PROCEEDING, SEMINAR NASIONAL KEBUMIAN KE-8 Academia-Industry Linkage 15-16 OKTOBER 2015; GRHA SABHA PRAMANA
ANALISIS POTENSI GAS BIOGENIK DENGAN METODE GEOLISTRIK SEBAGAI ALTERNATIF ENERGI BARU DAERAH SIDENGOK, KECAMATAN PEJAWARAN, KABUPATEN BANJARNEGARA, JAWA TENGAH Anisa Nevi Saerina1*, Dimas Anas Hakim1, Jonathan Zamili1, La Ode Faisal Rahman1, Dewi Mindasari1, Agatha Armadhea V.1, Armando Atma P.2 1
Teknik Geologi Universitas Doponegoro 2 PT. Newmont Nusa Tenggara *corresponding author:
[email protected]
ABSTRAK Dewasa ini konsumsi minyak bumi sebagai sumber energi utama yang memenuhi kebutuhan energi sebagian besar negara di dunia, terus meningkat seiring dengan pertumbuhan penduduk. Ketersediaan dan siklus pembentukannya yang relatif lama, pun mengancam ketersediaan cadangan minyak bumi secara global. Sumber energi baru yang dibutuhkan dimasa yang akan datang diharapkan dapat mendukung program clean energy yaitu program sumber energi yang memiliki tingkat emisi rendah dan ramah lingkungan, serta ketersediaannya yang dapat terbarukan. Sumber energi pengganti yang dimaksud adalah gas alam. Gas alam memiliki kandungan utama berupa metana (CH4), unsur kimia tersebut memiliki rantai kimia yang paling pendek dan ringan sehingga jumlah karbon dioksida yang dihasilkan setelah pembakaran akan lebih kecil. Potensi gas dangkal biogenik (Shallow Biogenic Gas) sebagai salah satu gas alam di Indonesia sendiri diidentifikasi terdapat pada beberapa daerah, salah satunya yang terdapat pada daerah Dusun Pancasan, Desa Sidengok, Kecamatan Pajawaran, Kabupaten Banjarnegara, Propinsi Jawa Tengah. Kandungan gas dangkal biogenik ini diketahui melalui metode pengamatan geolistrik pada 30 titik. Melalui metode ini didapatkan hasil bahwa nilai resistivity 3,12-294,3 (Ω meter) sehingga dapat diinterpretasikan litologi penyusunnya adalah breksi vulkanik, batulempung, dan batupasir. Reservoir gas tersusun atas batupasir dengan kedalaman 15-40 meter. Sedangkan secara kimiawi komposisi gas didominasi kandungan Methane (CH4) sebanyak 61,02% dan kandungan Nitrogen (N2) sebanyak 29,33%. Melalui hasil analisis ini akan dilakukan studi lebih lanjut mengenai kemungkinan kandungan gas dangkal biogenik yang dapat berperan penting sebagai sumber energi pembangkit listrik melalui pembakaran dalam gas turbin.
I.
masyarakat untuk memenuhi bahan bakar untuk memasak. Dengan mengetahui kandungan dari masing - masing unsur kimia yang terdapat pada gas dangkal biogenik di Daerah Dusun Pacasan, maka kita dapat melakukan pengembangan fungsi dari substitusi bahan bakar untuk memasak, menjadi gas pembangkit listrik melalui konsep Methane Power Plant, dengan syarat bahwa kandungan unsur kimia serta volume gas dangkal biogenik ini memenuhi persyaratan pengembangan Methane Power Plant.
PENDAHULUAN Gas dangkal biogenik adalah suatugas yang terbentuk pada lapisan sedimen dangkal dengan tekanan dan temperatur yang rendah, sebagai suatu hasil dari aktivitas bakteri anaerobik yang merubah komposisi sedimen organik menjadi sebagian besar gas Metana ( CH4). Struktur gas metana yang sederhana dan pembentukannya yang membutuhkan temperatur dan tekanan rendah menyebabkan keterdapatan gas metana di banyak daerah, seperti pada daerah Dusun Pacasan, Desa Sidengok, Kabupaten Banjarnegara, Provinsi Jawa Tengah. Keberadaan gas dangkal biogenik di daerah ini bersifat setempat - setempat dan telah banyak dimanfaatkan oleh
II.
