Batu bara dan arang sama-sama merupakan material yang kaya karbon. Keduanya sering digunakan sebagai bahan bakar, dan namanya mungkin terdengar mirip. Namun, keduanya berasal dari sumber yang berbeda dan diproduksi dengan cara yang sangat berbeda.
Sederhananya, batu bara adalah fosil kuno yang "ditambang" dari bawah tanah, sedangkan arang dibuat dengan "membakar" bahan tanaman modern.
Artikel ini menjelaskan apa itu batu bara dan arang, bagaimana cara mendapatkannya, jenis-jenis utamanya, aplikasinya, dan perbedaan penting di antara keduanya.
| Perbandingan | Batu bara | Arang |
|---|---|---|
| Sumber dan Pembentukan | A bahan bakar fosil alami terbentuk dari tumbuhan purba melalui proses geologis; tidak dapat diperbarui. | A produk manufaktur Dibuat dengan mengkarbonisasi kayu atau bambu modern pada suhu tinggi; dapat diperbarui jika bersumber secara berkelanjutan. |
| Komposisi dan Pengotor | Terutama karbon, bercampur dengan pengotor mineral seperti belerang, fosfor, tanah, dan batuan | Relatif bersih,bahan kaya karbon dihasilkan melalui karbonisasi suhu tinggi |
| Karakteristik Pembakaran | Menghasilkan panas yang sangat tinggi tetapi dapat melepaskangas yang berbau menyengat dan berbahaya, meninggalkan kesulitankerak dan abu batubara | Memberikan panas yang stabil denganasap dan bau lebih sedikit, meninggalkan cahayaabu kayu |
| Aplikasi Utama | Energi industri skala besar, termasuk pembangkit listrik tenaga termal, pembuatan baja, dan boiler industri | Penggunaan sehari-hari dan komersial, termasuk memanggang, menyeduh teh, memanaskan, dan produksi karbon aktif |
Apa Itu Batu Bara?
Inggris dan Kanada memimpin aliansi global melawan batu bara – BBC News
Batu bara adalah batuan sedimen yang terbentuk secara alami. Batu bara mengandung persentase karbon yang tinggi, bersama dengan hidrogen, oksigen, sulfur, nitrogen, dan materi mineral.
Batu bara bermula dari material tumbuhan di hutan purba dan lahan basah. Ketika tumbuhan mati, mereka terkumpul di lingkungan yang tergenang air. Lumpur dan air melindungi sebagian material ini dari pembusukan sepenuhnya.
Selama jutaan tahun, lapisan sedimen baru menutupi sisa-sisa tumbuhan. Tekanan dan panas secara bertahap mengubah material tersebut menjadi batubara. Proses lambat ini disebut...pembentukan batubara.
Jumlah panas, tekanan, dan waktu yang terlibat menentukan peringkat batubara. Batubara peringkat rendah mengandung lebih banyak kelembapan dan lebih sedikit karbon. Batubara peringkat tinggi umumnya lebih keras, lebih kaya karbon, dan mampu melepaskan lebih banyak energi.
Batu bara adalah sumber energi yang tidak dapat diperbarui. Setelah diekstraksi dan dibakar, batu bara tidak dapat digantikan dalam jangka waktu yang ditentukan oleh manusia.
Penerapan Batubara
Batu bara telah mendukung pembangunan industri selama berabad-abad. Meskipun banyak negara mengurangi ketergantungan mereka padanya, batu bara tetap penting dalam pembangkitan listrik, pembuatan baja, produksi semen, dan manufaktur kimia.
1. Pembangkitan Listrik
Salah satu penggunaan batubara terbesar adalah untuk pembangkit listrik.
Di pembangkit listrik tenaga batu bara, batu bara dibakar untuk memanaskan air. Air tersebut berubah menjadi uap bertekanan tinggi. Uap ini menggerakkan turbin, yang kemudian menggerakkan generator dan menghasilkan listrik.
Batu bara termal biasanya digunakan untuk tujuan ini. Batu bara ini juga disebut batu bara uap.
Pembangkit listrik tenaga batu bara dapat menyediakan listrik yang stabil dalam jangka waktu lama. Namun, pembakaran batu bara melepaskan karbon dioksida, senyawa sulfur, nitrogen oksida, partikel halus, dan polutan lainnya. Pembangkit listrik modern dapat menggunakan filter, penyaring, dan sistem lain untuk mengurangi emisi tersebut.
2. Produksi Baja
Batu bara memainkan peran penting dalam pembuatan baja.
Beberapa jenis batubara bitumen dapat diubah menjadi kokas. Kokas adalah material keras, berpori, dan kaya karbon. Kokas diproduksi dengan memanaskan batubara pada suhu tinggi tanpa oksigen yang cukup untuk pembakaran normal.
Di dalam tanur tinggi, kokas menjalankan beberapa fungsi:
- Ini menghasilkan panas.
- Ini membantu menghilangkan oksigen dari bijih besi.
- Ini menopang material di dalam tungku.
