BATUBARA SEBAGAI BATUAN INDUK HIDROKARBON

Batubara adalah mineral organik yang dapat terbakar, terbentuk dari sisa tumbuhan purba yang mengendap yang selanjutnya berubah bentuk akibat proses fisika dan kimia yang berlangsung selama jutaan tahun. Oleh karena itu, batubara termasuk dalam kategori bahan bakar fosil. Adapun proses yang mengubah tumbuhan menjadi batubara tadi disebut dengan pembatubaraan (coalification).

Faktor tumbuhan purba yang jenisnya berbeda-beda sesuai dengan jaman geologi dan lokasi tempat tumbuh dan berkembangnya, ditambah dengan lokasi pengendapan (sedimentasi) tumbuhan, pengaruh tekanan batuan dan panas bumi serta perubahan geologi yang berlangsung kemudian, akan menyebabkan terbentuknya batubara yang jenisnya bermacam–macam. Oleh karena itu, karakteristik batubara berbeda-beda sesuai dengan lapangan batubara (coal field) dan lapisannya (coal seam).

Pembentukan batubara dimulai sejak periode pembentukan Karbon (Carboniferous Period) – dikenal sebagai zaman batu bara pertama – yang berlangsung antara 360 juta sampai 290 juta tahun yang lalu. Kualitas dari setiap endapan batu bara ditentukan oleh suhu dan tekanan serta lama waktu pembentukan, yang disebut sebagai ‘maturitas organik’. Proses awalnya, endapan tumbuhan berubah menjadi gambut (peat), yang selanjutnya berubah menjadi batu bara muda (lignite) atau disebut pula batu bara coklat (brown coal). Batubara muda adalah batu bara dengan jenis maturitas organik rendah. Setelah mendapat pengaruh suhu dan tekanan yang terus menerus selama jutaan tahun, maka batu bara muda akan mengalami perubahan yang secara bertahap menambah maturitas organiknya dan mengubah batubara muda menjadi batu bara sub-bituminus (sub-bituminous). Perubahan kimiawi dan fisika terus berlangsung hingga batu bara menjadi lebih keras dan warnanya lebih hitam sehingga membentuk bituminus (bituminous) atau antrasit (anthracite). Dalam kondisi yang tepat, peningkatan maturitas organik yang semakin tinggi terus berlangsung hingga membentuk antrasit.

Reaksi pembentukan batubara :
5 (C6H1005) → C20H22O4 + 3 CH4 + 8 H2O + 6 CO2 + CO
Cellulosa lignit gas metan
5 (C6H1005) → C20H22O4 + 3 CH4 + 8 H2O + 6 CO2 + CO
Cellulosa bitumine gas metan

Cellulosa (zat organic) yang merupakan zat pembentuk batubara. Unsur C dalam lignit sedikit disbanding bitumine. Semakin banyak unsure C lignit semakin baik mutunya. Unsur H dalam lignit lebih banyak dibandingkan pada bitumine. Semakin banyak unsur H lignit makin kurang baik mutunya. Senyawa CH4 (gas metan) dalam lignit lebih sedikit disbanding dalam bitumine. Semakin banyak CH4 ­lignit semakin baik kualitasnya.

2. KOMPONEN PENYUSUN BATUBARA

Konsep bahwa batubara berasal dari sisa tumbuhan diperkuat dengan ditemukannya cetakan tumbuhan di dalam lapisan batubara. Dalam penyusunannya batubara diperkaya dengan berbagai macam polimer organik yang berasal dari antara lain karbohidrat, lignin, dan sebagainya. Namun komposisi dari polimer-polimer ini bervariasi tergantung pada spesies dari tumbuhan penyusunnya.

a. Lignin
Lignin adalah salah satu komponen penyusun tanaman. Secara umum, tanaman terbentuk dari selulosa, hemiselulosa, dan lignin. Komposisi bahan penyusun ini berbeda-beda bergantung pada jenis tanaman. Pada batang tanaman, lignin berfungsi sebagai bahan pengikat komponen penyusun lainnya, sehingga suatu pohon bisa bisa berdiri tegak (Seperti semen pada sebuah batang beton.

Berbeda dengan selulosa yang terutama terbentuk dari gugus karbohidrat, lignin terbentuk dari gugus aromatik yang saling dihubungkan dengan rantai alifatik, yang terdiri dari 2-3 karbon . Pada proses pirolisa lignin, dihasilkan senyawa kimia aromatis yang berupa fenol, terutama kresol.

