Barlin SNTTM IX 2011

DIGITAL PROSIDING

ISBN

978-602-97742-0-7

SEMI NAR NASI ONAL TAHUNAN TEKNI K MESI N I X

HOTEL ARYA DUTA PALEMBANG

13 - 15 Okt ober 2010

PERAN SERTA TEKNIK MESIN DALAM PENINGKATAN MUTU

DAN PEMANFAATAN HASIL RISET

DI

INDONESIA

 

Penyelenggar a:

Jur usan Teknik Mesin Fakult as Teknik Unsr i

Jalan Raya Pr abum ulih KM.32 I ndr alaya

Kabupat en Ogan I lir - Sum at er a Selat an

Tlp: 0711- 580272, Fax: 0711580272

SEMINAR NASIO NAL TAHUNAN TEKNIK MESIN IX 2010

SNTTM IX

PALEMBANG , 13 - 15 O kto b e r 2010

DIG ITA L

PRO SIDING

JURUSA N TEKNIK M ESIN

FA KULTA S TEKNIK UNIVERSITA S SRIW IJA YA

SEMINAR NASIO NAL TAHUNAN TEKNIK MESIN (SNTTM)- IX

HO TEL ARYA DUTA PALEMBANG , 13 - 15 O kto b e r 2010

Untuk se g a la p e rta nya a n m e ng e na i SNTTM IX sila ka n hub ung i :

Se kre ta ria t:

Jurusa n Te knik Me sin

Fa kulta s Te knik Unive rsita s Sriw ija ya

Ja la n Ra ya Pra b um ulih KM.32 Ind ra la ya

Ka b up a te n O g a n Ilir - Sum a te ra Se la ta n

Tlp : 0711-580272, Fa x: 0711580272

We b site : b kstm 9.unsri.a c .id

E-m a il: b kstm 9@ unsri.a c .id d a n b kstm 9.unsri@ g m a il.c o m

Re vie we r :

Pro f. Dr. H. Ha sa n Ba sri

Pro f. Dr. H. Ka p ra w i

Dr. Rim a n Sip a huta r

Dr. Am rifa n Sa la d in Mo hruni

Dr. Nukm a n

He nd ri C ha nd ra , M.T.

Za ina l Ab id in, M.T.

M. Za hri Ka d ir, M.T.

M. Ya nis, M.T

Dyo s Sa nto so , M.T

G una w a n, M.T.

Am ir Arifin, M.Eng

Ed ito r :

G una w a n, M.T.

Am ir Arifin, M.Eng

ISBN :

_{978-602-97742-0-7}

©

_{Jur usan Teknik Mesin Fakult as Teknik Univer sit as Sr iw ij aya}

1

DAFTAR ISI KATA PENGANTAR

HAL PANITIA PELAKSANA

DEWAN PENGARAH UAPAN TERIMA KASIH DAFTAR ISI

KONVERSI ENERGI

MI‐001

MI‐1

Khairil, Irwansyah UNSYIAH

MI‐002

Dewi Puspitasari Indarto Tineke Karminto Kms Ridhuan UGM MI 7 KAJI EKSPERIMENTAL TEKNOLOGI PEMBUATAN KOKAS DARI BATUBARA 

MUDA SEBAGAI SUMBER PANAS DAN KARBON PADA TANUR TINGGI (BLAST  FURNACE)

PEMISAHAN ALIRAN KEROSEN‐AIR DENGAN MENGGUNAKAN T‐JUNCTION

Dewi Puspitasari, Indarto, Tineke, Karminto, Kms.Ridhuan UGM MI‐7 MI‐003

MI‐15

Agung Subagio UI

MI‐004

Ahmad Syuhada Suhaeri UNSYIAH

KAJIAN TINGKAT KEMAMPUAN PENYERAPAN PANAS MATAHARI PADA ATAP  BANGUNAN SENG BERWARNA

Studi kelayakan pembangunan PLTU – Batubara

Ahmad Syuhada Suhaeri UNSYIAH

MI‐005 MI‐31

Hermawan UGM

MI‐006

MI‐39 I Gusti Ngurah Putu Tenaya, ST., MT UNUD

UNJUK KERJA TURBIN ANGIN POROS VERTIKAL TIPE SAVONIUS

PENGARUH TEMPERATUR REAKTAN TERHADAP KECEPATAN RAMBAT API  PREMIXED BERBAHAN BAKAR GAS PADA RUANG BAKAR MODEL HELLE‐ SHAW CELL

g y , ,

MI‐007

MI‐49 I Nyoman Suprapta Winaya dan Made Sucipta UNUD

MI‐008

MI‐53 Muhamad As’adi, Syahrir Ardiansyah Pohhan Putra  UPN

Pengembangan fuel feeder tipe ulir dan rotari untuk bahan bakar biomasa KAJIAN PENAMBAHAN HIDROGEN BOOSTER

PADA MOTOR BENSIN 115 CC MI‐009

MI‐59 Si Putu Gede Gunawan Tista, I Putu Yudana UNUD

MI‐010

MI‐63 Andi Mangkau, Novriany Amaliyah, Zuryati Djafar, Wahyu H. Piarah

Pengaruh Penempatan Penghalang Berbentuk Segitiga Di Depan Silinder  Dengan Variasi Dimensi Segitiga Penghalang Terhadap koefisien Drag Analisis Penggunaan Gasohol dari Limbah Kulit Pisang

 terhadap Prestasi  Mesin Motor Bakar Bensin

g , y y , y j , y

UNHAS MI‐011

MI‐68

Adi Surjosatyo UI 

Study Influence of Water Stream Variety Into Venturi Scrubber To Reduce  Tar And Flame Formation in Biomass Gasification System

