Pengertian Batu Bara

Pengertian Batu Bara, Asal Usul, dan Manfaatnya

Pengertian Batu Bara – Batubara adalah bahan mudah terbakar yang terjadi secara alami yang terdiri dari unsur karbon. Batu bara juga mengandung persentase rendah dari hidrokarbon padat, cair, dan gas dan / atau bahan lainnya, seperti senyawa nitrogen dan belerang. Batubara biasanya diklasifikasikan ke dalam subkelompok yang dikenal sebagai antrasit, bitumen , lignit, dan gambut. Sifat fisik, kimia, dan lainnya dari batubara sangat bervariasi dari sampel ke sampel.

Asal batubara

Batubara sering disebut sebagai bahan bakar fosil. Nama itu berasal dari cara di mana batubara awalnya terbentuk. Ketika tanaman dan hewan mati, mereka biasanya membusuk dan dikonversi menjadi karbon dioksida, air, dan produk lainnya yang hilang ke lingkungan.

Namun, pada beberapa periode dalam sejarah Bumi, ada kondisi yang memungkinkan bentuk-bentuk pembusukan lainnya. Tumbuhan dan hewan yang mati hanya mengalami kerusakan sebagian. Produk yang tersisa dari peluruhan parsial  (sebagian) ini adalah batu bara, minyak, dan gas alam yang disebut bahan bakar fosil.

Istilah untuk diketahui

Antrasit: Batubara keras yaitu suatu bentuk batubara dengan kandungan panas tinggi dan konsentrasi tinggi karbon murni.

Bitumen: Batubara lunak; suatu bentuk batubara dengan kandungan panas lebih sedikit dan kadar karbon murni dari antrasit, tetapi lebih dari lignit.

British thermal unit (Btu): Unit untuk mengukur kadar panas dalam sistem pengukuran Inggris.

Coke (ampas batubara): Bahan bakar sintetis yang dibentuk oleh pemanasan batubara lunak tanpa adanya udara.

Pembakaran: Proses pembakaran; suatu bentuk oksidasi (bereaksi dengan oksigen) yang terjadi begitu cepat sehingga dihasilkan cahaya dan panas.

Gasifikasi: Setiap proses dimana batubara padat dikonversi menjadi bahan bakar gas.

Lignite: Brown coal; suatu bentuk batubara dengan kandungan panas lebih sedikit dan kandungan karbon murni dibandingkan dengan batubara antrasit atau bitumen.

Pencairan: Setiap proses yang mengubah batubara padat menjadi bahan bakar cair.

Oksida: Senyawa anorganik yang hanya bagian negatifnya adalah unsur oksigen.

Penambangan strip: Metode untuk menghilangkan batubara dari lapisan yang terletak di dekat permukaan bumi.

Untuk membayangkan bagaimana perubahan semacam itu terjadi, pertimbangkan kemungkinan berikut ini. Tumbuhan mati di daerah berawa dan dengan cepat tertutup air, lumpur, pasir, dan sedimen lainnya. Bahan-bahan ini mencegah sisa tumbuhan bereaksi dengan oksigen di udara dan terurai menjadi karbon dioksida dan air suatu proses yang akan terjadi dalam keadaan normal.

Sebaliknya, bakteri anaerob (bakteri yang tidak membutuhkan oksigen untuk hidup) menyerang siswa tanaman dan mengubahnya menjadi bentuk yang lebih sederhana: terutama karbon murni dan senyawa sederhana karbon dan hidrogen (hidrokarbon).

Tahap awal pembusukan tanaman yang mati adalah bahan kayu lunak yang dikenal sebagai gambut. Di beberapa bagian dunia, gambut masih dikumpulkan dari area berawa dan digunakan sebagai bahan bakar. Ini bukan bahan bakar yang baik, karena terbakar buruk dan menghasilkan banyak asap.

