BAB I
PENDAHULUAN
I. 1 Latar Belakang Sejak menaiknya harga minyak mentah dunia maupun harga gas alam sebagai sumber bahan bakar, seluruh upaya dilakukan untuk mencari dan mengembangkan alternatif sumber daya energi untuk mengurangi ketergantungan akan kedua jenis bahan bakar tersebut. Beberapa bahan bakar alternatif yang memiliki potensi besar diantaranya biofuel, geotermal, batubara dan lain-lain. Hal yang sama pun dilakukan oleh industri-industri yang berbahan baku gas alam seperti pabrik pupuk. Cadangan batubara Indonesia yang terpantau sampai dengan tahun 2002 adalah sekitar 50 miliar ton [Direktorat Investasi Sumberdaya Mineral, 2002]. Cadangan terbanyak terdapat di Sumatra Selatan, yaitu sekitar 40% cadangan batubara Indonesia (Tabel I.1). Tabel I.1. Cadangan batubara Indonesia sampai dengan tahun 2002 Lokasi Aceh Sumatra Utara Riau Jambi Sumatra Barat Sumatra Selatan Bengkulu Lampung Kalimantan Barat Kalimantan Tengah Kalimantan Selatan Kalimantan Timur Jawa Sulawesi Selatan Papua Total
2002 780.60 19.97 1,699.48 1,525.46 611.26 20,024.81 172.37 106.95 564.72 1,493.81 8,962.86 14,353.92 14.65 118.11 141.14 50,590.11
Batubara selain dapat digunakan sebagai sumber energi alternatif juga dapat digunakan sebagai bahan baku industri kimia. Melalui proses gasifikasi, batubara dapat dikonversi menjadi gas produser yang komposisinya terdiri atas terdiri atas H2, CO, CH4, CO2 dan lain-lainnya. Komposisi gas produser ini mirip dengan komposisi gas sintesis yang selanjutnya dapat digunakan sebagai bahan bakar gas, bahan baku gas H2, bahan baku amonia, metanol dan oxo-alkohol.
Saat ini seluruh industri pupuk di Indonesia menggunakan gas alam sebagai bahan baku, namun harga gas alam saat ini kian meningkat seiring dengan harganya sebagai bahan bakar gas. Dengan naiknya harga gas alam ditambah lagi dengan keterbatasan cadangan gas alam, industri pupuk mulai mengalami kesulitan pasokan gas alam dengan harga yang kompetitif. Oleh karena itu, pemanfaatan batubara sebagai pengganti gas alam di pabrik pupuk merupakan sebuah topik yang menarik untuk dikaji lebih lanjut.
1. 2 Rumusan Masalah Pemanfaatan batubara di pabrik pupuk dapat dilakukan dengan berbagai konfigurasi baik fungsinya sebagai bahan bakar maupun sebagai bahan baku. Dalam hal ini batubara bisa dimanfaatkan sebagai bahan bakar saja atau lebih lanjut sebagai bahan baku ammonia. Pemanfaatan batubara sebagai bahan baku tentu saja akan menguntungkan jika tidak terdapat pasokan gas alam dengan harga yang kompetitif. Namun pihak penggunaan batubara sebagai bahan baku ammonia memerlukan proses yang cukup panjang dan rumit yang membutuhkan investasi yang cukup besar. Pemanfaatan batubara sebagai bahan bakar pun dapat dilakukan melalui dua laternatif melalui pembakaran langsung atau melalui proses gasifikasi terlebih dahulu. Beberapa konfigurasi sederhana namun cukup mewakili pemanfaatan batubara secara keseluruhan dikaji pada studi ini. Hal–hal penting yang akan dikaji pada penelitian ini meliputi akan konsumsi bahan baku, beberapa kajian teknis, aspek ekonomi dari penggunaan batubara sebagai bahan baku industri pupuk dan ulasan singkat mengenai dampak lingkungan dari pengolahan batubara.
