4 Klasifikasi Teknologi Batubara Bersih

Teknologi Batubara – Kebutuhan energi listrik merupakan salah satu indikator penting bagi pertumbuhan ekonomi suatu negara. Di Indonesia, sebagai negara dengan jumlah penduduk yang terus bertambah, peningkatan konsumsi energi listrik menjadi sebuah tantangan yang signifikan. Data menunjukkan bahwa pada September 2021, konsumsi energi listrik mencapai 187,78 terawatts per hour (TWh), mencerminkan pertumbuhan sebesar 4,42% dibandingkan dengan periode yang sama tahun sebelumnya. Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral (ESDM) mencatat bahwa kebutuhan energi listrik per kapita pada tahun 2021 mencapai 1.123 kilowatt-hour (kWh), mengalami peningkatan dibandingkan tahun sebelumnya.

Untuk menjaga kelangsungan pasokan energi listrik bagi konsumen dan mendongkrak laju perekonomian, pemerintah Indonesia telah berupaya untuk meningkatkan kapasitas pembangkit listrik. Pada tahun 2022, pemerintah telah menyiapkan pembangkit listrik dengan kapasitas terpasang sebesar 74 Giga Watt (GW) (Pribadi, 2022). Meskipun berbagai sumber energi telah dimanfaatkan, pembangkit listrik tenaga batu bara tetap menjadi sumber energi utama dalam memenuhi kebutuhan listrik konsumen di Indonesia.

Indonesia memiliki kekayaan alam berupa cadangan batubara yang sangat besar, dengan total mencapai 38,84 miliar ton (Pribadi, 2021). Produksi batubara tahunan yang mencapai 600 juta ton, menjadikan batubara sebagai sumber daya energi yang sangat berpotensi. Namun, perlu diperhatikan bahwa penggunaan teknologi batubara dalam skala besar dapat menimbulkan dampak negatif pada lingkungan dan kesehatan manusia.

Teknologi Batubara Bersih (Clean Coal Technology – CCT) menjadi salah satu solusi penting dalam mengatasi tantangan ini. Salah satu konsep kunci dalam CCT adalah pembangkit listrik tenaga batubara dengan Efisiensi Tinggi dan Emisi Rendah (High Efficiency, Low Emission – HELE), sebagaimana dikemukakan oleh Zhao dan Chen pada tahun 2015. Teknologi HELE bertujuan untuk meningkatkan efisiensi pembakaran batubara dan mengurangi emisi gas rumah kaca serta polutan lainnya.

Dalam konteks inilah, fokus ini terkait teknolgi batubara bersih dalam memenuhi kebutuhan energi listrik, terutama di Indonesia. Dalam menghadapi tantangan keberlanjutan ekonomi dan lingkungan, penggunaan teknologi ini memiliki potensi besar untuk meningkatkan efisiensi dan meminimalkan dampak negatif, serta membawa perubahan positif dalam sektor energi di Indonpesia.

Teknologi Batubara Bersih

Batubara merupakan sumber energi yang sangat melimpah, tetapi penggunaannya telah lama dikenal sebagai penyebab polusi udara dan dampak negatif terhadap lingkungan. Untuk mengatasi masalah ini, teknologi batubara bersih telah menjadi fokus penelitian dan pengembangan. Teknologi batubara tersebut dapat diklasifikasikan berdasarkan tingkat proses produksi energi pada saat penerapannya, yang meliputi teknologi-teknologi precombustion, combustion, post-combustion, serta coal conversion.

Precombustion Technologies

Teknologi batubara precombustion melibatkan pembersihan batubara sebelum proses pembakaran. Secara tradisional, teknologi pembersihan batubara sebelum pembakaran terdiri atas dua cara, yaitu pembersihan secara fisik (physical cleaning) dan pembersihan secara kimia (chemical cleaning).