- Ini memasok karbon ke proses pembuatan besi.
Tidak semua batubara cocok untuk produksi kokas. Batubara yang digunakan untuk tujuan ini dikenal sebagai batu bara kokas ataubatubara metalurgi.
3. Pembuatan Semen
Pabrik semen membutuhkan suhu yang sangat tinggi untuk memproses batu kapur dan bahan baku lainnya.
Batu bara dan kokas minyak bumi sering digunakan sebagai bahan bakar tungku. Panas yang dihasilkan memungkinkan terjadinya reaksi kimia dan menghasilkan klinker, bahan utama dalam semen.
Industri semen sedang mengembangkan bahan bakar alternatif, tetapi batu bara masih digunakan di banyak pabrik produksi.
4. Pemanasan Industri
Batu bara digunakan dalam boiler, tungku, kiln, dan sistem pemanas industri lainnya.
Industri dapat menggunakan batu bara untuk menghasilkan uap atau panas proses. Pengguna umum meliputi pabrik batu bata, pabrik kertas, pabrik kimia, fasilitas pengolahan makanan, dan pabrik pengolahan mineral.
Jenis batubara yang tepat bergantung pada peralatan, suhu yang dibutuhkan, biaya bahan bakar, dan ketersediaan lokal.
5. Produksi Kimia
Proyek kimia batubara terbesar di dunia dimulai di Shaanxi – Global Times
Batu bara bukan hanya bahan bakar. Batu bara juga dapat berfungsi sebagai bahan baku industri.
Melalui gasifikasi, batubara dapat diubah menjadi gas sintesis, yang biasa disebut syngas. Syngas terutama mengandung karbon monoksida dan hidrogen. Syngas dapat diproses lebih lanjut untuk menghasilkan:
- Metanol
- Amonia
- Hidrogen
- Gas alam sintetis
- Bahan bakar cair
- Bahan kimia industri lainnya
Tar batubara dan produk sampingan lainnya dari produksi kokas juga dapat digunakan dalam pembuatan bahan kimia.
6. Pemanasan dan Memasak di Rumah
Batu bara masih digunakan untuk pemanasan rumah dan memasak di beberapa wilayah. Batu bara dapat dibakar di kompor rumah tangga, perapian, atau ketel kecil.
Namun, pembakaran batu bara di dalam ruangan dapat menimbulkan risiko kesehatan dan keselamatan yang serius. Ventilasi yang buruk dapat menyebabkan paparan asap atau keracunan karbon monoksida. Karena alasan ini, banyak daerah telah membatasi penggunaan batu bara di rumah tangga.
Jenis-Jenis Utama Batubara
Batubara biasanya diklasifikasikan berdasarkan peringkat. Peringkat menggambarkan tingkat pembentukan batubara dan mencerminkan kandungan karbon, kadar air, kekerasan, dan nilai kalor batubara.
Empat jenis batubara utama adalah lignit, batubara sub-bituminus, batubara bituminus, dan antrasit.
1. Batubara
Lignit adalah batubara dengan peringkat terendah. Batubara ini juga disebut batubara coklat karena seringkali memiliki penampilan berwarna coklat atau coklat tua.
Batubara ini mengandung banyak uap air dan memiliki kandungan karbon yang relatif rendah. Nilai kalornya lebih rendah daripada batubara peringkat lebih tinggi.
Batu bara lignit lunak dan mudah pecah. Karena kandungan airnya yang tinggi membuat transportasi jarak jauh kurang ekonomis, batu bara ini sering digunakan di pembangkit listrik yang terletak di dekat tambang.
Karakteristik utama meliputi:
- Warna cokelat hingga cokelat tua
- Kandungan kelembapan tinggi
- Nilai kalor rendah
- Struktur yang lunak dan rapuh
- Terutama digunakan untuk pembangkitan listrik.
2. Batubara Sub-Bitumen
Batubara sub-bituminus berada di atas lignit dan di bawah batubara bituminus.
Batubara sub-bituminus biasanya lebih gelap dan mengandung lebih sedikit kelembapan daripada lignit. Batubara ini juga memiliki nilai kalor yang lebih tinggi. Banyak pembangkit listrik menggunakan batubara sub-bituminus karena dapat menawarkan keseimbangan yang bermanfaat antara keluaran energi dan kandungan sulfur.
Karakteristik utama meliputi:
- Warna cokelat tua hingga hitam
- Kadar air sedang
- Nilai kalor lebih tinggi daripada lignit
- Seringkali memiliki kandungan sulfur yang lebih rendah daripada beberapa batubara bitumen.
- Terutama digunakan dalam pembangkit listrik
3. Batubara Bituminus
Batubara bitumen adalah salah satu jenis batubara yang paling banyak digunakan. Batubara ini berwarna hitam, relatif padat, dan mengandung lebih banyak karbon daripada lignit atau batubara sub-bitumen.
Batubara ini memiliki nilai kalor sedang hingga tinggi. Batubara ini umumnya digunakan untuk pembangkit listrik, pemanasan industri, produksi semen, dan pembuatan baja.