7

MI‐081

MI‐527 KAJIAN EKSPERIMENTAL DAN SIMULASI CFD PEMBAKARAN BRIKET 

BATUBARA NON KARBONISASI SECARA NATURAL DRAFT DAN PENGAYAAN 

OKSIGEN UDARA PEMBAKARAN _MI‐527

Pratiwi, D.K., Nugroho, Y.S., Koestoer, R.A., Soemardi, T.P. UNSRI MI‐082

MI‐529

Octavina, Diah Kusuma Pratiwi  PT BA

MI‐083

MI 533 OKSIGEN UDARA PEMBAKARAN

KAJIAN TERHADAP NILAI EKONOMI PENGGUNAAN BRIKET BATUBARA  SEBAGAI BAHAN BAKAR PENGGANTI BAHAN BAKAR MINYAK DAN GAS BUMI PROSPEK PENGGUNAAN BRIKET BATUBARA SEBAGAI BAHAN BAKAR 

PENGGANTI MINYAK DAN GAS _MI‐533

Hutabarat, B.,  Diah Kusuma Pratiwi  ESDM MI‐084

MI‐537

M Zahri Kadir, Bambang UNSRI

MI‐085

MI‐541 PENGGANTI MINYAK DAN GAS

PENGARUH TINGGI SUDU KINCIR AIR TERHADAP DAYA DAN EFISIENSI YANG  DIHASILKAN

PENGARUH PERUBAHAN PUTARAN FAN KONDENSOR TERHADAP  PERFORMANSI MESIN PENGKONDISIAN UDARA

MARWANI UNSRI

MI‐086

MI‐545

ISMAIL THAMRIN UNSRI

MI‐087

MI‐551 F i

RANCANG BANGUN ALAT PENGERING UBI KAYU TIPE RAK DENGAN  MEMANFAATKAN ENERGI SURYA

ANALISA PENURUNAN EFISIENSI PACKAGE BOILER TIPE PIPA AIR PADA  PABRIK PUSRI IV PT PUPUK SRIWIDJAJA PALEMBANG

Fusito MI‐088

MI‐561 Teguh Budi SA, Firmansyah Burlian, Ismail Thamrin  UNSRI

MI‐089

6 ANALISA PERBANDINGAN PENGGUNAAN BAHAN BAKAR JENIS PREMIUM 

DAN PERTAMAX TERHADAP KARAKTERISTIK MOTOR RODA DUA 125 CC  TAHUN 2007

ANALISA PENGARUH PENGGUNAAN REFRIGERAN HIDROKARBON MUSICOOL‐ 22 PENGGANTI  FREON‐22 TERHADAP KINERJA ALAT AIR CONDITIONING

MI‐567

Aneka Firdaus UNSRI

MI‐091

MI‐574 UNSRI

Barlin

22 PENGGANTI  FREON 22 TERHADAP KINERJA ALAT AIR CONDITIONING PENGARUH UKURAN BUTIR BATUBARA (GRAIN SIZE)  TERHADAP  KEMAMPUAN ADSORPSI CO2, STUDI KASUS PADA BATUBARA DARI  CEKUNGAN SUMATERA SELATAN

MII‐001

MII‐1 I Gede Putu Agus Suryawan, ST, MT UNUD

MODEL CTL (CONTECTUAL TEACHING AND LEARNING ) PADA 

PEMBELAJARAN METROLOGI INDUSTRI UNTUK MENINGKATKAN ANALISIS  MAHASISWA

IMPLEMENTASI SISTEM PEMBELAJARAN BLENDEDLEARNING  PADA KULIAH  PENDIDIKAN

MII‐002

MII‐7

MUHAMMAD KUSNI ITB

MII‐003

MII‐19

Bambang Sutjiatmo ITB

AE3121 GETARAN MEKANIK DI PROGRAM STUDI AERONOTIKA DAN  ASTRONOTIKA

Pengembangan Sistem Pengelolaan  Informasi Tugas Akhir: Sipintar

Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin (SNTTM) ke-9 Palembang, 13-15 Oktober 2010

PENGARUH UKURAN BUTIR BATUBARA (GRAIN SIZE) TERHADAP

KEMAMPUAN ADSORPSI CO

2

, STUDI KASUS PADA BATUBARA

DARI CEKUNGAN SUMATERA SELATAN

Barlin

Jurusan Teknik Mesin, Fakutas Teknik , Universitas Sriwijaya

Jl. Raya Palembang – Prabumulih KM 32 , Indralaya, Ogan Ilir Sumsel, 30662

Email : barlin_oemar@yahoo.com

Abstrak

Penelitian secara eksperimental telah dilakukan dengan tujuan mengetahui pengaruh ukuran butir (grain

size) batubara terhadap kemampuan adsorpsi CO2. Batubara yang digunakan berasal dari cekungan

Sumatera Selatan dengan ukuran butir yaitu 0,075 mm; 0,15 mm; 0,3 mm; 0,4 mm; 0,6 mm dan 1,0 mm.

Pengujian kemampuan adsorpsi CO2dilakukan dengan metode volumetrik pada tekanan CO2antara 10 - 60

bar dan temperatur sistem 40oC. Berdasarkan hasil penelitian didapatkan bahwa kemampuan adsorpsi CO2

akan menurun dengan bertambahnya ukuran butir batubara. Hal ini disebabkan karena terjadi peningkatan laju adsorpsi akibat bertambahnya ukuran butir (grain size).

Kata kunci : batubara, karbondioksida (CO2), adsorpsi, metode volumetric

1. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Pemanasan global (global warming) adalah peningkatan temperatur rata-rata atmosfer, laut dan daratan bumi yang diakibatkan oleh pelepasan gas rumah kaca seperti karbondioksida (CO2), methan (CH4), oksida asam nitrat

(N2O) hidro fluoro karbon (HFC) dan sulfur heksa

flurida (SF6). Perubahan iklim (climate change) telah

menjadi topik yang sedang hangat dibicarakan saat ini. Gas karbondioksida merupakan salah satu jenis gas rumah kaca yang dianggap sebagai penyebab utama timbulnya pemanasan global. Penggunaan bahan bakar fosil, perubahan tataguna lahan dan pembakaran hutan baik secara alamiah maupun sengaja dibakar merupakan sumber timbulnya emisi gas karbondioksida di atmosfer (www.globalwarming.com).