Physical Cleaning (Pembersihan Secara Fisik): Pembersihan batubara secara fisik dilakukan dengan cara memecahkan batubara menjadi bongkahan yang lebih kecil. Batubara kemudian dicuci untuk memisahkan kotoran seperti partikel tanah, batu, dan pyrit. Ini membantu menghilangkan sebagian besar kotoran mekanis yang mungkin mengganggu proses pembakaran dan mengurangi pembentukan emisi polutan.

Chemical/Biological Cleaning (Pembersihan Secara Kimia/Biologi): Pembersihan batubara secara kimia atau biologi dilakukan untuk menghilangkan kotoran yang terikat secara organik, seperti sulfur organik (organic sulfur), yang dapat menjadi sumber emisi gas polutan. Salah satu pendekatan kimia yang menjanjikan adalah molten caustic leaching, yang melibatkan penggunaan larutan alkali cair untuk menghilangkan sulfur dan senyawa organik dari batubara.

Combustion Technologies

Selama proses pembakaran, terdapat beberapa teknologi batubara yang dapat digunakan untuk mengurangi emisi polutan dan meningkatkan efisiensi penggunaan batubara:

Furnace Sorbent Injection (FSI): FSI adalah suatu teknik sederhana untuk menghilangkan sulfur selama pembakaran batubara. Ini dilakukan dengan menginjeksikan bahan penghisap (sorbent) seperti kapur ke dalam tungku (furnace) pembakaran. Sorbent tersebut bereaksi dengan sulfur yang terkandung dalam batubara, membentuk calcium sulfate (CaSO4), yang kemudian dikumpulkan bersama abu terbang (fly ash) dalam alat pengendalian partikel. Teknologi ini membantu mengurangi emisi sulfur dioksida (SO2) ke udara.

Atmospheric Fluidized Bed Combustion (AFBC): AFBC adalah teknologi batubara canggih yang digunakan dalam boiler industri. Proses pembakaran batubara dilakukan dalam tempat tidur fluidized dengan tekanan atmosfer. Teknologi batubara ini memungkinkan pembakaran batubara yang lebih efisien dan menghasilkan emisi yang lebih rendah dibandingkan dengan metode konvensional. AFBC juga memungkinkan penggunaan berbagai jenis batubara, termasuk batubara yang kurang berkualitas.

Pressurized Fluidized Bed Combustion (PFBC): PFBC memiliki prinsip yang serupa dengan AFBC, namun boiler dioperasikan di bawah tekanan yang lebih tinggi, biasanya di bawah tekanan sekitar 10 atmosfer. Teknologi batubara ini memungkinkan pembakaran yang lebih efisien dan menghasilkan gas buang yang lebih padat, yang kemudian dapat lebih mudah diproses untuk mengurangi emisi polutan. PFBC dapat digunakan dalam aplikasi pembangkit listrik atau industri yang memerlukan pembakaran batubara yang bersih dan efisien.

Postcombustion Technologies

Setelah proses pembakaran batubara, terdapat teknologi yang dapat digunakan untuk mengurangi kandungan polutan dalam gas buang dan mencapai batubara yang lebih bersih:

Flue-gas Desulfurization (FGD): Teknik FGD menghilangkan sulfur dioksida (SO2) dari emisi utilitas dengan menggunakan kapur atau batu kapur sebagai sorbent alkaline. Dalam metode “FGD basah,” sorbent tersebut berada dalam bentuk slurry yang bersentuhan dengan gas buang dalam bejana reaksi di dalam alat pengendalian partikel. Hasilnya adalah pembentukan kalsium sulfat (CaSO4), yang dapat dikumpulkan bersama abu terbang (fly ash) atau dihilangkan dari gas buang.

Regenerable Flue-gas Desulfurization Systems: Sistem-sistem ini menggunakan berbagai prinsip fisik dan kimia dan sering kali menghasilkan sulfur sebagai produk sampingan yang dapat dimanfaatkan atau diolah lebih lanjut. Sulfur dapat diambil sebagai konsentrat SO2, asam sulfur, atau elemen sulfur yang memiliki nilai komersial atau digunakan kembali dalam proses lain.