Beberapa batubara bitumen memiliki sifat yang tepat untuk pembuatan kokas. Sifat-sifat ini meliputi fluiditas, kekuatan, dan komposisi kimia yang sesuai.
Karakteristik utama meliputi:
- Warna hitam
- Kandungan karbon sedang hingga tinggi
- Nilai kalor yang baik
- Beragam aplikasi industri
- Jenis bijih tertentu dapat menghasilkan kokas metalurgi.
4. Antrasit
Antrasit adalah batubara dengan peringkat tertinggi. Batubara ini keras, mengkilap, dan kaya akan karbon.
Batubara antrasit mengandung lebih sedikit kelembapan dan zat mudah menguap dibandingkan jenis batubara lainnya. Antrasit terbakar dengan nyala api yang panas dan menghasilkan lebih sedikit asap daripada banyak batubara kelas bawah. Namun, batubara ini mungkin lebih sulit dinyalakan.
Antrasit digunakan untuk pemanasan, proses industri tertentu, media filtrasi, dan beberapa aplikasi metalurgi.
Karakteristik utama meliputi:
- Tampilan keras dan mengkilap
- Kandungan karbon tetap yang tinggi
- Zat mudah menguap rendah
- Nilai kalor tinggi
- Pembakarannya lebih bersih daripada banyak jenis batubara lainnya.
Cara Lain untuk Mengklasifikasikan Batubara
Batu bara juga dapat diklasifikasikan berdasarkan tujuan penggunaannya.
Batubara Termal
Batubara termal dibakar untuk menghasilkan panas atau listrik. Batubara sub-bituminus dan batubara bituminus umumnya digunakan sebagai batubara termal.
Batubara Kokas
Batubara kokas diolah menjadi kokas untuk produksi baja. Batubara ini harus memiliki sifat fisik dan kimia tertentu. Batubara termal biasa tidak selalu dapat digunakan sebagai pengganti.
Batubara Bubuk Injeksi Batubara
Batubara injeksi bubuk, atau PCI, adalah batubara yang digiling halus dan disuntikkan ke dalam tanur tinggi. Batubara ini dapat menggantikan sebagian kokas yang dibutuhkan selama produksi besi.
Bagaimana Batu Bara Ditambang?
Penambangan batubara adalah proses mengekstraksi batubara dari endapan bawah tanah. Metode penambangan bergantung pada kedalaman, ketebalan, bentuk, lokasi, dan geologi lapisan batubara.
Dua pendekatan utama adalah penambangan permukaan dan penambangan bawah tanah.
Penambangan Batubara Permukaan
Penambangan permukaan digunakan ketika lapisan batubara relatif dekat dengan permukaan tanah.
Sebelum batubara dapat ditambang, para pekerja membersihkan lokasi dan menyingkirkan lapisan tanah dan batuan bagian atas. Material penutup ini dikenal sebagai lapisan penutup atas (overburden).
Setelah lapisan batubara terbuka, ekskavator, dragline, loader, dan truk akan mengangkat dan mengangkut batubara tersebut.
Metode Penambangan Permukaan Umum
Penambangan Terbuka
Penambangan terbuka menciptakan galian besar dengan serangkaian teras atau anak tangga. Metode ini cocok untuk endapan batubara yang luas di dekat permukaan.
Penambangan Terbuka
Dalam penambangan terbuka, lapisan tanah dan batuan yang panjang disingkirkan untuk mengekspos lapisan batubara. Setelah satu lapisan ditambang, material dari lapisan berikutnya dapat digunakan untuk mengisi galian sebelumnya.
Penghapusan Puncak Gunung
Metode ini menghilangkan batuan dari puncak gunung atau punggung bukit untuk mencapai lapisan batubara di bawahnya. Metode ini dapat menghasilkan perubahan besar pada bentang alam dan sangat kontroversial karena dampaknya terhadap lingkungan.
Keuntungan Penambangan Permukaan
Penambangan permukaan biasanya menawarkan beberapa keunggulan operasional:
- Pemulihan batubara yang lebih tinggi
- Biaya produksi lebih rendah
- Penggunaan mesin besar yang lebih mudah
- Akses yang lebih mudah ke lapisan batubara
- Mengurangi risiko keselamatan di bawah tanah
Namun, hal ini dapat mengganggu area lahan yang luas. Debu, kebisingan, polusi air, erosi tanah, dan kerusakan habitat harus dikelola dengan hati-hati.
Penambangan Batubara Bawah Tanah
Penambangan bawah tanah digunakan ketika endapan batubara terlalu dalam untuk penambangan permukaan yang ekonomis.
Para pekerja dan peralatan mencapai batubara melalui lubang tambang, lereng, atau terowongan. Sistem ventilasi memasok udara segar dan menghilangkan metana, debu batubara, panas, dan gas buang.
Penambangan bawah tanah lebih kompleks daripada penambangan permukaan. Penambangan bawah tanah juga menghadirkan risiko seperti runtuhnya atap, kebakaran, ledakan, banjir, paparan debu, dan kecelakaan peralatan.