I. 3 Tujuan Tujuan utama dari penelitian ini adalah pengkajian berbagai konfigurasi proses pemanfaatan batubara di pabrik pupuk sebagai pengganti gas alam untuk mengetahui keunggulan satu konfigurasi terhadap konfigurasi lainnya dipandang dari sudut kebutuhan bahan dan kelayakan ekonomi
2
I. 4 Ruang Lingkup Permasalahan Pemanfaatan batubara sebagai bahan bakar dapat dilakukan melalui dua proses utama yakni melalui pembakaran langsung, atau melalui konversi menjadi gas produser terlebih dahulu via gasifikasi. Secara umum terdapat tiga masalah utama yang akan dikaji pada penelitian ini, yaitu a) pemanfaatan batubara sebagai bahan bakar melalui pembakaran, b) pemanfaatan batubara sebagai bahan bakar melalui gasifikasi dan c) pemanfaatan batubara sebagai bahan baku melalui gasifikasi. Pemanfaatan batubara melalui proses gasifikasi memerlukan sebuah tahapan tambahan yakni pembersihan gas produser. Gas produser iini akan melewati tahapan selanjutnya yakni upgrading untuk meningkatkan kualitasnya sebagai gas sintesis yang akan digunakan sebagai bahan baku amonia. Sebelum digunakan pada unit gasifier maupun tungku batubara juga melewati tahap persiapan terlebih dahulu diantaranya pencucian, penggilingan dan pengangkutan. Namun tahapan ini tidak dibahas secara teknis dalam penelitian ini namun ikut dipertimbangkan dalam penghitungan evaluasi ekonomi. Terdapat tiga unit utama di pabrik pupuk pengguna gas alam sebagai sumber bahan bakar yaitu turbin gas, package boiler dan WHB. Unit –unit ini yang akan diganti bahan bakarnya dengan gas produser dari hasil gasifikasi batubara. Sebenarnya terdapat satu unit lagi yang menggunakan gas alam sebagai bahan baku yakni, unit primary reformer. Namun substitusi gas alam dengan gas produser di unit ini tidak layak secara teknis karena perbedaan karakteristik pembakaran gas alam dan gas produser. Penghitungan neraca massa dan energi dilakukan untuk masing –masing konfigurasi mulai dari pembakaran batubara, gasifikasi batubara, hingga pembangkitan steam, pembangkitan listrik dan pembuatan gas sintesisi berbahan baku batubara dilakukan menggunakan simulator proses. Begitu pula proses pemanfaatan gas alam konvensional disimulasi dengan simulator proses untuk memvalidasi model yang selanjutnya akan digunakan sebagai pembanding model lainnya. Penghitungan neraca massa steam juga dilakukan untuk melihat produksi – konsumsi steam untuk setiap model sekaligus melihat modifikasi–modifikasi yang harus dilakukan pada steam system.
3
Studi kelayakan ekonomi dilakukan dengan melakukan perhitungan terhadap beberapa parameter yang sering dijadikan acuan dalam mengukur kelayakan suatu proyek, diantaranya ROI, NPV, IRR dan PBP. Penelitian dimulai dengan melakukan pengumpulan data yang diperlukan dalam simulasi. Data-data yang diperlukan diantaranya hasil analisis proksimat dan ultimat dari batubara, kondisi aliran masuk dan kondisi operasi masing-masing unit yang terlibat. Data-data tersebut diperoleh baik melalui penelusuran literatur dan data neraca massa PT PUSRI. Data yang diperoleh kemudian digunakan untuk melakukan simulasi proses. Simulasi dilakukan menggunakan simulator Aspen Plus 11.1. Model yang dibangun dalam simulasi disusun untuk dapat mendekati kondisi prosessebenarnya. Hal ini dilakukan agar hasil simulasi dapat mewakili proses sebenarnya dan memberikan fenomena yang sesuai dengan kondisi nyata. Neraca massa dan energi hasil simulasi ini kemudian digunakan untuk menghitung konsumsi bahan baku dan neraca massa steam serta mealakukan kajian teknis lainnya. Batasan lingkup simulasi proses yang akan dilakukan dapat dilihat pada Gambar I. 1. dari gambar terllihat bahwa rangkaian pemroses yang akan dibandingkan hanya sampai dengan produksi gas sintesis.
Gambar I. 1. Lingkup kajian proses pembuatan gas sintesis di pabrik pupuk dan pemanfaatan batubara sebagai bahan baku pengganti gas alam 4
Studi kelayakan ekonomi dilakukan dengan bantuan neraca massa dan energi hasil simulasi ditambah dengan berbagai asumsi–asumsi teknis yang diperlukan pada penghitungan investasi dan besaran–besaran lain yang telah disebutkan sebelumnya. Selain itu juga kan dilakukan analisis sensitivitas dari masing–masing mode untuk melihat pengaruh beberapa parameter utama terhadap proyek. Parameter–parameter tersebut diantaranya, investasi, harga jual produk, harga bahan baku dan kapasitas produksi.
5