Selective Catalytic Reduction (SCR): Teknik SCR berfokus pada pengendalian nitrogen oksida (NOx) setelah proses pembakaran. Dalam teknik ini, ammonia digunakan sebagai agen pengurang yang diinjeksikan ke dalam aliran gas di cerobong asap antara boiler dan pemanas udara. Reaksi katalitik di dalam SCR mengurangi kadar NOx dalam gas buang, membantu mengurangi emisi gas berbahaya ini ke lingkungan.

Coal Conversion

Teknologi konversi batubara menjadi gas atau cair yang lebih bersih adalah langkah penting dalam upaya menghasilkan energi batubara yang ramah lingkungan:

Integrated Gasification Combined Cycle (IGCC): IGCC adalah suatu teknologi pembangkit listrik batubara yang ramah lingkungan. Ini melibatkan gabungan dua tahap proses, yaitu gasifikasi batubara (coal gasification) yang mengubah batubara menjadi gas sintetis (syngas), dan teknologi combined cycle yang merupakan salah satu metode paling efisien dalam menghasilkan listrik. Dalam tahap gasifikasi, batubara diubah menjadi syngas yang dapat digunakan sebagai bahan bakar dalam turbin gas dan menciptakan uap untuk turbin uap. Kombinasi ini memungkinkan efisiensi yang lebih tinggi dibandingkan dengan pembangkit listrik batubara konvensional.

Integrated Gasification Fuel Cell (IGFC): Teknologi IGFC menggunakan gas sintetis (syngas) yang dihasilkan oleh gasifikasi batubara untuk menggerakkan molten carbonate fuel cell, yang kemudian digunakan untuk menggerakkan turbin pembakaran. Teknologi ini memiliki potensi untuk meningkatkan efisiensi keseluruhan hingga di atas 45 persen. IGFC adalah contoh bagaimana teknologi konversi batubara menjadi gas sintetis dapat digabungkan dengan teknologi sel bahan bakar (fuel cell) untuk menghasilkan energi yang lebih bersih dan efisien.

Kesimpulan

Teknologi batubara bersih mencakup beragam pendekatan yang bertujuan untuk mengurangi dampak negatif dan meningkatkan efisiensi penggunaan batubara sebagai sumber energi. Klasifikasi berdasarkan tingkat proses produksi energi selama penerapannya memungkinkan pemahaman yang lebih baik mengenai berbagai teknologi yang digunakan:

Precombustion Technologies melibatkan pembersihan batubara sebelum pembakaran, dengan metode seperti gasifikasi batubara yang mengubah batubara menjadi gas bersih sebelum pembakaran.

Combustion Technologies fokus pada pengurangan emisi selama proses pembakaran, dengan metode seperti Furnace Sorbent Injection (FSI) dan Atmospheric Fluidized Bed Combustion (AFBC).

Postcombustion Technologies mengurangi kandungan polutan dalam gas buang setelah pembakaran, dengan metode seperti Flue-gas Desulfurization (FGD), Regenerable Flue-gas Desulfurization Systems, dan Selective Catalytic Reduction (SCR).

Coal Conversion melibatkan teknologi konversi batubara menjadi bentuk gas atau cair yang lebih bersih, termasuk Integrated Gasification Combined Cycle (IGCC) dan Integrated Gasification Fuel Cell (IGFC).

Kombinasi teknologi-teknologi ini membantu menghasilkan energi batubara yang lebih bersih, ramah lingkungan, dan efisien. Dalam upaya menciptakan masa depan yang berkelanjutan, teknologi batubara bersih memainkan peran penting dalam mengurangi dampak polusi dan penggunaan batubara secara lebih efisien, serta dalam meningkatkan efisiensi produksi energi dari sumber daya batubara.

Ditulis oleh: Ibnu K. S.

Image attribution: AI Art Generator – AI Image Generator Online – Hotpot.ai

Baca juga: Indonesia Mewujudkan Net Zero Emission 2060 – Belajar Energi

Bacaan Lainnya: https://ugmpress.ugm.ac.id/id/product/geologi/batubara-dan-pemanfaatannya-pengantar-teknologi-batubara-menuju-lingkungan-bersih