Salah satu cara yang dapat dilakukan untuk mengurangi emisi gas karbondioksida di atmosfer dalam jangka menengah maupun panjang adalah dengan menyimpan karbondioksida ke dalam formasi geologi (geological

formation). Pada saat ini ada tiga alternatif formasi

geologi yang dapat digunakan sebagai media penyimpan gas karbondioksida yaitu reservoir air garam jenuh (saline aquifer), reservoir minyak dan gas bumi yang sudah menurun produksinya (deplected oil and gas

reservoirs) dan lapisan batubara yang secara ekonomis

tidak bisa ditambang karena terlalu dalam (unmineable

coalbeds). Skema alternatif formasi geologi ini dapat

dilihat pada gambar 1 (IPCC, 2005).

Gambar 1. Skema alternatif formasi geologi

sebagai media penyimpanan CO2(IPCC, 2005)

1.2. Tujuan Penelitian

Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui hubungan antara ukuran butir batubara (grain size) terhadap

kemampuan adsorpsi CO2.

2. METODOLOGI PENELITIAN

2.1. Sampel Batubara

Batubara yang digunakan dalam penelitian ini berasal dari cekungan Sumatra Selatan.

2.2. Metode Penelitian

Analisis adsorpsi gas CO2 dengan metode volumetrik

Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin (SNTTM) ke-9 Palembang, 13-15 Oktober 2010

telah dilakukan oleh para peneliti sebelumnya diantaranya Gasem dkk (2002), Sudibandriyo dkk (2005) dan Busch dkk (2003, 2004 dan 2007). Skema alat eksperimen dengan metode volumetrik terlihat pada gambar 4.

Gambar 2. Skema alat eksperimen adsorpsi gas CO2 dengan metode volumetrik (Busch, 2007)

2.3. Alat penelitian

Skema alat penelitian yang digunakan dalam penelitian ini terlihat pada gambar 5.

Gambar 3. Skema alat penelitian adsorpsi CO2

Keterangan gambar :

1. Reference cell, 2. Micro filter, 3. Sample cell, 4. Kawat pemanas (heater wire), 5. Rangka, 6. Termokopel,

7. Temperatur controller, 8. Pressure gauge, 9.Gate

valve dan safety valve, 10. Vacuum pump, 11. Pressure transducer,12. Microcontroller, 13. Personal computer,

14. Tabung gas CO2, 15. Tabung gas helium

2.4. Prosedur Pengujian

Prosedur pengujian dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Batubara ditumbuk pada beberapa ukuran butir

yaitu 0,075 mm, 0,15 mm, 0,3 mm, 0,4 mm, 0,6 mm dan 1,0 mm Kemudian dimasukkan ke dalam

sample cell.

2. Pengaturan temperatur sistem selama proses agar selalu konstan dengan menggunakan temperature

controller pada 40oC.

3. Proses vakum terhadap sistem dengan

menggunakan vacuum pump selama 15 menit.

Proses vakum dilakukan agar tidak ada gas atau butir lain yang masuk ke dalam reference cell dan

sample cell.

4. Injeksi gas helium ke dalam reference cell dengan membuka valve 1 dan menutup valve 2. Gas helium diinjeksikan ke dalam reference cell lalu dibiarkan sampai equilibrium state selama 15 menit, kemudian dicatat tekanan yang ditunjukkan oleh

pressure transducer sebagai tekanan reference cell

(P1).

5. Injeksi gas helium ke sample cell dengan membuka

valve 2 sehingga gas helium masuk ke sample cell,

lalu dibiarkan sampai tercapai pressure and

temperature equilibration selama 15 menit,

kemudian tekanan yang ditunjukkan oleh pressure

transducer dicatat sebagai tekanan sample cell (P2).

Injeksi gas helium ini dilakukan untuk mengetahui volume kosong (void volume (Vvoid)). Setelah itu

dilakukan proses vakum terhadap sistem selama 15 menit agar sistem dalam kondisi vakum kembali.

6. Injeksi gas CO2 dengan membuka valve 1 dan

menutup valve 2 sehingga gas CO2 masuk ke

dalam reference cell.

7. Proses thermal equilibration selama 45 menit, pada

proses ini sistem dibiarkan selama 45 menit sampai terjadi thermal equilibration lalu tekanan yang ditunjukkan oleh pressure transducer dicatat sebagai tekanan injeksi CO2.

8. Valve 2 dibuka sehingga gas CO2 yang ada dalam

reference cell akan berpindah masuk ke dalam

sample cell, setelah gas CO2 masuk ke dalam

sample cell, maka molekul gas CO2 akan mulai

diserap oleh batubara sehingga tekanan akan turun. Lalu penurunan tekanan tersebut dimonitor sampai

pressure equilibration tercapai. Tekanan yang

ditunjukkan oleh pressure transducer dicatat sebagai tekanan equilibrium CO2.

9. Langkah selanjutnya, valve 2 ditutup, tekanan

injeksi gas CO2dinaikkan secara bertahap sampai

tekanan maksimal yang bisa dicapai, tekanan injeksi (P1) gas CO2 dinaikkan mulai dari 10 bar,

20 bar, 30 bar, 40 bar, 50 bar dan 60 bar. Penurunan tekanan yang terjadi setiap kenaikan tekanan tersebut dicatat sebagai tekanan equilibrium (P2).

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1. Pengaruh Ukuran Butir Batubara Terhadap

Kemampuan Adsorpsi CO2

Hubungan antara ukuran butir batubara terhadap P Temperature Controller CO2 He Vacuum Pump Micro Controller P Personal Computer CO2 He 1 3 6 11 5 8 10 12 13 14 15 9 2 4 7 6

Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin (SNTTM) ke-9 Palembang, 13-15 Oktober 2010

kemampuan adsorpsi CO2 oleh batubara ditunjukkan

pada gambar. Untuk melihat pengaruh ukuran butir

batubara terhadap kemampuan adsorpsi CO2, maka

setiap batubara tersebut dibuat dalam tiga ukuran yaitu 0,15 mm, 0,3 mm dan 1 mm. Hubungan antara ukuran

butir batubara terhadap volume adsorpsi CO2 oleh

batubara S1 ditunjukkan pada gambar 4.