KONDISI GEOLOGI REGIONAL Dari hasil analisa geomorfologi dengan menggunakan kedua dasar menurut Van Zuidam (1983), maka geomorfologi daerah penelitian dapat dibedakan menjadi
555
PROCEEDING, SEMINAR NASIONAL KEBUMIAN KE-8 Academia-Industry Linkage 15-16 OKTOBER 2015; GRHA SABHA PRAMANA Satuan Perbukitan Landai Vulkanik dan Satuan Dataran Bergelombang Kuat Vulkanik. Pengklasifikasian satuan perbukitan vulkanik landai diperoleh melalui hasil perhitungan persen lereng morfometri yang didapati sebesar 17,7% dengan beda tinggi relatif sebesar 87m, dan satuan dataran bergelombang kuat vulkanik dengan persen lereng 10% dengan beda tinggi 70m.
pada lokasi tersebut. Kenampakanmegaskopisbatulempung tersebut sendiri memiliki kenampakan warna abu-abu kehitaman, berukuran lempung-lanau (1/256mm -1/16mm), sortasi baik, kemas tertutup dan terdapat sisipan batupasir. Struktur Geologi Daerah Penelitian Struktur Geologi yang terdapat pada daerah penelitian adalah struktur kekar. Struktur Kekar yang ditemukan pada daerah penelitian umumnya berarah relatif baratlaut-tenggara (NW-SE) maupun timurlaut-baratdaya (NE-SW).
Stratigrafi Daerah Penelitian Stratigrafi daerah penelitian diketahui melalui batuan yang tersingkap di lapangan dan juga berdasarkan peta geologi regional daerah penelitian. Satuan batuan yang terdapat pada daerah penelitian dengan urutan dari yang berusia paling muda sampai yang paling tua adalah Breksi Vulkanik, Batupasir, Batulempung. Satuan Breksi Vulkanik tersebar luas pada lokasi penelitian, tersingkap baik di sepanjang aliran sungai disebelah barat lokasi keluarnya gas, memperlihatkan warna abu-abu kecoklatan, pemilahan buruk, mudsupported, butiran menyudut, ukuran fragmen 3-15cm, tersusun atas pecahan andesit dan basalt dengan tingkat pelapukan sedang - tinggi. Satuan batupasir pada lokasi penelitian tersingkap pada bagian utara dan selatan lokasi penelitian. Batupasir berwarna abu-abu berukuran 1/8 - ¼ mm ( pasir halus, wentworth, 1922) sampai ¼-1/2 mm (pasir sedang, wentworth,1922), struktur berlapis, sortasi buruk, kemas tertutup. Komposisi batupasir ini terdiri atas matriks berupa pasir halus sampai sangat halus dan mineral kuarsa, dengan semen berupa material silika. Satuan litologi tertua adalah satuan batulempung yang tersingkap pada lokasi penelitian dalam skala kecil, karena hanya tersingkap pada alur sungai kecil pada lokasi penelitian. Hal tersebut disebabkan batulempung merupakan batuan tertua yang berada
III.
SAMPEL DAN PENELITIAN
METODE
Penelitian terhadap gas dangkal biogenik ini meliputi beberapa metode, antara lain: 1. Metode survei lapangan merupakan metode pengamatan langsung dilapangan seperti kondisi geologi daerah Dusun Pacasan dan pengambilan gas sampel gas rawa. 2. Metode deskriptif merupakan metode yang memanfaatkan studi pustaka berupa literatur buku maupun internet untuk mendapatkan data pendukung (sekunder). 3. Metode analisis merupakan kegiatan penyelidikan yang dilakukan untuk memperoleh fakta-fakta dan keterangan lebih pada daerah penelitian Selain terdapat metode yang digunakan di dalam peneltian, selama penilitian juga dilakukan tahapan-tahapan kerja antara lain: 1. Tahap pengumpulan data meliputi tahap pengumpulan data primer dan tahap pengumpulan data sekunder. 2. Tahap pengolahan data meliputi tahap pengolahan data metode 556
PROCEEDING, SEMINAR NASIONAL KEBUMIAN KE-8 Academia-Industry Linkage 15-16 OKTOBER 2015; GRHA SABHA PRAMANA Schlumberger, tahap korelasi antar penampang bawah uji geolistrik, tahap pembuatan peta, tahap analisis dan pembahasan.
korelasi C-C’ yang dilakukan pada titik AAP 1, AAP 27, AAP 19, AAP 21, AAP 28, AAP 26, AAP 17, dan AAP 18. Setelah dilakukan pengolahan data maka dapat diinterpretasikan bahwa reservoir gas biogenik dangkal merupakan batupasir yang terendapkan pada titik AAP 1, AAP 2, AAP 18 dan AAP 19 dengan ketebalan 1025 meter pada kedalaman 2-35 meter dengan batuan penutup batulempung dengan ketebalan 2-6 meter, dan batuan induk adalah batulempung dengan ketebalan 20-100 meter.
3. Tahap penyusunan rencana untuk mengetahui gas dangkal biogenik pada daerah Dusun Pacasan ini berpotensi untuk dikembangkan dengan konsep Methane Power Plant.
IV.
DATA DAN ANALISIS Penelitian pendugaan geolistrik dilakukan dengan pengukuran di 30 titik yang tersebar dilokasi penelitian. Dari ke 30 titik pengukuran tersebut kemudian dilakukan interpretasi dan korelasi dari titik-titik yang dianggap mewakili dan dapat memberikan informasi kondisi bawah permukaan. Tiga garis korelasi yaitu A-A’, B-B’, C-C’, titik tersebut merupakan titiktitik penggabungan dari hasil pengolahan data geolistrik yang memiliki jumlah lapisan batuan dan nilai tahanan jenis yang berbeda. Korelasi line A-A’ terdiri atas titik AAP 1, AAP 2, AAP 3, AAP 4, AAP 29, AAP 5 yang menghasilkan interpretasi bahwa reservoir gas biogenik dangkal ditemukan pada batupasir yang terendapkan secara melensa pada titik AAP 2, AAP 1, dan AAP 3 dengan ketebalan sekitar 3-15 meter pada kedalaman 10-25 meter dengan batuan penutup (Seal) dan batuan induk (Sourcerock) adalah batulempung. Korelasi line B-B’ dilakukan pada titik AAP 5, AAP 6, AAP 7, AAP 8, AAP 9, dan AAP 30. Setelah dilakukan pengolahan data maka didapatkan hasil interpretasi bahwa reservoir gas dangkal biogenik merupakan batupasir yang terendapkan pada titik AAP 6, AAP 7, AAP 8, dan AAP 9 dengan ketebalan 35-50 meter pada kedalaman 860 meter dengan batuan penutup batulempung dengan ketebalan rata-rata 10 meter, dan batuan induk adalah batulempung dengan ketebalan rata-rata 55 meter. Korelasi yang terakhir adalah
V.
DISKUSI Pemanfaatan gas menggunakan gas alam sudah banyak diimplementasikan di negara dengan sumber daya gas alam yang besar seperti Amerika Serikat, Iran, Russia dan lainnya. Jenis mesin yang bekerja adalah Simple Cycle Engine yang merupakan mesin satu arah dengan keluaran berupa tegangan listrik hasil dari generator. Sistem Simple Cycle ini bekerja dengan menggunakan satu turbin yang terpasang bersama generator. Aliran gas yang masuk melalui piringan turbin lalu memutar turbin tersebut dan menstimulasikan generator untuk menghasilkan listrik. Sistem turbin ini disebut juga turbin gas. Sistem yang umum digunakan di masa kini adalah Combined System Engine yang mengkolaborasikan turbin gas dengan steamed turbin. Steamed turbin umum digunakan pada proses ekstraksi batubara. Stemaed turbin bekerja dengan suplai sisa gas buang dari System pertama (gas turbin). Gas buangan ini lalu menghangatkan air pada tabung dan merubahfasa air menjadi uap air yang dapat memeutar turbin kedua. System ini juga dilengkapi dengan generator yang dapat menghasilkan listrik. Sehingga dalam sekali injeksi gas, listrik yang dihasilkan meningkat menjadi dua kali lipat. Jika mempertimbangkan aspek emisi
557
PROCEEDING, SEMINAR NASIONAL KEBUMIAN KE-8 Academia-Industry Linkage 15-16 OKTOBER 2015; GRHA SABHA PRAMANA yang dihasilkan, kadar emisi yang sama dengan System power plant pada batubara, combined system untuk natural gas dapat menghasilkan energi listrik lebih besar, sehingga Combined System Methane Power Plant ini lebih ramah lingkungan (eco-friendly).
