubara:minyak  0.20  dan berat  surfaktan  0.4  gram  dengan  berbagai  variasi ukuran  partikel  batubara.  Partikel  batubara  yang digunakan adalah 0,192 mm, dan 0,352 mm.
Sedangkan  untuk  kerangka  penelitian  yang dilakukan dapat dilihat pada gambar  1.

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengaruh  ukuran  partikel  yang  dipelajari  adalah 0,149  mm,  0,192  mm,  dan  0,352  mm  dengan  berat surfaktan  0,4  gram  dan  rasio  berat  batubara:minyak  = 0,2.  Hubungan  antara  penurunan  partikel  batubara dengan  waktu  pada  perbandingan  ukuran  partikel disajikan  pada  Tabel  1  dan  Gambar  2.  Dari  Gambar  2 terlihat  bahwa  pada  ukuran  diameter  partikel  0,149 sampai 0,352 pada saat t = 0 sampai t = 18 menit terjadi penurunan (h/L) yang sangat signifikan, sementara itu, setelah  proses  berjalan  selama  18  sampai  30  menit terjadi penurunan (h/L) yang rendah dan pada saat t = 30  menit  sampai  60  menit  penurunan  (h/L)  relatif konstan.  Hal  ini  disebabkan  karena  setelah  waktu tertentu  konsentrasi  batubara  pada  tinggi  tertentu dalam  campuran coal-oil  mixtures akan  meningkat sehingga tumbukan antar partikel batubara yang terjadi akan semakin sering sehingga menyebabkan penurunan partikel  batubara  akan  cenderung  lebih  rendah  atau dengan kata lain pada saat t = 18 menit sampai 30 menit konsentrasi  partikel  batubara  menjadi  semakin  tinggi sehingga  pada  saat  itu  akan  terjadi hindered  settling yang  mengakibatkan  penurunan  (h/L)  akan  semakin
rendah, bahkan pada saat t = 30 menit sampai 60 menit penurunan  batubara  dalam  campuran  akan  menjadi konstan.
Gambar 1. Kerangka Penelitian
Tabel 1. Pengaruh ukuran partikel
Tabel pengaruh ukuran partikel dengan Berat Surfaktan = 0,4 gram dan rasio berat batubara:minyak = 0,2
Waktu (Menit) Penurunan Partikel Batubara, h/L Diameter Partikel = 0,149 mm Diameter Partikel = 0,192 mm Diameter Partikel = 0,352 mm 0 0 0 0 6 0.1595 0.3092 0.3728 12 0.275 0.5080 0.6870 18 0.3393 0.5517 0.7402 24 0.3810 0.5598 0.7446 30 0.4155 0.5632 0.7489 36 0.4417 0.5632 0.7489 42 0.4702 0.5632 0.7489 48 0.4702 0.5632 0.7489 54 0.4702 0.5632 0.7489 60 0.4702 0.5632 0.7489
Persiapan Alat dan bahan Penggilingan Batubara Partikel  Batubara Campuran Minyak+ Surfaktan dan Batubara Pengambilan dan Pengolahan data Hasil dan Kesimpulan Minyak +Surfaktan
Pada Gambar.2 dapat terlihat bahwa penurunan  batubara  pada  campuran  batubara  dan minyak  ( Coal-Oil  Mixtures )  terendah  adalah  pada ukuran  partikel  0,149  mm,  kemudian  ukuran partikel  0,192  mm  dan  terakhir  adalah  ukuran partikel  dengan  diameter  0.352  mm.  Dari  hasil berikut terlihat bahwa penurunan sangat dipengaruhi oleh ukuran partikel, yaitu pada jumlah surfaktan yang sama serta rasio berat batubara:minyak  juga  sama,  semakin  besar  ukuran diameter  partikel  maka  akan  semakin  tinggi penurunannya, begitu juga sebaliknya, semakin kecil ukuran  diameter  partikel  maka  akan  semakin  kecil penurunannya  sehingga  stabilitasnya  akan  semakin baik. Hal ini sesuai dengan Hukum Stoke’s:
𝑣 = 𝜌 𝑠 − 𝜌 𝑔𝐷 𝑝 2

## 18µ
Maka  semakin  besar  ukuran  diameter  partikel yang  digunakan  pada  pembuatan Coal-Oil  Mixtures maka akan semakin cepat penurunannya. Hal inilah yang  menjadi  sebab  mangapa  ukuran  diameter partikel batubara harus dibuat sekecil mungkin agar penurunannya  semakin  lama.  Dari  grafik  tersebut diatas,  hasil  penurunan  partikel  batubara  terbaik adalah penurunan (h/L) yang paling kecil yaitu pada penurunan  partikel  batubara  dengan  ukuran diameter partikel batubara 0,149 mm.
Gambar 2. Hubungan penurunan dengan waktu pada variasi ukuran partikel

## 5.    SIMPULAN DAN SARAN

## 5.1  Simpulan
Dari hasil penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan  bahwa  kestabilan  COM  tertinggi  (h/L) yang  paling  kecil  diperoleh  pada  ukuran  diameter partikel 0.149 mm.

## 5.2  Saran
Untuk  mendapatkan  kestabilitasan  COM  yang lebih  baik,  tidak  saja  hanya  diprhatikan  ukuran diameter partikel, namun disarankan agar memperhatikan  juga  banyaknya  jumlah  surfaktan serta  rasio  batubara  dan  minyak  yang  digunakan, sehingga kestabilannya dapat terjaga.

## 6.    DAFTAR PUSTAKA
Asthary, R.; Teknologi Gasifikasi Batubara, 2007.
Awang,  R.;  Yuen,  M.C,  Charcoal-Oil  Mixture  ad  an alternative Fuel, 2009.
Foust,  A.  S.,  Principles  of  Unit  Operation,  New  York 1980.
Hiroya, O.; Ihara, H., Coal-Oil Mixture, U.S. Patent No. 4.309.191, 1982.
Perry,  R.H.;  Green.D.W.,  Chemical  Engineer’s  hand book, Mc. Graw Hill, New York, 1999.
Putri,  N.P.,  Desulfurisasi  Batubara  dengan  Senyawa Hipoklorit  Secara  Leaching,  Tesis  Pascasarjana UGM, Yogyakarta, 2009.
Rowel,  R.  I.;  Amherst..;  Vasconcellos,  S.  R.,  Coal-Oil Composition, U.S. Patent No. 4.201.552, 1980. Ssiti,  Kajian  Zonasi  Daerah  Potensi  Batubara  untuk Tambang  dalam  Provinsi  Kalimantan  Selatan Bagian Tengah, 2005.
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0 20 40 60 80 P e n ur un a n , h/ L Waktu, t (Menit)
Diameter Partikel = 0.149 mm
Diameter Partikel = 0.192 mm
Diameter Partikel = 0.352 mm
Supriono, Pembakaran Terfluidisasi Batubara dengan  Menggunakan  Campuran  LPG-Udara,
Tesis Pascasarjana UGM, 2005.
Yoo,  J.  S.;  Flossmoor,  Process  for  Forming  Stable Coal-Oil  Mixtures,  U.S.  Patent  No.  4.448.585, 1984.