Batubara: dari rawa gambut hingga menjadi sumber energi

Batubara merupakan salah satu sumber energi terpenting yang kita miliki saat ini. Pembentukan batubara dapat memakan waktu jutaan tahun lamanya dan membutuhkan kondisi-kondisi tertentu dalam prosesnya, termasuk iklim, geologi regional, dan kondisi kondisi lainnya. Artikel ini akan membahas bagaimana batubara terbentuk dari hanya berupa rawa-rawa gambut, hingga wujud akhirnya, yaitu batubara lignit, sub-bituminus, bituminus, dan antrasit.

Pendahuluan

Batubara adalah batuan sedimen berwarna coklat/hitam yang sebagian besar terdiri dari karbon yang sering digunakan sebagai sumber energi. Batubara adalah salah satu bentuk bahan bakar fosil tak terbarukan yang dibakar dan digunakan untuk menghasilkan panas atau listrik untuk menghidupkan dunia.

Keberadaannya yang melimpah dan harganya yang relatif murah menjadikan batu bara sebagai sumber energi yang vital bagi banyak negara di dunia. Saat ini, batu bara menyumbang 27% dari total sumber energi dunia. Persentasenya bahkan lebih tinggi untuk pembangkit tenaga listrik karena batu bara menghasilkan 36,7% listrik dunia. Selain itu, batu bara juga digunakan dalam produksi coke, bahan bakar yang digunakan dalam industri besi dan baja, serta peleburan logam.

Terlepas dari berbagai manfaatnya, penggunaan batu bara memiliki dampak negatif yang signifikan terhadap lingkungan, termasuk polusi udara dan emisi gas rumah kaca. Karena dampak negatif ini, banyak negara secara aktif berupaya untuk menghentikan penggunaan batu bara dan beralih ke bentuk energi yang lebih bersih.

Sumber: Our World in Data

Batu bara diproduksi di banyak negara di seluruh dunia. Beberapa negara penghasil batu bara terbesar adalah Cina, India, Indonesia, Amerika Serikat, dan Australia. Negara-negara ini bersama-sama menyumbang hampir 80% dari produksi batu bara dunia. Negara-negara penghasil batu bara terbesar lainnya mencakup Rusia, Afrika Selatan, Jerman, dan Polandia. Meskipun jumlah batu bara yang diproduksi oleh suatu negara dapat sangat bervariasi dari tahun ke tahun tergantung pada faktor-faktor seperti permintaan domestik, harga internasional, dan kebijakan pemerintah, produksi batu bara selalu mengalami peningkatan yang signifikan sejak Revolusi Industri pada abad ke-18.

Rawa-rawa lahan gambut sebagai sumber batu bara

Sama halnya dengan pembentukan minyak dan gas, batu bara juga terbentuk dari bahan organik yang tertimbun di masa lampau. Batu bara merupakan bahan bakar fosil yang terbentuk dari sisa-sisa tumbuhan purba yang mati jutaan tahun yang lalu dan tertimbun oleh endapan. Proses pembentukan batu bara dimulai dengan akumulasi sisa-sisa tumbuhan.

Selama zaman karbon, yang terjadi sekitar 360 hingga 286 juta tahun yang lalu, rawa-rawa yang luas menutupi bumi. Rawa-rawa ini merupakan rumah bagi berbagai macam tanaman, termasuk pakis, paku-pakuan, dan lumut. Ketika tanaman-tanaman ini mati, sisa-sisa mereka terakumulasi di lantai hutan. Lingkungan air rawa yang tergenang selama era tersebut menciptakan defisit oksigen sehingga oksidasi sempurna dari sisa-sisa tanaman sulit untuk terjadi.

Akumulasi bahan tanaman yang terurai sebagian ini menciptakan lapisan gambut. Seiring berjalannya waktu, sedimen dari sungai dan aliran air mengubur gambut. Energi panas serta tekanan dari lapisan di atasnya menyebabkan perubahan kimiawi dan fisika pada sisa-sisa tanaman. Dengan tekanan dari penumpukan sedimen di atasnya, lapisan gambut secara perlahan berubah menjadi lapisan lignit.