Volume adsorpsi CO2 oleh batubara akan meningkat

secara linier pada semua ukuran butir. Volume adsorpsi CO2 pada ukuran butir terbesar (1 mm) lebih rendah

dibandingkan pada ukuran butir 0,3 mm dan 0,15 mm. Volume adsorpsi CO2 pada ukuran butir terkecil (0,15

mm) adalah paling tinggi. Volume adsorpsi CO2 oleh

batubara S1 pada masing-masing ukuran butir adalah 7,7 – 47,2 cc/gram batubara (ukuran butir 0,15 mm), 7,1 – 38,6 cc/gram batubara (ukuran butir 0,3 mm) dan 7,7 – 31,9 cc/gram batubara (ukuran butir 1 mm).

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

V o lu m e A d so rp si C O 2 (c c/ g r b a tu b a ra ) Tekanan (kPa) 0.15 mm 0.3 mm 1 mm

Gambar 4. Volume Adsorpsi CO2oleh batubara pada

ukuran butir 0,15 mm, 0,3 mm dan 1 mm

Berdasarkan volume adsorpsi CO2 oleh masing-masing

batubara dapat dilihat bahwa semakin besar ukuran butir batubara, maka volume adsorpsi CO2 cenderung

menurun. Batubara dengan ukuran butir yang lebih kecil mempunyai kemampuan adsorpsi yang lebih baik

sehingga volume adsorpi CO2 juga semakin besar.

Peningkatan volume adsorpsi CO2 pada ukuran butir

yang lebih kecil disebabkan oleh beberapa faktor diantaranya pore structure, surface area dan laju difusi gas karbondioksida.

Daya adsorpsi atau kemampuan adsorpsi (adsorption

capacity) CO2 akan menurun jika laju adsorpsi

(adsorption rate) meningkat atau laju adsorpsi menjadi lebih cepat. Laju adsorpsi meningkat berarti waktu yang

dibutuhkan batubara dalam proses adsorpsi CO2menjadi

lebih singkat. Laju adsorpsi akan meningkat dengan semakin besarnya ukuran butir. Ukuran butir yang besar akan memiliki pore structure (struktur pori/lubang) yang kompleks dan banyak. Laju adsorpsi CO2 oleh

batubara yang memiliki banyak pore structure akan menjadi lebih cepat (Busch dkk, 2004). Pore structure

yang ada dalam batubara dapat berkurang pada saat batubara mengalami proses grinding. Proses grinding menyebabkan ukuran butir menjadi lebih kecil sehingga jumlah pore structure yang ada dalam batubara juga akan berkurang.

Hal yang sama dinyatakan Nandi dan Walker (1975) bahwa terjadi kenaikan laju difusi (diffusion rate)

akibat pengecilan ukuran butir. Macropores akan

terbentuk pada saat pengecilan ukuran butir melalui

proses grinding. Terbentuknya macropores akan

berdampak positif terhadap laju adsorpsi (adsorption

rate) karena macropores merupakan luasan yang

menjadi jalan masuk gas ke dalam micropores.

Sifat-sifat fisik batubara juga akan

mempengaruhi adsorpsi CO2. Salah satu sifat fisik

(physical properties) batubara yaitu surface area. Dengan bertambahnya ukuran butir batubara, maka pore

volume juga akan semakin banyak. Semakin banyak

pore volume, maka surface area akan semakin

berkurang. Berkurangnya surface area akan

mempengaruhi volume adsorpsi CO2 karena semakin

kecil surface area, maka volume adsorpsi CO2 akan

semakin menurun.

4. KESIMPULAN

.

Berdasarkan hasil penelitian dan studi literatur yang telah dilakukan, maka dapat dbuat sebuah kesimpulan

bahwa kemampuan adsorpsi CO2 dipengaruhi oleh

ukuran butir batubara. Semakin besar ukuran butir

batubara, maka kemampuan adsorpsi CO2akan semakin

menurun.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Airey, E.M., 1968, “Gas Emission from Broken

Coal. An Experimental and Theoretical

Investigation”, Int. J. Rock. Mech. Min. Sci. 5, 475–494.

[2] Bertand, C., Bruyet, B., Gunther, J., 1970.

“Determination of Desorbable Gas Concentration of Coal (Direct Method)”, Int. J. Rock. Mech. Min. Sci. 7, 43– 50.

[3] Busch, A., Gensterblum, Y., Krooss, B.M., 2003b, “Metanae and CO2 Sorption and Desorption Measurements on Dry Argonne Premium Coals: Pure Components and Mixtures”, International Journal of Coal Geology 55, hal:205-224.

[4] Busch, A., Gensterblum, Y., Krooss, B.M., Littke,

R., 2004, “Metanae and Carbon Dioxide

Adsorption/Diffusion Experiments on Coal: An Upscaling and Modeling Approach”, International Journal of Coal Geology 60, hal: 151-168.

Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin (SNTTM) ke-9 Palembang, 13-15 Oktober 2010

[5] Busch, A., 2005, “Thermodynamic and Kinetic

Processes Associated with CO2-Sequestration and CO2-Enhanced Coalbed Metanae Production from

Unminable Coal Seams”,PhD-thesis, RWTH

Aachen University.

[6] Busch, A., Gensterblum, Y., Krooss, B.M.,

Siemons, N.,2006, “Investigation of High-Pressure Selective Adsorption/Desorption Behaviour of CO2 and CH4 on Coals: An Experimental Study”, International Journal of Coal Geology 66, hal: 53-68.

[7] Cengel.Y,A, 2003,”Heat Transfer : A Practical

Approach”, 2nded, Mc Graw-Hill.

[8] Gasem, K.A.M, Fitzgerald, J.E., Pan, Z Robinson, R.L.Jr., 2002, “Modelling of Gas Adsorption on Coalbeds”, Proceedings of the Eighteenth Annual

International Pittsburgh Coal Conference,

Newcastle, Australia.

