i TOMOGRAFI RESISTIVITAS LISTRIK ( ELECTRICAL RESISTIVITY TOMOGRAPHY ) UNTUK PEMANTAUAN FLUIDA INJEKSI KARBON DIOKSIDA DI BAWAH PERMUKAAN: MODEL FISIK SKALA LABORATORIUM PROYEK AKHIR Oleh RELIA EKSIFA LARASATI NIM: 24722001 (Program Studi Magister Pengajaran Fisika) INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG Juni 2024 ii ABSTRAK TOMOGRAFI RESISTIVITAS LISTRIK ( ELECTRICAL RESISTIVITY TOMOGRAPHY ) UNTUK PEMANTAUAN FLUIDA INJEKSI KARBON DIOKSIDA DI BAWAH PERMUKAAN: MODEL FISIK SKALA LABORATORIUM Oleh Relia Eksifa Larasati NIM: 24722001 (Program Studi Magister Pengajaran Fisika) Pembakaran bahan bakar fosil meningkatkan kadar gas rumah kaca, yang terutama didominasi oleh CO 2 di atmosfer. Efeknya akan berdampak pada perubahan iklim global. Oleh karena itu, penangkapan dan penyimpanan CO 2 dalam formasi bawah permukaan merupakan suatu pendekatan yang menjanjikan untuk mengurangi pelepasan gas rumah kaca di atmosfer. Gas CO 2 disuntikkan ke dalam lapisan batuan bawah tanah yang disebut sebagai formasi reservoir batuan penyimpan, atau carbon storage. Pada formasi batuan reservoir penyimpan CO 2 terdiri dari lapisan batuan penutup yang kedap fluida (caprock) dan formasi batuan reservoir yang memiliki porositas dan permeabilitas yang tinggi. Formasi penyimpan CO 2 ini memiliki persyaratan dan kapasitas yang layak untuk menyimpan CO 2 dengan aman dalam jangka waktu yang lama. Formasi batuan yang cocok untuk menyimpan karbon dioksida setidaknya harus berada cukup dalam agar tidak mempengaruhi air tanah. Batuan bawah permukaan berpori dan permeabel yang memiliki kapasitas penyimpanan dan kemampuan untuk mengalirkan fluida sangat cocok dalam proses injeksi CO 2, diantaranya adalah batu pasir danbatu gamping. Pemantauan injeksi CO 2 di bawah tanah perlu dilakukan untuk memastikan bahwa CO 2 yang di injeksi ke dalam reservoir benar-benar masuk ke reservoir. Pemantauan digunakan untuk mengetahui pergerakan fluida saat proses injeksi CO 2. Penggunaan metode geofisika berbasiskan pengukuran resistivitas batuan di bawah permukaan dengan Electrical Resistivity Tomography (ERT) menjadi salah satu cara yang tepat dan efisien. Berdasarkan beberapa studi literatur menunjukkan bahwa ERT dapat mendeteksi CO 2 di bawah permukaan. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pemantauan CO 2 menggunakan ERT bisa dilakukan di lapangan dengan melakukan uji coba skala laboratorium. Penelitian ini menggunakan sampel pasir Formasi Petani. Pengukuran dilakukan dengan metode ERT konfigurasi Wenner-Alpha, Wenner-Schlumberger, dan Pole-Dipole. Pada penelitian ini dapat diketahui bahwa ERT mampu melakukan pemantauan fluida injeksi CO 2 di bawah permukaan. Kata kunci: Electrical Resistivity Tomography, Injeksi CO 2, Pole-Dipole, Wenner- Alpha, Wenner-Schlumberger iii ABSTRACT ELECTRICAL RESISTIVITY TOMOGRAPHY FOR SUBSURFACE MONITORING THE CARBON DIOXIDE INJECTION: A PHYSICAL MODEL ON LABORATORY SCALE By Relia Eksifa Larasati NIM: 24722001 (Master of Physics Teaching Program) Burning fossil fuels increases greenhouse gas levels, mainly dominated by CO 2 in the atmosphere, and the long-term effect will be global climate change. Therefore, CO 2 capture and storage in subsurface formations is a promising approach to reduce the release of greenhouse gases in the atmosphere. CO 2 gas is injected into underground rock layers, known as storage rock reservoir formations or carbon storage. CO 2 storage reservoir rock formations consist of fluid-impermeable rock layers (caprock) and reservoir rock formations with high porosity and permeability. This CO 2 storage formation has adequate requirements and capacity to store CO 2 safely for a long period. Rock formations suitable for storing carbon dioxide must be deep enough not to contaminate the groundwater. Porous and permeable subsurface rocks, i.e., sandstone and limestone, with storage capacity and the ability to transmit