Coalification: dari Lignit menjadi Antrasit

Seiring berjalannya waktu, panas dan tekanan menyebabkan sisa-sisa tanaman berubah menjadi berbagai jenis batu bara. Proses ini disebut coalification. Sisa-sisa tanaman, yang awalnya berupa gambut, pertama-tama diubah menjadi lignit, kemudian batubara sub-bituminus, batubara bituminus, dan akhirnya antrasit. Tahapan pembentukan batu bara yang berbeda ini menghasilkan sifat yang berbeda, seperti kandungan energi dan kandungan karbon. Semakin besar kandungan karbonnya juga berarti semakin efisien kinerjanya sebagai sumber bahan bakar.

Sumber: Essentials of Geology, Pearson

Tahap pertama dari pembentukan batu bara adalah pembentukan lignit. Lignit adalah batubara peringkat rendah yang memiliki kadar air yang tinggi dan kandungan energi yang rendah. Biasanya berwarna coklat atau hitam dan sering disebut sebagai batubara coklat lunak. Lignit memiliki kandungan karbon yang rendah, antara 25-35%, dan komposisi kimia utamanya adalah selulosa, lignin, dan mineral. Lignit dianggap sebagai bentuk batubara termuda.
Tahap selanjutnya dari coalification adalah pembentukan batubara sub-bituminus. Batubara sub-bituminus memiliki kandungan energi yang lebih tinggi dan kadar air yang lebih rendah daripada lignit. Biasanya berwarna hitam dan sebagian besar kusam. Semakin banyak lapisan sedimen yang menciptakan lebih banyak tekanan dari atas, kandungan air merembes keluar sehingga batubara menjadi lebih keras dan memiliki lebih banyak kandungan karbon. Batubara sub-bituminus memiliki kandungan karbon antara 35-45%.
Tahap ketiga dari proses coalification adalah pembentukan batubara bituminus. Batubara bituminus memiliki nilai kalor yang tinggi dibandingkan dengan batubara lignit dan sub-bituminus. Biasanya berwarna hitam dan terlihat mengkilap. Batubara bituminus digunakan untuk pembangkit listrik, produksi baja, dan sebagai bahan bakar untuk proses industri karena nilai kalorinya yang tinggi. Batubara bituminus memiliki kandungan karbon antara 45-86%.
Tahap akhir dari pembatubaraan adalah pembentukan antrasit. Antrasit biasanya berwarna hitam, keras, batubara mengkilap yang memiliki kandungan energi tertinggi dan kadar air dan volatil terendah dari semua jenis batubara. Sementara batubara lignit, sub-bituminus, dan bituminus adalah bentuk batuan sedimen, antrasit sebagian besar dianggap sebagai batuan metamorf. Ketika lapisan batubara sedimen mengalami deformasi lapisan seperti pelipatan, panas dan tekanan menyebabkan pemadatan lebih lanjut dan hilangnya kandungan air dan volatil darinya. Hal ini menghasilkan batu bara yang memiliki kandungan karbon tertinggi dengan lebih dari 86%. Hal ini menjadikan antrasit sebagai batu bara yang paling bersih untuk dibakar.

Metamorfisme dalam pembentukan batubara

Sebagai salah satu bentuk batuan sedimen, batubara mengalami proses yang sama dengan proses pembentukan batuan sedimen. Hal ini termasuk proses penguburan dan litifikasi yang membentuk batubara. Penguburan mendorong diagenesis terjadi dalam proses pembentukan batubara yang terjadi ketika sisa-sisa tumbuhan berubah menjadi gambut pada lingkungan tertentu. Lingkungan yang miskin oksigen menciptakan perubahan kimiawi pada sisa-sisa tumbuhan. Pemadatan material juga terjadi pada pembentukan batubara ketika lignit berubah menjadi batubara sub-bituminus, dan kemudian menjadi batubara bituminus karena tekanan dari atas. Proses-proses ini menunjukkan kemiripan dengan pembentukan batuan sedimen lainnya seperti batu kapur dan batu pasir.

Antrasit merupakan jenis batubara yang istimewa karena lebih dianggap sebagai batuan metamorf. Metamorfisme terjadi pada lapisan batubara ketika deformasi yang terjadi kerak bumi memberikan tekanan pada lapisan ini. Deformasi pada lapisan batubara memadatkan struktur batuan, dan mengubah batubara bitumen menjadi antrasit. Mekanisme penambahan tekanan ini mirip dengan bagaimana batuan metamorf lainnya terbentuk, seperti ketika shale berubah menjadi slate.

Referensi: