Dokumen ini membahas beberapa jenis reaktor gasifikasi batubara dan teknologi yang digunakan untuk mengurangi emisi, seperti denitrifikasi, desulfurisasi, dan electrostatic precipitator. Jenis-jenis reaktor gasifikasi batubara yang dijelaskan adalah fixed bed, fluidized bed, dan entrained flow gasifier. Teknologi Integrated Gasification Combined Cycle (IGCC) juga didiskusikan sebagai solusi bersih untuk pembangkit listrik tenaga batubara.

1. Kajian Teknik Beberapa Jenis Reactor Gasifikasi
Batubara

3. Penerapan teknologi ini dikenal dengan “Burn it “dirty”
then clean it up “. Emisi dikurangi dengan
menggunakan teknologi :
 Denitrifikasi,
 Desulfurisasi,
 Electrostratic precipitator (penyaring debu)

4. Penerapannya dengan cara memasang peralatan denitrifikasi
pada saluran gas buang untuk mengurangi emisi NOx.

5. Teknologi dedusting digunakan untuk mengurangi
partikel yang berupa debu. Menggunakan electrostatic
precipitator (ESP), berupa elektroda yang ditempatkan
pada aliran gas buang.

6. Bertujuan mengurangi emisi SO2, menggunakan
peralatan desulfurisasi “flue gas desulfurization (FGD)”.
Ada dua tipe FGD yaitu :
1. FGD basahcampuran air dan gamping
disemprotkan dalam gas buang.
2. FGD kering campuran air dan batu kapur atau
gamping yang diinjeksikan ke dalam ruang bakar.

7. Dilakukan pemisahan gas CO2 dari gas buang.
Pemisahan ini mengggunakan bahan kimia amino dan
memerlukan energi sebesar seperempat dari energi
listrik yang dihasilkan.

8. Proses gasifikasi batubara adalah proses perubahan
batubara padat menjadi gas yang lebih mudah terbakar
dengan klasifikasi berdasarkan nilai panas (heating
value), yaitu Low-btu (180-350 Btu/scf), Medium-btu
(250-500 Btu/scf), High-btu (950-1000 Btu/scf). Proses
gasifikasi batubara ada dua jenis yaitu UCG
(Underground Coal Gasification) dan IGCC (Integrated
Gasification Combined Cycle).

9. UCG adalah proses gasifikasi batubara secara insitu.
Batubara dikonversi ke bentuk gas dibawah tanah
dengan cara menginjeksikan suatu oksidan (uap dan
oksigen) yang bertekanan tinggi ke dalam lapisan
batubara pada suatu pipa yang disebut dengan pipa
injeksi, lalu dilapisan batubara oksidan tersebut
direaksikan dengan batubara baik secara homogen
(gas-gas) maupun heterogen (gas-padat).

10. Reaksi pembakaran dijaga suhu dan konsentrasi oksigennya agar
reaksi pembakaran hanya mencapai proses pirolisa (pembaraan) atau
istilah lainnya adalah pembakaran tidak sempurna. Lalu gas hasil
reaksi digiring keluar melalui pipa produksi. Hasil keluarannya adalah
H2 dan CO

11.  Fixed bed
Dalam reactor fixed bed serbuk batubara yang
direaksikan berukuran 3 – 30 mm. Batubara
tersebut diumpankan dari atas reactor dan akan
menumpuk karena gaya beratnya yang disebut
dengan solid bed. Uap dan oksigen (oksidan)
dihembuskan dari bawah berlawanan dengan
masukan serbuk batubara dengan residence time
1-5 jam yang akan bereaksi membentuk gas.
Reaktor tipe ini dalam prakteknya mempunyai
beberapa modifikasi diantaranya adalah proses
lurgi, British Gas dan KILnGas.

12.  Fluidized Bed
Fuidized Bed gasifikasi adalah teknologi
pembakaran yang digunakan dalam pembangkit
tenaga listrik. Pada proses gasifikasi seperti ini,
kehilangan tekanan (pressure loss) sedemikian
sehingga daya dorong dibagian bawah bed membuat
kesetimbangan dengan gravitasi sehingga batubara
yang diinjeksi dari atas dalam bentuk serbuk yang
berukuran antara 0.1-5 mm berada dalam keadaan
melayang dan juga berakibat permukaan reaksi
menjadi lebih luas sehingga reaksi akan menjadi
lebih cepat dengan residense time 15-50 detik.