[9] Intergovernmental Panel on Climate Change

(IPCC), 2005, “Special Report on Carbon Dioxide Capture and Storage”, Cambridge University Press, 431.

[10] Mavor, M.J., Owen, L.B., Pratt, T.J., 1990, “Measurement and Evaluation of Coal Sorption Isotherm Data”, SPE 20728, hal. 157-170.

[11] Nandi, S.P., Walker Jr., P.L. 1975. “Activated Diffusion of Metanae from Coals At Elevated Pressures”, Fuel 54, 81– 86.

[12] Sudibandriyo, M., Fitzgerald, J.E., Pan, Z.,

Robinson, R.L.Jr., Gasem, K.A.M., 2005,

“Adsorption of Metanae, Nitrogen, Carbon Dioxide and their Binary on Wet Tiffany Coal”, Fuel 84, hal: 2351-2363.

[13] Suuberg, E.M., Otake, Y, Yun, Y., Deevi, S.C., 1993. Role of Moisture in Coal Struc-ture and The Effect of Drying Upon The Accessibility of Coal Structure. Energy and Fuels 7, 384-392

[14] Suzuki, M, 1990, “Adsorption Engineering”,

Elsevier Science Publisher B.V. [15] www.esdm.go.id

[16] ww.globalwarming.org

1

DAFTAR ISI KATA PENGANTAR

HAL PANITIA PELAKSANA

DEWAN PENGARAH UAPAN TERIMA KASIH DAFTAR ISI

KONVERSI ENERGI

MI‐001

MI‐1

Khairil, Irwansyah UNSYIAH

MI‐002

Dewi Puspitasari Indarto Tineke Karminto Kms Ridhuan UGM MI 7 KAJI EKSPERIMENTAL TEKNOLOGI PEMBUATAN KOKAS DARI BATUBARA 

MUDA SEBAGAI SUMBER PANAS DAN KARBON PADA TANUR TINGGI (BLAST  FURNACE)

PEMISAHAN ALIRAN KEROSEN‐AIR DENGAN MENGGUNAKAN T‐JUNCTION

Dewi Puspitasari, Indarto, Tineke, Karminto, Kms.Ridhuan UGM MI‐7 MI‐003

MI‐15

Agung Subagio UI

MI‐004

Ahmad Syuhada Suhaeri UNSYIAH

KAJIAN TINGKAT KEMAMPUAN PENYERAPAN PANAS MATAHARI PADA ATAP  BANGUNAN SENG BERWARNA

Studi kelayakan pembangunan PLTU – Batubara

Ahmad Syuhada Suhaeri UNSYIAH

MI‐005 MI‐31

Hermawan UGM

MI‐006

MI‐39

I Gusti Ngurah Putu Tenaya, ST., MT UNUD

UNJUK KERJA TURBIN ANGIN POROS VERTIKAL TIPE SAVONIUS

PENGARUH TEMPERATUR REAKTAN TERHADAP KECEPATAN RAMBAT API  PREMIXED BERBAHAN BAKAR GAS PADA RUANG BAKAR MODEL HELLE‐ SHAW CELL

g y , ,

MI‐007

MI‐49

I Nyoman Suprapta Winaya dan Made Sucipta UNUD

MI‐008

MI‐53 Muhamad As’adi, Syahrir Ardiansyah Pohhan Putra  UPN

Pengembangan fuel feeder tipe ulir dan rotari untuk bahan bakar biomasa

KAJIAN PENAMBAHAN HIDROGEN BOOSTER PADA MOTOR BENSIN 115 CC

MI‐009

MI‐59

Si Putu Gede Gunawan Tista, I Putu Yudana UNUD

MI‐010

MI‐63 Andi Mangkau, Novriany Amaliyah, Zuryati Djafar, Wahyu H. Piarah

Pengaruh Penempatan Penghalang Berbentuk Segitiga Di Depan Silinder  Dengan Variasi Dimensi Segitiga Penghalang Terhadap koefisien Drag

Analisis Penggunaan Gasohol dari Limbah Kulit Pisang  terhadap Prestasi  Mesin Motor Bakar Bensin

g , y y , y j , y

UNHAS MI‐011

MI‐68

Adi Surjosatyo UI 

Study Influence of Water Stream Variety Into Venturi Scrubber To Reduce  Tar And Flame Formation in Biomass Gasification System