Metode Penambangan Bawah Tanah Umum
Penambangan Ruang dan Pilar
Dalam penambangan ruang dan pilar, penambang mengekstrak batu bara dari jaringan ruangan bawah tanah. Sebagian batu bara dibiarkan di tempatnya sebagai pilar untuk menopang atap tambang.
Beberapa pilar mungkin akan dihilangkan kemudian selama penambangan mundur. Hal ini memungkinkan lebih banyak batubara yang dapat diambil, tetapi membutuhkan kontrol ketat terhadap stabilitas atap.
Penambangan Longwall
Penambangan longwall menggunakan peralatan pemotong bertenaga untuk menambang batu bara di sepanjang jalur kerja yang panjang.
Penyangga hidrolik menahan atap di dekat mesin pemotong. Saat peralatan bergerak maju, atap di belakang penyangga dibiarkan runtuh secara terkontrol.
Penambangan longwall dapat mencapai tingkat produksi yang tinggi. Namun, metode ini juga membutuhkan investasi besar dan perencanaan geologi yang cermat.
Pengolahan Batubara Setelah Penambangan
Batubara yang baru ditambang sering kali mengandung batuan, tanah, mineral yang mengandung sulfur, dan kotoran lainnya. Batubara tersebut mungkin perlu diproses sebelum dijual.
Langkah-langkah pemrosesan tipikal meliputi:
- Penumpasan: Potongan-potongan besar dikecilkan hingga ukuran yang sesuai.
- Penyaringan: Batu bara dipisahkan berdasarkan ukuran yang berbeda.
- Pencucian: Perbedaan kepadatan digunakan untuk menghilangkan batuan dan material mineral.
- Pengeringan air: Air berlebih dihilangkan setelah pencucian.
- Pencampuran: Berbagai jenis batubara dicampur untuk memenuhi kebutuhan pelanggan.
- Penyimpanan dan pengangkutan: Batubara yang sudah jadi disimpan dan kemudian diangkut dengan truk, kereta api, tongkang, atau kapal.
Pengolahan batubara dapat meningkatkan kualitas bahan bakar dan mengurangi abu. Meskipun tidak dapat menghilangkan semua polutan, pengolahan batubara dapat membuat batubara lebih sesuai untuk aplikasi tertentu.
Apa Itu Arang?
Arang adalah material ringan dan kaya karbon yang terbuat dari biomassa.
Kayu adalah bahan baku yang paling umum. Bambu, tempurung kelapa, kulit kacang, limbah pertanian, dan bahan tanaman lainnya juga dapat digunakan.
Arang tidak terbentuk secara alami di bawah tanah seperti batubara. Arang diproduksi dengan memanaskan biomassa dalam lingkungan dengan sedikit atau tanpa oksigen. Proses ini menghilangkan sebagian besar air dan zat mudah menguap dari bahan mentah.
Padatan yang tersisa mengandung proporsi karbon yang tinggi. Lebih mudah diangkut daripada kayu segar dan dapat terbakar pada suhu yang lebih tinggi dan lebih stabil.
Produksi arang dapat memakan waktu beberapa jam atau beberapa hari. Lamanya waktu bergantung pada bahan baku, peralatan, suhu, dan kualitas produk yang dibutuhkan.
Penerapan Arang
Arang memiliki banyak kegunaan di bidang rumah tangga, komersial, industri, dan lingkungan.
1. Memasak dan Memanggang
Memasak adalah salah satu penggunaan arang yang paling terkenal.
Arang batangan dan briket arang umumnya digunakan dalam panggangan, oven, dan kompor masak tradisional. Setelah menyala sepenuhnya, arang dapat memberikan panas yang stabil dalam jangka waktu yang lama.
Arang batangan dapat mencapai suhu tinggi dengan cepat. Briket biasanya menawarkan bentuk yang lebih merata dan pembakaran yang lebih mudah diprediksi.
Hanya arang yang dibuat dan disetujui untuk memasak yang boleh digunakan dengan makanan. Kayu olahan, kayu yang dicat, atau arang yang mengandung bahan tambahan yang tidak sesuai dapat melepaskan zat berbahaya.
2. Pemanasan Rumah Tangga
Arang digunakan untuk pemanasan di rumah, bengkel, restoran, dan usaha kecil.
Produk ini ringkas dan mudah disimpan. Selain itu, produk ini menghasilkan asap yang lebih sedikit terlihat dibandingkan kayu bakar mentah jika dikarbonisasi dengan benar.
Namun, membakar arang di dalam ruangan berbahaya tanpa ventilasi yang memadai. Arang menghasilkan karbon monoksida, yang tidak berwarna dan tidak berbau. Paparan karbon monoksida dapat menyebabkan keracunan parah atau kematian.
3. Metalurgi dan Pengolahan Logam
Arang memiliki sejarah panjang dalam produksi logam.