13.  Entrained flow gasifier
Pada gasifier ini udara (oksigen) dan steam bercampur
dengan kecepatan tertentu diumpankan bersama-sama
serbuk batubara yang berukuran 0,5 mm dimasukan ke
bagian atas reaktor. Gas yang dihasilkan dialirkan
melalui bagian samping bawah reaktor, sedangkan sisa
pembakarannya atau abu yang dihasilkan akan keluar
dari bawah reaktor. Proses gasifikasi ini terjadi pada
kondisi kecepatan gas pereaksi sangat tinggi sehingga
membuat partikel-partikel batubara terbawa oleh gas
dan terjadilah turbulensi menyebabkan partikel-partikel
yang ukurannya 0,5 mm tersebut mengalami
pembakaran. Residence time untuk sistem ini antara 1-5
detik.

14. IGCC merupakan teknologi batubara bersih yang sekarang dalam
tahap pengembangan. Berbeda dengan UCG yang prosesnya secara
insitu, pada IGCC batubara di bawah tanah dieksplorasi terlebih
dahulu, lalu proses kimianya berlangsung di dalam reactor gasifikasi
(gasifier). Mula-mula batubara yang sudah diproses secara fisis
diumpankan ke dalam reactor dan akan mengalami proses pemanasan
sampai temperature reaksi serta mengalami proses pirolisa. Kecuali
bahan pengotor, batubara bersama-sama dengan oksigen
dikonversikan menjadi hydrogen, karbon monoksida dan methane.

15. Prinsip kerja dari IGCC ditunjukkan pada gambar di bawah. IGCC merupakan
perpaduan teknologi gasifikasi batubara dan proses pembangkitan uap.

16. Teknologi IGCC ini mempunyai kelebihan yaitu dalam hal bahan bakar :
1. Tidak ada pembatas untuk tipe, ukuran dan kandungan abu dari batubara yang
digunakan. Dalam hal lingkungan : emisi SO2, NOX, CO2 serta debu dapat dikurangi
tanpa penambahan peralatan tambahan seperti de-SOX dan de-NOX dan juga limbah
cair serta luas tanah yang dibutuhkan juga berkurang.
2. Disamping itu pembangkit listrik IGCC mempunyai produk sampingan yang merupakan
komoditi yang mempunyai nilai jual seperti : sulfur, asam sulfat dan gypsum.
3. Efisiensi pembangkit listrik ICGG berkisar antara 38 - 45 % yang lebih tinggi 5 - 10 %
dibandingkan PLTU batubara konvensional. Hal ini dimungkinkan dengan adanya
proses gasifikasi sehingga energi yang terkandung dalam batubara dapat digunakan
secara efektif dan digunakannya HRSG untuk membentuk suatu daur kombinasi antara
turbin gas dan turbin uap.

17. Salah satu hal yang menarik dalam sistem IGCC
adalah pembangunannya dapat dilakukan secara
bertahap yaitu:
Tahap pertama : pembangunan turbin gas dan
perlengkapan pembangkit listrik
Tahap kedua : pembangunan sistem daur kombinasi,
dan
Tahap ketiga : pembangunan unit gasifikasi.

18. Pemakaian batubara dalam jumlah besar pada akhir-akhir ini harus
menerapkan teknologi batubara bersih, salah satunya yaitu IGCC,
supaya dampak lingkungannya minimum. IGCC saat ini sedang dalam
taraf pengembangan dan diharapkan sudah beroperasi secara komersial
dalam waktu dekat ini. Pembangkit listrik IGCC mempunyai keunggulan
bila dibandingkan dengan PLTU konvensional dengan tambahan de-
SOX dan de-NOX dalam hal dampak lingkungan. Bagi Indonesia
pembangkit listrik IGCC merupakan teknologi alternatif yang patut
dipertimbangkan untuk menggantikan PLTU batubara konvensional
yang sudah habis masa gunanya dan untuk pembangunan pembangkit
listrik yang baru.