kondisi seperti inilah gas biogenik dangkal ini dapat dimanfaatkan secara optimal. Berdasarkan hasil interpretasi penampang bawah permukaan dari pengolahan data geolistrik maka dapat diprediksikan bahwa penyebaran batuan yang dapat menyimpan gas dangkal biogenik terdapat pada dua lokasi yaitu daerah Pancasan Utara dan Pancasan Selatan. Deliniasi dari kedua lokasi ini dapat diperhatikan pada gambar 1 pada lampiran.
Gas dangkal pada daerah penelitian diketahui terdiri dari litologi batulempung sebagai hasil endapan rawa purba diduga sebagai batuan induk penghasil gas biogenik dangkal dilokasi penelitian. Gas dangkal biogenik tersebut kemudian mengalami migrasi dan terperangkap didalam batupasir. Gas dangkal biogenik tersebut berada kurang lebih pada kedalaman antara 15-40 meter dari permukaan tanah. Sedangkan yang bertindak sebagai lapisan penutup berupa lapisan batulempung tipis diantara batupasir dengan breksi vulkanik. Jenis perangkap reservoir pada daerah ini adalah sistem perangkap stratigrafi yang merupakan perangkap reservoar yang disebabkan karena adanya variasi secara lateral batuan reservoir atau adanya penghentian kontinuitas migrasi gas pada batuan reservoir. Reservoir gas yang dangkal terhadap permukaan tanah setempat mengakibatkan batuan reservoar sangat terpengaruh oleh kondisi dipermukaan. Apabila pada musim kering maka tekanan gas yang dihasilkan akan mengecil karena batuan reservoir yang bersifat porous hanya terisi oeh gas saja, sehingga gas tidak dapat dimanfaatkan secara optimal karena tekanan yang kecil dan gas tidak dapat mengalir kepermukaan. Sebaliknya, apabila pada musim hujan maka batuan reservoir yang bersifat porous tersebut akan terisi oleh air yang meresap dari permukaan sehingga tekanan gas akan bertambah karena berat jenis dari air lebih besar dibandingkan berat jenis gas, sehingga gas berada pada bagian atas batuan reservoir dan tekanan pula akan membesar. Pada
Pada lokasi penelitian, dilakukan pengamatan gas pada permukaan untuk mengetahui sifat fisik dari gas tersebut, sehingga didapatkan hasil bahwa gas dangkal biogenik pada daerah penelitian tidak berwarna, sedikit berbau, dan mudah terbakar. Selanjutnya adalah analisis sifat kimia dari batuan yang dilakukan dengan pengambilan sampel gas biogenik dan selanjutnya dilakukan penelitian pada laboratorium. Hasil analisis laboratorium pada dua sampel gas dangkal biogenik menunjukkan bahwa komposisi dominan adalah gas metana. Pada sampel gas 1 komposisi kimiawi gas terdiri dari metana (CH4) 61,02%, nitrogen (N2) 29,05%, dan unsur lain 9,93%. Kemudian pada sampel 2, gas mengandung metana (CH4) yaitu kurang lebih 60%, jadi gas biogenik dangkal ini dapat juga disebut gas biogenik metana karena dominansi komposisi metana. Spesifikasi kandungan dari masing-masing unsur kimia penyusun gas dangkal biogenic ini dapat diperhatikan pada gambar 2 pada lampiran. Di banyak negara maju Methane Power Plant merupakan konsep yang umum digunakan untuk pemanfaatan gas dangkal biogenik yang terdapat dibanyak lokasi dan bersifat setempat-setempat. Pengembangan gas yang bersifat setempat-setempat ini dimungkinkan dengan cara menghubungkan masingmasing reservoir pada pipa besi sehingga 558
PROCEEDING, SEMINAR NASIONAL KEBUMIAN KE-8 Academia-Industry Linkage 15-16 OKTOBER 2015; GRHA SABHA PRAMANA volume dari gas dangkal ini meningkat dan dapat diproduksi. Selain faktor volume yang harus diperhatikan, terdapat aspek penting lainnya mengenai pengembangan dari Methane Power Plant ini yaitu kandungan unsure kimia seperti metana. Syarat pembangkit listrik tenaga gas biogenik dangkal ini minimal memiliki kandungan metana >70% dari kandungan total gas. Pengamatan yang dilakukan pada Dusun Pacasan menunjukkan kandungan gas metana rata-rata sebesar 61,02% dan 60,79% pada dua sampel lokasi. Kandungan gas metana pada gas rawa ini tidak memenuhi syarat untuk dibangun Methane Power Plants sehingga gas biogenic dangkal pada daerah ini lebih banyak dimanfaatkan secara langsung oleh warga sebagai substitusi bahan bakar untuk memasak.
VI.
rawa purba dan terakumulasi pada kedalaman yang relative dangkal, yaitu 15-40 meter dibawah permukaan. Batulempung sebagai endapan rawa purba diduga sebagai batuan induk penghasil gas biogenik dangkal dilokasi penelitian. Gas biogenic dangkal tersebut kemudian mengalami migrasi dan terperangkap di dalam Batupasir. Kemudian batu lempung tipis dan lapukan material vulkanik menjadi lapisan penutup dari batuan reservoir.
KESIMPULAN
Berdasarkanuraian yang telahdijelaskan, makadapatdiperolehbeberapakesimpulanseba gaiberikut: 1.
Gas biogenik dangkal pada daerah Dusun Pancasan, Kecamatan Pejawaran, Kabupaten Banjarnegara, Provinsi Jawa Tengah ini terbentuk pada daerah cekungan yang diduga
2.
Hasil uji sampel gas pada daerah penelitian menunjukkan bahwa gas pada daerah penelitian menunjukkan bahwa gas mengandung komposisi kimia yang dominan berupa metana (CH4). Dari hasil sampel 2 gas yang diuji didapatkan hasil kandungan metana sebesar 61,02% dan 60,79%.
3.
Kandungan metana yang dibutuhkan untuk merealisasikan Methane Power Plant sebesar >70% untuk dapat menjadi pembangkit listrik. Tetapi dengan kandungan metana sebesar 61, 02% dan 60,79% pada Dusun Pancasan mengakibatkan tidak potensialnya dilakukan pengembangan Methane Power Plant sebagai pembangkit listrik pada daerah ini.
DAFTAR PUSTAKA Atma Pramadhani, Armandho, 2010, Executive Summary, Univeritas Diponegoro, Semarang Boggs, S., 1987, Principles of Sedimentology and Stratigraphy, Merril Publishing Company, A Bell & Howell company, Ohio, USA Harsono, 1983, Kolom Stratigrafi Zona Kendeng,Sharma, 1997, Environmental and Engineering Geophysics, Cambridge University Press, London
TABEL Tabel 1. Uji Kimia Sample 1
Component Hydrogen Sulfide Carbon Dioxide Nitrogen
Mol Percent 0.94 29.05
H2S
CO2 N2 559
GPM -
PROCEEDING, SEMINAR NASIONAL KEBUMIAN KE-8 Academia-Industry Linkage 15-16 OKTOBER 2015; GRHA SABHA PRAMANA
Oxygen Methane Ethane Propane Iso-Butane n-Butane Iso-Pentane n-Pentane Hexanes+
O2 CH4 C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C5H10 i-C5H12 n-C5H12 C6H14
8.63 61.02 0.36 0 0 0 0 0 0 100
0.096 0 0 0 0 0 0.096
Tabel 2. Uji Kimia Sample 2
Component Hydrogen Sulfide Carbon Dioxide Nitrogen Oxygen Methane Ethane Propane Iso-Butane n-Butane Iso-Pentane n-Pentane Hexanes+
Mol Percent 0 0.97 29.33 8.55 60.79 0.39 0 0 0 0 0 0 100
H2S
CO2 N2 O2 CH4 C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C5H10 i-C5H12 n-C5H12 C6H14
GAMBAR
560
GPM 0.096 0 0 0 0 0 0.096
PROCEEDING, SEMINAR NASIONAL KEBUMIAN KE-8 Academia-Industry Linkage 15-16 OKTOBER 2015; GRHA SABHA PRAMANA Gambar 1. Peta Geologi Daerah Pengamatan
Gambar 2. Potensi Gas Biogenik
561