Lignin merupakan suatu unsur yang memegang peranan penting dalam merubah susunan sisa tumbuhan menjadi batubara. Sementara ini susunan molekul umum dari lignin belum diketahui dengan pasti, namun susunannya dapat diketahui dari lignin yang terdapat pada berbagai macam jenis tanaman. Sebagai contoh lignin yang terdapat pada rumput mempunyai susunan p-koumaril alkohol yang kompleks. Pada umumnya lignin merupakan polimer dari satu atau beberapa jenis alkohol.

b. Karbohidrat

Karbohidrat adalah polihidroksi aldehid atau keton atau senyawa yang menghasilkan senyawa-senyawa ini bila dihidrolisa. Molekul karbohidrat terdiri atas atmo-atom karbon, hidrogen dan oksigen. Pada senyawa yang termasuk karbohidrat terdapat gugus –OH, gugus aldehid atau gugus keton. Gula atau monosakarida merupakan alkohol polihirik yang mengandung antara lima sampai delapan atom karbon. Pada umumnya gula muncul sebagai kombinasi antara gugus karbonil dengan hidroksil yang membentuk siklus hemiketal. Bentuk lainnya mucul sebagai disakarida, trisakarida, ataupun polisakarida. Jenis polisakarida inilah yang umumnya menyusun batubara, karena dalam tumbuhan jenis inilah yang paling banyak mengandung polisakarida (khususnya selulosa) yang kemudian terurai dan membentuk batubara.

c. Protein

Protein adalah senyawa organik kompleks berbobot molekul tinggi yang merupakan polimer dari monomer-monomer asam amino yang dihubungkan satu sama lain dengan ikatan peptida. Molekul protein mengandung karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan kadang kala sulfur serta fosfor. Struktur dari protein pada umumnya adalah rantai asam amino yang dihubungkan oleh rantai amida. Protein pada tumbuhan umunya muncul sebagai steroid, lilin.

d. Resin

Resin merupakan material yang muncul apabila tumbuhan mengalami luka pada batangnya. Resin atau dammar adalah suatu campuran yang kompleks dari ekskret tumbu-tumbuhan dan insekta, biasanya berbentuk padat dan amorf dan merupakan hasil terakhir dari metabolisme dan dibentuk dari ruang-ruang skizogen dan skizolisigen. Secara fisis, resin (damar) ini biasanya keras, transparan plastis dan pada pemanasan menjadi lembek. Secara kimiawi, resin adalah campuran yang kompleks dari asam-asam resinat, alkoholresinat, resinotannol, ester-ester dan resene-resene. Bebas dari zat lemas dan mengandung sedikit oksigen karena mengandung zat karbon dalam kadar tinggi, maka kalau dibakar menghasilkan angus.

e. Tanin

Tanin nama komponen zat organik yang sangat komplek dan terdiri dari senyawa fenolik yang mempunyai berat molekul 500 - 3000, dapat bereaksi dengan protein membentuk senyawa komplek larut yang tidak larut. Tanin dapat dikategorikan sebagai "true artrigen" adalah rasa sepat. Rasa sepat timbul karena kuagulasi dari protein dari protein air liur dan mukosa ephitelium dengan tanin. Tanin atau sesungguhnya lebih tepat disebut asam tanat (tanic acid), monomer dari tanin adalah untuk penyamak kulit. Tanin umumnya banyak ditemukan pada tumbuhan, khususnya pada bagian batangnya.

f. Alkaloida

Alkaloida berasal dari sejumlah kecil asam amino yaitu ornitin dan lisin yang menurunkan alkaloid alisiklik, fenilalanin dan tirosin yang menurunkan alkaloid jenis isokuinolin, dan triftopan yang menurunkan alkaloid indol. Reaksi utama yang mendasari biosintesis senyawa alkaloid adalah reaksi mannich antara suatu aldehida dan suatu amina primer dan sekunder, dan suatu senyawa enol atau fenol. Biosintesis alkaloid juga melibatkan reaksi rangkap oksidatif fenol dan metilasi. Jalur poliketida dan jalur mevalonat juga ditemukan dalam biosintesis alkaloid. Alkaloida merupakan komponen organik penting terakhir yang menyusun batubara. Alkaloida sendiri terdiri dari molekul nitrogen dasar yang muncul dalam bentuk rantai.

g. Porphirin

Porphirin merupakan komponen nitrogen yang berdasar atas sistem pyrrole. Porphirin biasanya terdiri atas suatu struktur siklik yang terdiri atas empat cincin pyrolle yang tergabung dengan jembatan methin. Kandungan unsur porphirin dalam batubara ini telah diajukan sebagai marker yang sangat penting untuk mendeterminasi perkembangan dari proses coalifikasi.

h. Konstituen Tumbuhan yang Inorganik (Mineral)

Selain material organik yang telah dibahas diatas, juga ditemukan adanya material inorganik yang menyusun batubara. Secara umum mineral ini dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu unsur mineral inheren dan unsur mineral eksternal. Unsur mineral inheren adalah material inorganik yang berasal dari tumbuhan yang menyusun bahan organik yang terdapat dalam lapisan batubara. Sedangkan unsur mineral eksternal merupakan unsur yang dibawa dari luar kedalam lapisan batubara, pada umumya jenis inilah yang menyusun bagian inorganik dalam sebuah lapisan batubara.