Jika gambut dibiarkan tetap di tanah untuk jangka waktu yang lama, gambut itu akhirnya menjadi padat. Lapisan sedimen, yang dikenal sebagai beban berlebih, terkumpul di atasnya. Tekanan dan panas tambahan dari lapisan penutup secara bertahap mengubah gambut menjadi bentuk lain dari batubara yang dikenal sebagai batubara lignit atau coklat. Pemadatan yang berkelanjutan dengan overburden kemudian mengubah lignit menjadi batubara bituminous (atau lunak) dan akhirnya, menjadi batubara antrasit (atau keras).

Batubara telah terbentuk beberapa kali di masa lalu, tetapi paling melimpah selama Zaman Karbon (sekitar 300 juta tahun lalu) dan lagi selama Zaman Kapur Atas (sekitar 100 juta tahun yang lalu).

Saat ini, batu bara yang terbentuk dari proses ini sering ditemukan berlapis-lapis di antara lapisan batuan sedimen lainnya . Batuan sedimen terbentuk ketika pasir, lanau, tanah liat, dan material serupa dikemas bersama di bawah tekanan berat. Dalam beberapa kasus, lapisan batu bara dapat terletak  sangat dekat permukaan bumi. Dalam kasus lain, batubara mungkin dikubur ribuan kaki di bawah tanah. Lapisan batubara biasanya memiliki ketebalan tidak lebih dari 1 hingga 60 meter. Lokasi dan konfigurasi lapisan batubara menentukan metode di mana batubara akan ditambang.

Komposisi batubara

Batubara diklasifikasikan berdasarkan nilai kalornya dan berdasarkan persentase karbon yang dikandungnya. Misalnya, antrasit mengandung proporsi karbon murni tertinggi (sekitar 86 hingga 98 persen) dan memiliki nilai panas tertinggi (13.500 hingga 15.600 Btu / lb; British thermal unit per pound) dari semua bentuk batubara. Batubara bitumen umumnya memiliki konsentrasi karbon murni yang lebih rendah (dari 46 hingga 86 persen) dan nilai panas yang lebih rendah (8.300 hingga 15.600 Btu / lb). Batubara bitumen sering dibagi berdasarkan nilai kalornya, diklasifikasikan sebagai bitumen dan subbituminus rendah, sedang, dan volatil tinggi. Lignite, batubara termiskin dari yang sebenarnya dalam hal nilai panas (5.500 hingga 8.300 Btu / lb), umumnya mengandung sekitar 46 hingga 60 persen karbon murni.

Sifat dan reaksi

Sejauh ini karakteristik batubara yang paling penting adalah terbakar. Ketika karbon murni dan hidrokarbon yang ditemukan dalam batubara terbakar sepenuhnya, hanya dua produk yang terbentuk, karbon dioksida dan air. Selama reaksi kimia ini, sejumlah besar energi panas dilepaskan. Karena alasan ini, batubara telah lama digunakan oleh manusia sebagai sumber energi untuk memanaskan rumah dan bangunan lain, menjalankan kapal dan kereta api, dan dalam banyak proses industri.

Masalah lingkungan yang terkait dengan pembakaran batubara. Pembakaran lengkap karbon dan hidrokarbon yang dijelaskan di atas jarang terjadi di alam. Jika suhu tidak cukup tinggi atau oksigen tidak cukup untuk bahan bakar, pembakaran bahan-bahan ini biasanya tidak lengkap. Selama pembakaran karbon dan hidrokarbon yang tidak lengkap, produk lain selain karbon dioksida dan air terbentuk. Produk-produk ini termasuk karbon monoksida , hidrogen, dan bentuk lain dari karbon murni, seperti jelaga.