MI‐081

MI‐527 KAJIAN EKSPERIMENTAL DAN SIMULASI CFD PEMBAKARAN BRIKET 

BATUBARA NON KARBONISASI SECARA NATURAL DRAFT DAN PENGAYAAN 

OKSIGEN UDARA PEMBAKARAN _MI‐527

Pratiwi, D.K., Nugroho, Y.S., Koestoer, R.A., Soemardi, T.P. UNSRI MI‐082

MI‐529

Octavina, Diah Kusuma Pratiwi  PT BA

MI‐083

MI 533 OKSIGEN UDARA PEMBAKARAN

KAJIAN TERHADAP NILAI EKONOMI PENGGUNAAN BRIKET BATUBARA  SEBAGAI BAHAN BAKAR PENGGANTI BAHAN BAKAR MINYAK DAN GAS BUMI

PROSPEK PENGGUNAAN BRIKET BATUBARA SEBAGAI BAHAN BAKAR 

PENGGANTI MINYAK DAN GAS _MI‐533

Hutabarat, B.,  Diah Kusuma Pratiwi  ESDM

MI‐084

MI‐537

M Zahri Kadir, Bambang UNSRI

MI‐085

MI‐541 PENGGANTI MINYAK DAN GAS

PENGARUH TINGGI SUDU KINCIR AIR TERHADAP DAYA DAN EFISIENSI YANG  DIHASILKAN

PENGARUH PERUBAHAN PUTARAN FAN KONDENSOR TERHADAP  PERFORMANSI MESIN PENGKONDISIAN UDARA

MARWANI UNSRI

MI‐086

MI‐545

ISMAIL THAMRIN UNSRI

MI‐087

MI‐551 F i

RANCANG BANGUN ALAT PENGERING UBI KAYU TIPE RAK DENGAN  MEMANFAATKAN ENERGI SURYA

ANALISA PENURUNAN EFISIENSI PACKAGE BOILER TIPE PIPA AIR PADA  PABRIK PUSRI IV PT PUPUK SRIWIDJAJA PALEMBANG

Fusito MI‐088

MI‐561 Teguh Budi SA, Firmansyah Burlian, Ismail Thamrin  UNSRI

MI‐089

6 ANALISA PERBANDINGAN PENGGUNAAN BAHAN BAKAR JENIS PREMIUM 

DAN PERTAMAX TERHADAP KARAKTERISTIK MOTOR RODA DUA 125 CC  TAHUN 2007

ANALISA PENGARUH PENGGUNAAN REFRIGERAN HIDROKARBON MUSICOOL‐ 22 PENGGANTI  FREON‐22 TERHADAP KINERJA ALAT AIR CONDITIONING

MI‐567

Aneka Firdaus UNSRI

MI‐091

MI‐574 UNSRI

Barlin

22 PENGGANTI  FREON 22 TERHADAP KINERJA ALAT AIR CONDITIONING

PENGARUH UKURAN BUTIR BATUBARA (GRAIN SIZE)  TERHADAP  KEMAMPUAN ADSORPSI CO2, STUDI KASUS PADA BATUBARA DARI  CEKUNGAN SUMATERA SELATAN

MII‐001

MII‐1

I Gede Putu Agus Suryawan, ST, MT UNUD

MODEL CTL (CONTECTUAL TEACHING AND LEARNING ) PADA 

PEMBELAJARAN METROLOGI INDUSTRI UNTUK MENINGKATKAN ANALISIS  MAHASISWA

IMPLEMENTASI SISTEM PEMBELAJARAN BLENDEDLEARNING  PADA KULIAH  PENDIDIKAN

MII‐002

MII‐7

MUHAMMAD KUSNI ITB

MII‐003

MII‐19 Bambang Sutjiatmo

AE3121 GETARAN MEKANIK DI PROGRAM STUDI AERONOTIKA DAN  ASTRONOTIKA

Pengembangan Sistem Pengelolaan  Informasi Tugas Akhir: Sipintar

Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin (SNTTM) ke-9 Palembang, 13-15 Oktober 2010

PENGARUH UKURAN BUTIR BATUBARA (GRAIN SIZE) TERHADAP

KEMAMPUAN ADSORPSI CO

2

, STUDI KASUS PADA BATUBARA

DARI CEKUNGAN SUMATERA SELATAN

Barlin

Jurusan Teknik Mesin, Fakutas Teknik , Universitas Sriwijaya

Jl. Raya Palembang – Prabumulih KM 32 , Indralaya, Ogan Ilir Sumsel, 30662

Email : barlin_oemar@yahoo.com

Abstrak

Penelitian secara eksperimental telah dilakukan dengan tujuan mengetahui pengaruh ukuran butir (grain size) batubara terhadap kemampuan adsorpsi CO2. Batubara yang digunakan berasal dari cekungan

Sumatera Selatan dengan ukuran butir yaitu 0,075 mm; 0,15 mm; 0,3 mm; 0,4 mm; 0,6 mm dan 1,0 mm. Pengujian kemampuan adsorpsi CO2dilakukan dengan metode volumetrik pada tekanan CO2antara 10 - 60

bar dan temperatur sistem 40oC. Berdasarkan hasil penelitian didapatkan bahwa kemampuan adsorpsi CO2

akan menurun dengan bertambahnya ukuran butir batubara. Hal ini disebabkan karena terjadi peningkatan laju adsorpsi akibat bertambahnya ukuran butir (grain size).

Kata kunci : batubara, karbondioksida (CO2), adsorpsi, metode volumetric

1. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Pemanasan global (global warming) adalah peningkatan temperatur rata-rata atmosfer, laut dan daratan bumi yang diakibatkan oleh pelepasan gas rumah kaca seperti

karbondioksida (CO2), methan (CH4), oksida asam nitrat

(N2O) hidro fluoro karbon (HFC) dan sulfur heksa

flurida (SF6). Perubahan iklim (climate change) telah

menjadi topik yang sedang hangat dibicarakan saat ini. Gas karbondioksida merupakan salah satu jenis gas rumah kaca yang dianggap sebagai penyebab utama timbulnya pemanasan global. Penggunaan bahan bakar fosil, perubahan tataguna lahan dan pembakaran hutan baik secara alamiah maupun sengaja dibakar merupakan sumber timbulnya emisi gas karbondioksida di atmosfer (www.globalwarming.com).

Salah satu cara yang dapat dilakukan untuk mengurangi emisi gas karbondioksida di atmosfer dalam jangka menengah maupun panjang adalah dengan menyimpan karbondioksida ke dalam formasi geologi (geological

formation). Pada saat ini ada tiga alternatif formasi

geologi yang dapat digunakan sebagai media penyimpan gas karbondioksida yaitu reservoir air garam jenuh (saline aquifer), reservoir minyak dan gas bumi yang sudah menurun produksinya (deplected oil and gas

reservoirs) dan lapisan batubara yang secara ekonomis

tidak bisa ditambang karena terlalu dalam (unmineable

coalbeds). Skema alternatif formasi geologi ini dapat

dilihat pada gambar 1 (IPCC, 2005).

Gambar 1. Skema alternatif formasi geologi

sebagai media penyimpanan CO2(IPCC, 2005)

1.2. Tujuan Penelitian

Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui hubungan antara ukuran butir batubara (grain size) terhadap

kemampuan adsorpsi CO2.

2. METODOLOGI PENELITIAN

2.1. Sampel Batubara

Batubara yang digunakan dalam penelitian ini berasal dari cekungan Sumatra Selatan.

2.2. Metode Penelitian

Analisis adsorpsi gas CO2 dengan metode volumetrik

telah dilakukan oleh para peneliti sebelumnya diantaranya Gasem dkk (2002), Sudibandriyo dkk (2005) dan Busch dkk (2003, 2004 dan 2007). Skema alat eksperimen dengan metode volumetrik terlihat pada gambar 4.

Gambar 2. Skema alat eksperimen adsorpsi gas CO2 dengan metode volumetrik (Busch, 2007)

2.3. Alat penelitian

Skema alat penelitian yang digunakan dalam penelitian ini terlihat pada gambar 5.

Gambar 3. Skema alat penelitian adsorpsi CO2

Keterangan gambar :

1. Reference cell, 2. Micro filter, 3. Sample cell, 4. Kawat pemanas (heater wire), 5. Rangka, 6. Termokopel,

7. Temperatur controller, 8. Pressure gauge, 9.Gate

valve dan safety valve, 10. Vacuum pump, 11. Pressure transducer,12. Microcontroller, 13. Personal computer,

14. Tabung gas CO2, 15. Tabung gas helium

2.4. Prosedur Pengujian

Prosedur pengujian dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Batubara ditumbuk pada beberapa ukuran butir

yaitu 0,075 mm, 0,15 mm, 0,3 mm, 0,4 mm, 0,6 mm dan 1,0 mm Kemudian dimasukkan ke dalam

sample cell.

2. Pengaturan temperatur sistem selama proses agar

selalu konstan dengan menggunakan temperature

controller pada 40oC.

3. Proses vakum terhadap sistem dengan

menggunakan vacuum pump selama 15 menit.

Proses vakum dilakukan agar tidak ada gas atau butir lain yang masuk ke dalam reference cell dan

sample cell.

4. Injeksi gas helium ke dalam reference cell dengan

membuka valve 1 dan menutup valve 2. Gas helium diinjeksikan ke dalam reference cell lalu dibiarkan sampai equilibrium state selama 15 menit, kemudian dicatat tekanan yang ditunjukkan oleh

pressure transducer sebagai tekanan reference cell

(P1).

5. Injeksi gas helium ke sample cell dengan membuka

valve 2 sehingga gas helium masuk ke sample cell,

lalu dibiarkan sampai tercapai pressure and

temperature equilibration selama 15 menit, kemudian tekanan yang ditunjukkan oleh pressure

transducer dicatat sebagai tekanan sample cell (P2). Injeksi gas helium ini dilakukan untuk mengetahui

volume kosong (void volume (Vvoid)). Setelah itu

dilakukan proses vakum terhadap sistem selama 15 menit agar sistem dalam kondisi vakum kembali.

6. Injeksi gas CO2 dengan membuka valve 1 dan

menutup valve 2 sehingga gas CO2 masuk ke

dalam reference cell.

7. Proses thermal equilibration selama 45 menit, pada

proses ini sistem dibiarkan selama 45 menit sampai terjadi thermal equilibration lalu tekanan yang ditunjukkan oleh pressure transducer dicatat

sebagai tekanan injeksi CO2.

8. Valve 2 dibuka sehingga gas CO2 yang ada dalam

reference cell akan berpindah masuk ke dalam sample cell, setelah gas CO2 masuk ke dalam

sample cell, maka molekul gas CO2 akan mulai diserap oleh batubara sehingga tekanan akan turun. Lalu penurunan tekanan tersebut dimonitor sampai

pressure equilibration tercapai. Tekanan yang

ditunjukkan oleh pressure transducer dicatat

sebagai tekanan equilibrium CO2.

9. Langkah selanjutnya, valve 2 ditutup, tekanan

injeksi gas CO2dinaikkan secara bertahap sampai

tekanan maksimal yang bisa dicapai, tekanan

injeksi (P1) gas CO2 dinaikkan mulai dari 10 bar,

20 bar, 30 bar, 40 bar, 50 bar dan 60 bar. Penurunan tekanan yang terjadi setiap kenaikan tekanan

tersebut dicatat sebagai tekanan equilibrium (P2).

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1. Pengaruh Ukuran Butir Batubara Terhadap

Kemampuan Adsorpsi CO2

Hubungan antara ukuran butir batubara terhadap

P

Temperature Controller

CO2

He

Vacuum Pump

Micro Controller P

Personal Computer

CO2 He

1

3

6 11

5 8

10

12

13

14 15

9

2

4

7 6

Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin (SNTTM) ke-9 Palembang, 13-15 Oktober 2010

kemampuan adsorpsi CO2 oleh batubara ditunjukkan

pada gambar. Untuk melihat pengaruh ukuran butir

batubara terhadap kemampuan adsorpsi CO2, maka

setiap batubara tersebut dibuat dalam tiga ukuran yaitu 0,15 mm, 0,3 mm dan 1 mm. Hubungan antara ukuran

butir batubara terhadap volume adsorpsi CO2 oleh

batubara S1 ditunjukkan pada gambar 4.

Volume adsorpsi CO2 oleh batubara akan meningkat

secara linier pada semua ukuran butir. Volume adsorpsi

CO2 pada ukuran butir terbesar (1 mm) lebih rendah

dibandingkan pada ukuran butir 0,3 mm dan 0,15 mm.

Volume adsorpsi CO2 pada ukuran butir terkecil (0,15

mm) adalah paling tinggi. Volume adsorpsi CO2 oleh

batubara S1 pada masing-masing ukuran butir adalah 7,7 – 47,2 cc/gram batubara (ukuran butir 0,15 mm), 7,1 – 38,6 cc/gram batubara (ukuran butir 0,3 mm) dan 7,7 – 31,9 cc/gram batubara (ukuran butir 1 mm).

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

V o lu m e A d so rp si C O 2 (c c/ g r b a tu b a ra ) Tekanan (kPa) 0.15 mm 0.3 mm 1 mm

Gambar 4. Volume Adsorpsi CO2oleh batubara pada

ukuran butir 0,15 mm, 0,3 mm dan 1 mm

Berdasarkan volume adsorpsi CO2 oleh masing-masing

batubara dapat dilihat bahwa semakin besar ukuran

butir batubara, maka volume adsorpsi CO2 cenderung

menurun. Batubara dengan ukuran butir yang lebih kecil mempunyai kemampuan adsorpsi yang lebih baik

sehingga volume adsorpi CO2 juga semakin besar.

Peningkatan volume adsorpsi CO2 pada ukuran butir

yang lebih kecil disebabkan oleh beberapa faktor diantaranya pore structure, surface area dan laju difusi gas karbondioksida.

Daya adsorpsi atau kemampuan adsorpsi (adsorption

capacity) CO2 akan menurun jika laju adsorpsi (adsorption rate) meningkat atau laju adsorpsi menjadi lebih cepat. Laju adsorpsi meningkat berarti waktu yang

dibutuhkan batubara dalam proses adsorpsi CO2menjadi

lebih singkat. Laju adsorpsi akan meningkat dengan semakin besarnya ukuran butir. Ukuran butir yang besar akan memiliki pore structure (struktur pori/lubang)

yang kompleks dan banyak. Laju adsorpsi CO2 oleh

batubara yang memiliki banyak pore structure akan menjadi lebih cepat (Busch dkk, 2004). Pore structure

yang ada dalam batubara dapat berkurang pada saat batubara mengalami proses grinding. Proses grinding menyebabkan ukuran butir menjadi lebih kecil sehingga jumlah pore structure yang ada dalam batubara juga akan berkurang.

Hal yang sama dinyatakan Nandi dan Walker (1975) bahwa terjadi kenaikan laju difusi (diffusion rate)

akibat pengecilan ukuran butir. Macropores akan

terbentuk pada saat pengecilan ukuran butir melalui

proses grinding. Terbentuknya macropores akan

berdampak positif terhadap laju adsorpsi (adsorption

rate) karena macropores merupakan luasan yang menjadi jalan masuk gas ke dalam micropores.

Sifat-sifat fisik batubara juga akan

mempengaruhi adsorpsi CO2. Salah satu sifat fisik

(physical properties) batubara yaitu surface area. Dengan bertambahnya ukuran butir batubara, maka pore

volume juga akan semakin banyak. Semakin banyak pore volume, maka surface area akan semakin

berkurang. Berkurangnya surface area akan

mempengaruhi volume adsorpsi CO2 karena semakin

kecil surface area, maka volume adsorpsi CO2 akan

semakin menurun.

4. KESIMPULAN

.

Berdasarkan hasil penelitian dan studi literatur yang telah dilakukan, maka dapat dbuat sebuah kesimpulan

bahwa kemampuan adsorpsi CO2 dipengaruhi oleh

ukuran butir batubara. Semakin besar ukuran butir

batubara, maka kemampuan adsorpsi CO2akan semakin

menurun.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Airey, E.M., 1968, “Gas Emission from Broken

Coal. An Experimental and Theoretical

Investigation”, Int. J. Rock. Mech. Min. Sci. 5, 475–494.

[2] Bertand, C., Bruyet, B., Gunther, J., 1970.

“Determination of Desorbable Gas Concentration of Coal (Direct Method)”, Int. J. Rock. Mech. Min. Sci. 7, 43– 50.

[3] Busch, A., Gensterblum, Y., Krooss, B.M., 2003b,

“Metanae and CO2 Sorption and Desorption Measurements on Dry Argonne Premium Coals: Pure Components and Mixtures”, International Journal of Coal Geology 55, hal:205-224.

[4] Busch, A., Gensterblum, Y., Krooss, B.M., Littke,

R., 2004, “Metanae and Carbon Dioxide

Adsorption/Diffusion Experiments on Coal: An Upscaling and Modeling Approach”, International Journal of Coal Geology 60, hal: 151-168.

[5] Busch, A., 2005, “Thermodynamic and Kinetic Processes Associated with CO2-Sequestration and CO2-Enhanced Coalbed Metanae Production from

Unminable Coal Seams”,PhD-thesis, RWTH

Aachen University.

[6] Busch, A., Gensterblum, Y., Krooss, B.M.,

Siemons, N.,2006, “Investigation of High-Pressure Selective Adsorption/Desorption Behaviour of CO2 and CH4 on Coals: An Experimental Study”, International Journal of Coal Geology 66, hal: 53-68.

[7] Cengel.Y,A, 2003,”Heat Transfer : A Practical

Approach”, 2nded, Mc Graw-Hill.

[8] Gasem, K.A.M, Fitzgerald, J.E., Pan, Z Robinson,

R.L.Jr., 2002, “Modelling of Gas Adsorption on Coalbeds”, Proceedings of the Eighteenth Annual

International Pittsburgh Coal Conference,

Newcastle, Australia.

[9] Intergovernmental Panel on Climate Change

(IPCC), 2005, “Special Report on Carbon Dioxide Capture and Storage”, Cambridge University Press, 431.

[10] Mavor, M.J., Owen, L.B., Pratt, T.J., 1990, “Measurement and Evaluation of Coal Sorption Isotherm Data”, SPE 20728, hal. 157-170.

[11] Nandi, S.P., Walker Jr., P.L. 1975. “Activated Diffusion of Metanae from Coals At Elevated Pressures”, Fuel 54, 81– 86.

[12] Sudibandriyo, M., Fitzgerald, J.E., Pan, Z.,

Robinson, R.L.Jr., Gasem, K.A.M., 2005,

“Adsorption of Metanae, Nitrogen, Carbon Dioxide and their Binary on Wet Tiffany Coal”, Fuel 84, hal: 2351-2363.

[13] Suuberg, E.M., Otake, Y, Yun, Y., Deevi, S.C., 1993. Role of Moisture in Coal Struc-ture and The Effect of Drying Upon The Accessibility of Coal Structure. Energy and Fuels 7, 384-392

[14] Suzuki, M, 1990, “Adsorption Engineering”,

Elsevier Science Publisher B.V. [15] www.esdm.go.id