Sebelum kokas tersedia secara luas, arang merupakan bahan bakar utama untuk peleburan besi. Arang menyediakan panas dan karbon. Para pandai besi juga menggunakannya di bengkel tempa.
Saat ini, arang masih digunakan dalam operasi metalurgi tertentu. Di beberapa negara, arang terbarukan digunakan dalam produksi besi kasar, silikon, dan ferroalloy.
4. Produksi Karbon Aktif
Jalur Produksi Karbon Aktif
Arang dapat diproses lebih lanjut untuk menghasilkan karbon aktif, yang juga disebut arang aktif.
Selama proses aktivasi, arang mengembangkan luas permukaan internal yang besar dan jaringan pori-pori kecil. Pori-pori ini dapat memerangkap gas, bau, warna, dan zat terlarut tertentu melalui adsorpsi.
Karbon aktif digunakan dalam:
- Filter air minum
- Pengolahan air limbah
- Sistem pemurnian udara
- Pengolahan gas industri
- Pengolahan makanan dan minuman
- Pemulihan emas
- Pemurnian kimiawi
- Perawatan medis tertentu
Karbon aktif tidak sama dengan arang barbekyu biasa. Kedua produk tersebut diproduksi dan diuji untuk tujuan yang berbeda.
5. Pertanian dan Perbaikan Tanah
Arang jenis tertentu yang disebut biochar dapat ditambahkan ke tanah.
Biochar dapat membantu memperbaiki struktur tanah, retensi air, dan pengelolaan unsur hara. Efeknya bergantung pada bahan baku, suhu produksi, kondisi tanah, iklim, dan metode aplikasi.
Biochar juga dapat menyimpan karbon stabil di dalam tanah. Karena alasan ini, biochar sedang dipelajari sebagai alat untuk pengelolaan karbon dan pertanian berkelanjutan.
6. Seni dan Menggambar
Seniman menggunakan arang untuk membuat sketsa dan gambar jadi.
Arang untuk menggambar dapat dibuat dari pohon willow, tanaman merambat, atau bubuk arang yang dipadatkan. Arang ini menghasilkan goresan hitam pekat dan dapat menghasilkan bayangan lembut maupun garis yang tegas.
Arang seniman berbeda dari arang bahan bakar. Arang seniman diproduksi untuk memberikan tekstur dan kualitas gambar yang konsisten.
7. Pengendalian Bau dan Kelembapan
Beberapa produk arang digunakan untuk menyerap bau atau membantu mengatur kelembapan di ruang tertutup.
Benda-benda ini dapat ditempatkan di lemari pakaian, sepatu, kendaraan, lemari es, atau ruangan. Arang bambu umumnya dipasarkan untuk tujuan ini.
Kinerja sebenarnya bergantung pada struktur pori arang, luas permukaan, jumlah, dan kondisi paparan.
Jenis-Jenis Utama Arang
Arang dapat diklasifikasikan berdasarkan bahan mentah, bentuk, metode pembuatan, dan aplikasi akhirnya.
1. Arang Bongkahan
Arang batangan dibuat dengan mengkarbonisasi potongan-potongan kayu alami.
Bentuk dan serat kayu aslinya masih terjaga. Potongan-potongannya tidak beraturan ukurannya dan mungkin terbakar dengan kecepatan yang berbeda.
Arang batangan biasanya cepat menyala dan mencapai suhu tinggi. Selain itu, arang ini mengandung lebih sedikit bahan pengikat dibandingkan kebanyakan briket.
Penggunaan umum meliputi:
- Memasak barbekyu
- Restoran yang memanggang
- Oven tradisional
- Pandai besi
- Pemanasan industri skala kecil
2. Briket Arang
Briket arang diproduksi dari bubuk arang atau partikel arang kecil.
Bahan tersebut dicampur dengan bahan pengikat dan dikompresi menjadi bentuk yang seragam. Tergantung pada produknya, bahan lain dapat ditambahkan untuk mengontrol penyalaan, pembentukan abu, atau kecepatan pembakaran.
Briket biasanya terbakar lebih merata daripada arang batangan. Ukurannya yang seragam juga membuatnya lebih mudah dikemas, disimpan, dan diangkut.
Bentuk umum meliputi:
- Briket berbentuk bantal
- Briket heksagonal
- Briket berbentuk kubus
- Briket bundar
- Briket berbentuk batang
3. Arang Kayu Keras
Arang kayu keras dibuat dari jenis kayu padat seperti kayu ek, kayu beech, kayu maple, atau kayu buah-buahan.
Minyak ini sering dihargai karena waktu pembakarannya yang lama dan suhunya yang tinggi. Minyak ini banyak digunakan untuk memanggang, restoran, dan proses industri tertentu.
Kinerja pastinya bergantung pada jenis kayu dan proses karbonisasi.
4. Arang Bambu
Arang bambu diproduksi dari batang bambu, cabang, atau limbah pengolahan bambu.
Bambu tumbuh dengan cepat, yang menjadikannya bahan baku arang yang menarik di daerah yang sesuai. Bahan jadi dapat digunakan sebagai bahan bakar atau diolah menjadi produk untuk penyaringan, pengendalian bau, pengaturan kelembaban, dan perbaikan tanah.
5. Arang Tempurung Kelapa
Arang tempurung kelapa diproduksi dari tempurung kelapa yang dibuang.
Arang tempurung kelapa keras, padat, dan biasanya memiliki kadar abu yang rendah. Arang ini dapat terbakar dalam waktu lama. Arang tempurung kelapa umumnya digunakan untuk membuat briket barbekyu, arang hookah, dan karbon aktif.
Penggunaannya juga menciptakan nilai tambah dari produk sampingan pertanian.
6. Arang Aktif
Arang aktif telah diolah untuk menciptakan struktur yang sangat berpori.
Bahan ini dapat diproduksi dari kayu, tempurung kelapa, batu bara, gambut, atau bahan kaya karbon lainnya. Aktivasi biasanya dilakukan dengan uap, karbon dioksida, atau bahan kimia tertentu.
Arang aktif terutama digunakan untuk adsorpsi dan pemurnian. Biasanya tidak dimaksudkan sebagai bahan bakar untuk memasak.
7. Biochar
Biochar adalah arang yang diproduksi terutama untuk aplikasi pada tanah dan pengelolaan lingkungan.
Proses manufaktur dikendalikan untuk menciptakan material kaya karbon yang stabil. Biochar berkualitas baik juga harus diuji terhadap kontaminan yang tidak diinginkan sebelum digunakan di bidang pertanian.
8. Arang Ekstrusi
Arang ekstrusi dibuat dengan cara menekan biomassa yang telah digiling atau bubuk arang menjadi bentuk balok, batang, atau heksagonal.
Beberapa produk dibentuk dari biomassa mentah lalu dikarbonisasi. Produk lainnya dibuat dengan menekan material yang telah dikarbonisasi.
Arang ekstrusi seringkali memiliki lubang di tengahnya. Ini meningkatkan aliran udara dan membantu produk terbakar secara merata.
Bagaimana Arang Diproduksi?
Arang dibuat melalui proses...karbonisasi, yang merupakan salah satu bentuk pirolisis.
Selama proses ini, biomassa dipanaskan dengan pasokan oksigen yang terbatas. Material tersebut tidak terbakar sepenuhnya. Sebaliknya, panas memecahnya menjadi arang, gas, uap, tar, dan cairan lainnya.
Proses produksi dasar meliputi beberapa tahapan.
1. Pemilihan Bahan Baku
Produsen memilih bahan baku yang sesuai.
Opsi umum meliputi:
- Kayu keras
- Kayu lunak
- Bambu
- Cangkang kelapa
- Kulit kacang
- Serbuk gergaji
- Serpihan kayu
- Sisa-sisa pertanian
Bahan baku memengaruhi kepadatan arang, kadar abu, kekuatan, struktur pori, waktu pembakaran, dan penggunaan akhir.
Bahan baku yang bersih sangat penting. Kayu yang dicat, diberi perlakuan kimia, atau terkontaminasi tidak boleh digunakan untuk arang masak.
2. Pengeringan
Biomassa segar mengandung air. Terlalu banyak kelembapan memperlambat proses dan meningkatkan konsumsi energi.
Oleh karena itu, bahan baku dikeringkan dengan udara atau dikeringkan secara mekanis sebelum dikarbonisasi. Tingkat kelembapan yang konsisten dapat meningkatkan efisiensi produksi dan kualitas produk.
3. Pemanasan
Bahan yang telah dikeringkan ditempatkan di dalam tungku, retort, oven, atau ruang karbonisasi.
Kemudian kayu dipanaskan sementara oksigen dibatasi. Beberapa sistem membakar sebagian kayu untuk menghasilkan panas. Sistem modern dapat mengumpulkan dan menggunakan kembali gas yang dilepaskan selama proses karbonisasi.
4. Karbonisasi
Saat suhu meningkat, air dan senyawa volatil meninggalkan biomassa.
Material tersebut secara bertahap menjadi lebih gelap dan lebih kaya akan karbon. Suhu proses sangat berpengaruh pada produk akhir. Suhu yang lebih tinggi umumnya mengurangi zat volatil dan meningkatkan kandungan karbon tetap.
Pengendalian suhu yang cermat sangat penting. Jika terlalu banyak oksigen masuk ke dalam ruang pembakaran, material tersebut dapat terbakar menjadi abu alih-alih menjadi arang.
5. Pendinginan
Arang segar tetap sangat panas dan dapat terbakar saat terkena udara.
Proses pendinginan harus dilakukan dalam lingkungan tertutup atau terkontrol. Tahap ini tidak dapat dipercepat. Pendinginan yang tidak tepat dapat menyebabkan kebakaran dan mengurangi hasil akhir.
6. Penghancuran, Penyaringan, dan Pembentukan
Arang batangan dapat disaring dan dibagi menjadi berbagai ukuran.
Untuk memproduksi briket, potongan arang yang lebih kecil dan bubuk arang dihancurkan, dicampur dengan bahan pengikat, dan dipadatkan. Briket yang sudah terbentuk kemudian dikeringkan sebelum dikemas.
7. Inspeksi Mutu dan Pengemasan
Arang jadi dapat diuji untuk:
- Kelembapan
- Karbon tetap
- Zat mudah menguap
- Kandungan abu
- Nilai kalori
- Kepadatan
- Kekuatan mekanik
- Waktu pembakaran
- Distribusi ukuran
Spesifikasi yang dibutuhkan bergantung pada apakah arang tersebut akan digunakan untuk memasak, pemanasan, metalurgi, penyaringan, atau pertanian.
Sistem Produksi Arang Umum
Teknologi yang berbeda menawarkan tingkat kontrol, efisiensi, dan kinerja lingkungan yang berbeda pula.
Tungku Tanah Tradisional
Kayu ditumpuk dan ditutupi dengan tanah sebelum perlahan-lahan dikarbonisasi.
Metode ini membutuhkan sedikit peralatan, tetapi sulit dikendalikan. Metode ini dapat menghasilkan asap tebal, arang yang tidak merata, dan hasil produk yang rendah.
Tungku Bata
Tungku bata menawarkan kontrol yang lebih baik dan dapat digunakan berulang kali. Tungku ini umum digunakan dalam produksi arang komersial.
Efisiensi mereka bergantung pada desain tungku, pengalaman operator, aliran udara, dan manajemen panas.
Tungku Logam
Tungku logam portabel dapat dipindahkan dekat dengan sumber bahan baku. Tungku ini lebih cepat daripada banyak sistem tradisional dan memberikan kontrol yang lebih baik.
Kapasitasnya mungkin lebih rendah daripada kapasitas instalasi tetap berskala besar.
Sistem Retort
Retort memanaskan biomassa di dalam ruang terkontrol.
Retort modern dapat memulihkan atau membakar gas yang dilepaskan untuk memasok sebagian panas yang dibutuhkan. Hal ini dapat meningkatkan efisiensi dan mengurangi asap. Selain itu, retort modern juga menghasilkan kualitas arang yang lebih konsisten.
Batu Bara vs. Arang: Apa Perbedaannya?
Batu bara dan arang sama-sama kaya akan karbon, tetapi keduanya tidak boleh dianggap sebagai bahan yang sama. Perbedaan utama di antara keduanya dapat dijelaskan melalui poin-poin berikut.
1. Sumber
Batu bara berasal dari materi tumbuhan purba yang terkubur di bawah tanah.
Arang berasal dari biomassa modern seperti kayu, bambu, tempurung kelapa, atau sisa-sisa pertanian.
Batu bara ditambang. Arang diproduksi.
2. Proses Pembentukan
Batu bara terbentuk secara alami melalui panas, tekanan, dan perubahan geologis. Proses ini memakan waktu jutaan tahun.
Arang diproduksi dengan memanaskan biomassa dalam lingkungan dengan kadar oksigen rendah. Tergantung pada peralatannya, produksi dapat memakan waktu beberapa jam atau beberapa hari.
3. Keterbaruan
Batu bara adalah sumber daya fosil yang tidak dapat diperbarui. Cadangannya terbatas.
Arang dapat diperbarui jika dibuat dari hutan yang dikelola secara bertanggung jawab, bambu yang tumbuh cepat, atau limbah pertanian. Namun, hal itu tidak secara otomatis berkelanjutan. Produksi arang masih dapat berkontribusi pada deforestasi jika bahan bakunya berasal dari sumber yang buruk.
4. Penampilan Fisik
Batu bara biasanya merupakan batuan padat. Warnanya dapat berkisar dari cokelat hingga hitam mengkilap.
Arang umumnya lebih ringan dan lebih berpori. Arang kayu sering kali mempertahankan struktur kayu asli yang terlihat.
5. Kandungan Karbon dan Kelembapan
Kualitas batubara sangat bervariasi tergantung pada peringkatnya. Lignit mengandung kadar air yang tinggi, sedangkan antrasit mengandung lebih banyak karbon tetap.
Arang yang diproduksi dengan benar memiliki kadar air dan zat mudah menguap yang jauh lebih rendah daripada kayu mentah. Kandungan karbonnya yang tepat bergantung pada bahan baku dan suhu karbonisasi.
Tidak ada aturan tunggal yang menyatakan bahwa semua arang mengandung lebih banyak karbon daripada semua batubara. Hasilnya bergantung pada peringkat batubara dan kualitas arang tertentu.
6. Penyalaan dan Perilaku Pembakaran
Arang biasanya lebih mudah dinyalakan daripada antrasit dan beberapa jenis batubara berkualitas tinggi lainnya. Setelah menyala sepenuhnya, arang dapat menghasilkan panas yang bersih dan stabil.
Perilaku pembakaran batubara bervariasi tergantung jenisnya. Beberapa jenis batubara menghasilkan lebih banyak asap, emisi sulfur, abu, dan jelaga. Batubara dengan peringkat lebih tinggi umumnya terbakar berbeda dari lignit atau batubara sub-bituminus.
Kedua bahan bakar tersebut dapat menghasilkan karbon monoksida. Keduanya tidak boleh dibakar di ruang tertutup tanpa ventilasi yang memadai.
7. Abu dan Belerang
Batu bara seringkali mengandung lebih banyak mineral dan sulfur daripada arang kayu. Bahan-bahan ini tetap berupa abu atau membentuk emisi selama pembakaran.
Arang berkualitas tinggi dapat memiliki kadar abu dan sulfur yang relatif rendah. Hasil sebenarnya bergantung pada bahan baku, kontaminasi tanah, bahan tambahan, dan proses produksi.
Briket arang dapat menghasilkan lebih banyak abu daripada arang batangan alami jika ditambahkan bahan pengisi mineral.
8. Aplikasi Utama
Batu bara terutama digunakan untuk:
- Pembangkitan listrik
- Produksi baja
- Pembuatan semen
- Ketel uap industri
- Produksi kimia
Arang terutama digunakan untuk:
- Memanggang dan memasak
- Pemanasan skala kecil
- Pengerjaan logam
- Produksi karbon aktif
- Perbaikan tanah
- Bahan-bahan seni
Penerapannya mungkin tumpang tindih, tetapi tidak selalu dapat saling menggantikan.
9. Dampak Lingkungan
Penambangan batu bara dapat mengganggu lahan, memengaruhi sistem air, menciptakan debu, dan melepaskan metana. Pembakaran batu bara juga menghasilkan karbon dioksida dan polutan udara dalam jumlah besar.
Arang dapat memiliki dampak karbon fosil yang lebih kecil jika berasal dari biomassa berkelanjutan. Namun, tungku pembakaran yang tidak efisien dapat melepaskan asap, metana, karbon monoksida, dan gas lainnya. Pemanenan yang tidak berkelanjutan juga dapat merusak hutan dan ekosistem lokal.
Kinerja lingkungan dari arang sangat bergantung pada dari mana biomassa tersebut berasal dan bagaimana biomassa tersebut diproduksi.
10. Penyimpanan dan Keamanan
Tumpukan batubara dapat menghasilkan debu dan dapat memanas akibat oksidasi. Tumpukan besar memerlukan pengelolaan suhu, kelembapan, dan api yang cermat.
Arang juga mampu memanas sendiri, terutama ketika masih baru, hangat, atau ventilasinya buruk. Arang harus benar-benar dingin sebelum disimpan dan diangkut.
Kedua bahan tersebut harus dijaga agar tetap kering dan jauh dari sumber api.
Tabel Perbandingan Cepat
| Fitur | Batu bara | Arang |
|---|---|---|
| Bahan dasar | Batuan alami yang kaya karbon | Biomassa yang dikarbonisasi |
| Sumber utama | Vegetasi purba yang terkubur | Kayu, bambu, cangkang, atau limbah tanaman |
| Bagaimana cara mendapatkannya? | Diekstraksi dengan penambangan | Diproduksi melalui karbonisasi |
| Waktu pembentukan | Jutaan tahun | Jam atau hari |
| Keterbaruan | Tidak terbarukan | Berpotensi terbarukan |
| Berat dan struktur | Biasanya padat dan seperti batu | Biasanya ringan dan berpori |
| Jenis utama | Lignit, sub-bituminus, bituminus, antrasit | Bongkahan, briket, bambu, tempurung kelapa, arang aktif, biochar |
| Penggunaan utama | Listrik, baja, semen, bahan kimia | Memasak, pemanasan, pemurnian, pertanian, pengerjaan logam |
| Kekhawatiran umum | Kerusakan akibat penambangan dan emisi karbon fosil | Penggundulan hutan dan produksi yang tidak efisien |
| Keamanan dalam ruangan | Dapat menghasilkan karbon monoksida | Dapat menghasilkan karbon monoksida |
Kesimpulan
Batu bara dan arang memiliki satu kesamaan penting: keduanya mengandung sejumlah besar karbon. Selain itu, keduanya merupakan material yang sangat berbeda.
Batu bara adalah bahan bakar fosil yang terbentuk di bawah tanah selama jutaan tahun. Batu bara diekstraksi melalui penambangan permukaan atau bawah tanah. Aplikasi utamanya meliputi pembangkit listrik, pembuatan baja, produksi semen, dan pemanasan industri.
Arang diproduksi dari kayu dan bahan tanaman lainnya. Prosesnya adalah karbonisasi dengan oksigen terbatas. Kegunaannya beragam, mulai dari memasak dan pengolahan logam hingga pengolahan air dan perbaikan tanah.
Pilihan antara batu bara dan arang bergantung pada aplikasinya. Kualitas bahan bakar, biaya, ketersediaan, emisi, keamanan, dan sumber bahan baku semuanya harus dipertimbangkan. Yang terpenting, kedua kata tersebut tidak boleh digunakan seolah-olah menggambarkan produk yang sama.