Jelaga adalah butiran-butiran arang yang halus dan lunak yang terjadi dari asap lampu dan sebagainya yang berwarna hitam. Butiran jelaga ini bertanggung jawab atas 20% pemanasan global yang terjadi di dunia, dengan pengurangannya menjadi salah satu cara tercepat dan paling ekonomis untuk memperlambat perubahan iklim, dalam hal ini akan melindungi kesehatan manusia. Dalam pembentukan jelaga, mekanismenya adalah ketika pembakaran hidrokarbon terjadi,

Selama pembakaran batu bara, konstituen minor juga teroksidasi (artinya terbakar). Belerang diubah menjadi belerang dioksida dan belerang trioksida, dan senyawa nitrogen diubah menjadi nitrogen oksida. Pembakaran batubara yang tidak lengkap dan pembakaran konstituen minor ini menghasilkan sejumlah masalah lingkungan.

Misalnya, jelaga yang terbentuk selama pembakaran tidak sempurna dapat mengendap dari udara dan menyimpan lapisan yang tidak menarik pada rumah, mobil, bangunan, dan struktur lainnya. Karbon monoksida yang terbentuk selama pembakaran tidak sempurna adalah gas beracun dan dapat menyebabkan penyakit atau kematian pada manusia dan hewan lain. Oksida sulfur dan nitrogen bereaksi dengan uap air di atmosfer dan kemudian mengendap di udara sebagai hujan asam.

Selain senyawa-senyawa ini, batu bara sering mengandung persentase kecil dari bahan mineral: kuarsa, kalsit, atau mungkin mineral lempung. Komponen-komponen ini tidak mudah terbakar sehingga menjadi bagian dari abu yang terbentuk selama pembakaran. Abu ini kemudian terlepas ke atmosfer atau ditinggalkan di dalam kapal pembakaran dan harus dibuang. Terkadang abu batubara juga mengandung banyak timbal, barium, arsen, atau elemen lainnya. Baik di udara atau dalam jumlah besar, abu batubara dapat menjadi bahaya lingkungan yang serius.

Pertambangan batubara

Batubara diekstraksi dari Bumi menggunakan salah satu dari dua metode utama: penambangan bawah permukaan atau permukaan (strip). Penambangan bawah permukaan digunakan ketika lapisan batubara berada pada kedalaman yang signifikan di bawah permukaan bumi. Langkah pertama dalam penambangan bawah permukaan adalah menggali terowongan vertikal ke dalam bumi sampai lapisan batubara tercapai. Terowongan horizontal kemudian dibangun dari terowongan vertikal. Dalam banyak kasus, cara penambangan batubara yang disukai dengan metode ini disebut penambangan ruang dan pilar. Dalam penambangan kamar-dan-pilar, kolom vertikal batubara (pilar) dibiarkan di tempat saat batubara di sekitarnya dihilangkan. Pilar-pilar menahan langit-langit jahitan, mencegahnya runtuh pada penambang yang bekerja di sekitarnya. Namun, setelah tambang itu ditinggalkan, pilar-pilar itu bisa runtuh,

Penambangan permukaan dapat digunakan ketika lapisan batu bara cukup dekat dengan permukaan bumi untuk memungkinkan lapisan penutup dapat dihilangkan dengan mudah dan murah. Dalam kasus seperti itu, langkah pertama adalah melepas semua lapisan penutup untuk mencapai batubara itu sendiri. Batubara kemudian dihilangkan dengan sekop tenaga besar, beberapa mampu mengeluarkan hingga 100 meter kubik sekaligus. Penambangan strip adalah bentuk penambangan batu bara yang jauh lebih aman bagi pekerja batu bara, tetapi menimbulkan sejumlah masalah lingkungan. Dalam kebanyakan kasus, area yang telah ditambang secara stripping sangat rusak. Memulihkan areanya ke keadaan asli bisa menjadi prosedur yang panjang dan mahal. Selain itu, setiap air yang bersentuhan dengan batu bara atau tanah penutup yang terkena mungkin menjadi tercemar dan memerlukan perawatan.