fluids, especially CO 2, are very suitable for CO2 injection. Monitoring CO2 injection underground needs to be carried out to ensure that the CO 2 injected into the reservoir enters properly into the reservoir. An appropriate and efficient method based on subsurface resistivity measurement is Electrical Resistivity Tomography (ERT). The ERT can determine fluid movement in the reservoir or carbon storage during the CO 2 injection. Some references show that ERT can detect CO2 in subsurface carbon storage. This research was conducted to determine whether CO 2 monitoring using ERT can be carried out in the Indonesian field by conducting laboratory-scale trials using Indonesian sand. This research used samples of Patani Formation sand. Tomography measurements used the Wenner-Alpha, Wenner- Schlumberger, and Pole-Dipole configuration. This research will prove that ERT can monitor CO 2 injection fluids in the subsurface on a laboratory scale. Keywords: Electrical Resistivity Tomography, CO 2 Injection, Pole-Dipole, Wenner- Alpha, Wenner-Schlumberger v PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS Tesis Magister yang tidak dipublikasikan terdaftar dan tersedia di Perpustakaan Institut Teknologi Bandung, dan terbuka untuk umum dengan ketentuan bahwa hak cipta ada pada penulis dengan mengikuti aturan HaKI yang berlaku di Institut Teknologi Bandung. Referensi kepustakaan diperkenankan dicatat, tetapi pengutipan atau peringkasan hanya dapat dilakukan seizin penulis dan harus disertai dengan kaidah ilmiah untuk menyebutkan sumbernya. Sitasi hasil penelitian Tesis ini dapat di tulis dalam bahasa Indonesia sebagai berikut: Larasaati, R.E. (2024): Tomografi Resistivitas Listrik (Electrical Resistivity Tomography) untuk Pemantauan Fluida Injeksi CO 2 di Bawah Permukaan: Model Fisik Skala Laboratorium, Tesis Program Magister, Institut Teknologi Bandung. dan dalam bahasa Inggris sebagai berikut: Larasaati, R.E. (2024): Electrical Resistivity Tomography for Subsurface Monitoring the CO 2 Injection: A Physical Model on Laboratory Scale, Master’s Thesis, Institut Teknologi Bandung. Memperbanyak atau menerbitkan sebagian atau seluruh tesis haruslah seizin Dekan Sekolah Pascasarjana, Institut Teknologi Bandung. vi Untuk ayahku, sosok yang yang selalu ada setiap saat dari kecil hingga dewasa, sosok ayah yang sekaligus berperan sebagai ibu di dalam keluarga, memberikan kasih sayang dan dukungan (material, spiritual, dan moral) selalu dalam perjalananku menuntut ilmu. Terima kasih telah memberikan segalanya, atas pengorbanan tak terkira yang tidak akan pernah terbalaskan, semoga Allah senantiasa memberikan keberkahan usiamu yang panjang sehingga aku mampu membalas kebaikan dan jasamu. vii KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberi rahmat dan ridho-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan Proyek Akhir dengan judul “Tomografi Resistivitas Listrik (Electrical Resistivity Tomography) untuk Pemantauan Fluida Injeksi CO 2 di Bawah Permukaan: Model Fisik Skala Laboratorium”. Proyek Akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk meraih program magister pada Program Studi S2 Pengajaran Fisika di Institut Teknologi Bandung. Peneliti menyadari bahwa penyusunan Proyek Akhir ini tidak akan dapat terselesaikan tanpa dukungan dari berbagai pihak, pada kesempatan ini peneliti menyampaikan ucapan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan Proyek Akhir ini. 1. Bapak Eko Purwantoro, Saudari Jihan Eksifa Amelia, Saudari Syafana Eksifa Alvina selaku keluarga penulis yang telah memberikan kasih sayang, doa, nasihat, serta motivasi dan pengorbanannya baik dari segi moril maupun materi kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan Proyek Akhir ini. 2. Bapak Prof. Dr. Rizal Kurniadi, M.Si, selaku ketua Program Studi Magister Pengajaran Fisika selama penulis menempuh pendidikan magister atas dukungannya, 3. Bapak Prof.