3. BATUBARA SEBAGAI BATUAN INDUK HIDROKARBON

Pada saat ini, batubara dikenal sebagai bahan bakar antara lain untuk kepentingan pembangkit listrik tenaga uap, industri semen, industri baja. Penelitian batubara dibawah mikroskop memperlihatkan beberapa gambaran yang menunjukkan bahwa batubara berperan aktif dalam pembentukan hidrokarbon. Hal ini termasuk juga dengan didapatkannya veins dari unsur-unsur bitumen didalam batubara dan maceral-maceral yang menunjukkan adanya bahan yang sama dengan unsur bitumen tadi, didalam pengamatan mikroskop dengan menggunakan sinar fluorescence.

Batuan induk hidrokarbon adalah suatu batuan yang mengandung unsur-unsur atau sisa-sisa jasad renik binatang laut atau air tawar maupun tumbuh-tumbuhan. Pada mulanya batuan diendapkan di laut dianggap sebagai satu-satunya batuan induk hidrokarbon. Namun saat ini, kenyataan telah membuktikan bahwa batuan yang mengandung unsur tumbuhan atau binatang air yang berasal dari darat dapat menghasilkan minyak bumi dalam jumlah yang besar. Penemuan minyak di beberapa cekungan di dunia menunjukkan adanya asosiasi dengan lapisan-lapisan batubara seperti halnya penemuan minyak di delta Nigeria (Afrika), cekungan Gippsland, Caoper dan Eromanga (Australia), cekungan Mahakam dan Sumatera Selatan di Indonesia.

Pada umumnya minyak bumi yang berasal dari sisa tumbuhan darat mempunyai kandungan lilin yang cukup besar. Hal ini telah diteliti oleh Hedberg (1968) dan Powel & Mc Kindy (1975) di manana telah diyakinkan bahwa kandungan lilin tersebut berasal dari unsure-unsur organic/tumbuhan yang mempunyai kandungan maceral eksinite. Beberapa peneliti antara lain Smith & Cook (1980), Smyth (1983), Tissot & Welte (1984) dan Cook (1987), berpendapat bahwa maceral dari group liptinite merupakan unsur yang penting dalam pembentukan hidrokarbon dan minyak bumi.

Senyawa hidrokarbon terdiri atas karbon dan hidrogen. Unsur ini terdiri atas bisiklik alkali, hidrokarbon terpentin, dan pigmen kartenoid. Sebagai tambahan, munculnya turunan picene yang mirip dengan sistem aromatik polinuklir dalam ekstrak batubara dijadikan tanda inklusi material sterane-type dalam pembentukan batubara. Ini menandakan bahwa struktur rangka tetap utuh selama proses pematangan, dan tidak adanya perubahan serta penambahan struktur rangka yang baru.

1) Hidrokarbon Aromatik
Benzena merupakan senyawa aromatik tersederhana yang merupakan hidrokarbon aromatik. Untuk pertama kalinya benzene didisolasi pada tahun 1825 oleh Michael Faraday dari residu berminyak yang tertimbun dalam pipa gas di London.
Sumber utama benzena tersubtitusi dan senyawa aromatik lain adalah petroleum. Sampai tahun 1940, ter batubara merupakan sumber utama. Macam senyawa aromatik yang diperoleh sumber-sumber ini ialah hidrokarbon, fenol, dan senyawa heterosiklik aromatik. Hidrokarbon aromatik memiliki atom C yang tersusun dalam rangkaian rantai tertutup.
2) Hidrokarbon Aliphatik
Hidrokarbon Aliphatik memiliki atom C tersusun dalam rangkaian lurus / terbuka. Beberapa sifat kimia dan fisika dari suatu senyawa alifatik berasal dari dari bagian alkil molekul-molekulnya.

DAFTAR PUSTAKA

Achmad, Hiskia. 1992. KIMIA UNSUR DAN RADIOKIMIA. Bandung : PT. Citra Aditya Bakti.
Fessenden, Ralp J, & Joan S. Fessenden. 1982. KIMIA ORGANIK, Edisi ketiga, Jilid ke I. Jakarta : Erlangga.
Keenan, Charles. W. 1989. Ilmu Kimia Untuk Universitas Jilid 2. Jakarta : Erlangga.
Murray, Robert K, Daryl K. Granner, Peter A. Mayes, Victor W. Rodwell. 2003. BIOKIMIA HARPER Edisi 25. Jakarta : Penerbit Buku Kedokteran EGC.
Sukandarumidi, Ir. MSc. Ph.D. 1995. BATUBARA DAN GAMBUT. Yogyakarta : Gadjah Mada University Press.
http://ilmubatubara.wordpress.com/
http://id.wikipedia.org/wiki/batubara

http://imambudiraharjo.wordpress.com/mengenal-batubara