Pengertian Batu Bara
Pengertian Batu Bara

Sumber daya

Batubara dianggap sebagai sumber daya yang tidak terbarukan, artinya batubara tidak mudah diganti atau terbentuk. Setelah sumber daya yang tidak terbarukan telah digunakan, maka akan hilang untuk waktu yang sangat lama di masa depan. Batubara cocok dengan deskripsi itu, karena telah terbentuk jutaan tahun yang lalu tetapi tidak lagi terbentuk dalam jumlah yang signifikan. Ketika pasokan batubara ini habis, manusia akan merasa perlu untuk mencari pengganti lain untuk memenuhi kebutuhan energi mereka.

Pasokan batubara yang besar diketahui ada (cadangan terbukti) atau diperkirakan tersedia (perkiraan sumber daya) di Amerika Utara, Rusia, dan bagian lain bekas Uni Soviet, dan sebagian Asia, terutama Cina dan India. China menghasilkan jumlah batu bara terbesar setiap tahun, sekitar 22 persen dari total dunia, dengan Amerika Serikat (19 persen), mantan anggota Uni Soviet (16 persen), Jerman (10 persen), dan Polandia (5 persen) ) mengikuti.

Cina juga diperkirakan memiliki sumber daya batu bara terbesar di dunia, sebanyak 46 persen dari semua yang ada.

Penggunaan dan Manfaat

Selama berabad-abad, batu bara dibakar dalam tungku kecil untuk menghasilkan panas di rumah dan pabrik. Ketika penggunaan gas alam semakin meluas di bagian akhir abad ke-20, minyak batubara dan gas batubara dengan cepat menjadi tidak populer karena mereka agak berasap dan berbau busuk. Saat ini, penggunaan batu bara yang paling penting, baik secara langsung maupun tidak langsung, masih sebagai bahan bakar, tetapi konsumen tunggal batu bara terbesar untuk tujuan ini adalah industri tenaga listrik.

Pembakaran batubara di pembangkit listrik digunakan untuk membuat uap, yang, pada gilirannya, mengoperasikan turbin dan generator.

Kegunaan lain untuk batubara adalah dalam pembuatan coke (ampas batubara). Coke adalah karbon murni yang dihasilkan ketika batubara lunak dipanaskan tanpa adanya udara. Dalam kebanyakan kasus, 1 ton batubara akan menghasilkan 0,7 ton kokas dalam proses ini. Coke berharga dalam industri karena memiliki nilai panas lebih tinggi daripada segala bentuk batu bara. Ini banyak digunakan dalam pembuatan baja dan dalam proses kimia tertentu.

Konversi batubara

Sejumlah proses telah dikembangkan di mana batubara padat dapat dikonversi menjadi bentuk cair atau gas untuk digunakan sebagai bahan bakar. Konversi memiliki sejumlah keunggulan. Dalam bentuk cair atau gas, bahan bakar mungkin lebih mudah untuk diangkut. Selain itu, proses konversi menghilangkan sejumlah kotoran dari batubara asli (seperti sulfur) yang memiliki kerugian lingkungan.

Salah satu metode konversi ini dikenal sebagai gasifikasi. Dalam gasifikasi, batubara yang dihancurkan dipaksa untuk bereaksi dengan uap dan udara atau oksigen murni. Batubara diubah menjadi campuran kompleks hidrokarbon gas dengan nilai panas mulai dari 100 Btu hingga 1000 Btu. Suatu hari dimungkinkan untuk membangun sistem gasifikasi di dalam tambang batu bara, sehingga lebih mudah untuk menghilangkan batu bara (dalam bentuk gas) dari lapisan aslinya.

Dalam proses pencairan, batubara padat dikonversi menjadi cairan seperti minyak bumi yang dapat digunakan sebagai bahan bakar untuk kendaraan bermotor dan aplikasi lainnya. Di sisi lain, ketersediaan batubara mentah yang luas berarti bahwa teknologi baru yang mahal tidak mampu bersaing secara ekonomis dengan produk alami.