Article Details

BIODESULFURISASI SULFUR ORGANIK PADA BATUBARA DENGAN METODE BIOPROSES MULTITAHAP

Oleh   Yustin Paisal [32110004]
Kontributor / Dosen Pembimbing : Prof. Dr. Ir. Syoni Soepriyanto, M.Sc.;Dr. Ir. Ismi Handayani, M.T.;Ir. Siti Khodijah, M.T., Ph.D.;
Jenis Koleksi : S3-Disertasi
Penerbit : FTTM - Rekayasa Pertambangan
Fakultas : Fakultas Teknik Pertambangan dan Perminyakan (FTTM)
Subjek :
Kata Kunci : biodesulfurisasi, batubara Tondongkura, Pseudoclavibacter sp. strain SKC/XLW-1, metode bioproses multitahap, biosurfaktan, biooksidasi, bioflotasi kolom
Sumber :
Staf Input/Edit : Resti Andriani  
File : 6 file
Tanggal Input : 2021-05-10 11:34:34

Biodesulfurisasi batubara khususnya sulfur organik telah mendapat banyak perhatian dalam beberapa tahun terakhir ini. Teknologi biodesulfurisasi ini mempunyai banyak keuntungan dibandingkan teknologi konvensional yang lainnya yaitu dapat mengurangi dampak lingkungan atau mencegah terjadinya permasalahan lingkungan yang disebabkan oleh pembakaran batubara yang mempunyai kandungan sulfur tinggi, contohnya adalah terjadinya hujan asam yang disebabkan oleh emisi SO2. Ada tiga bentuk sulfur dalam batubara yaitu sulfur: piritik, organik dan sulfat. Dari ketiga bentuk sulfur tersebut, sulfur organik merupakan bentuk sulfur yang paling recalcitrant. Sifat recalcitrant ini dimiliki oleh sulfur organik karena karakteristik sulfur organik yang terdispersi dalam matrik batubara, sehingga sulfur organik ini sangat sulit untuk dihilangkan dari batubara melalui proses-proses kimiawi secara konvensional. Demikian juga, dengan menggunakan metode konvensional diperlukan biaya yang sangat besar untuk menghilangkan senyawa-senyawa recalcitrant ini. Oleh karena itu, teknologi atau metode alternatif lain yang lebih ramah lingkungan untuk menghilangkan sulfur dari batubara (terutama sulfur oganik) perlu dikembangkan lebih lanjut agar dapat menciptakan proses desulfurisasi yang lebih efisien dan sekaligus dapat juga meminimasi dampak lingkungan atau permasalahan lingkungan yang berkaitan dengan pembakaran batubara kandungan sulfur tinggi. Untuk itu, dalam penelitian ini biodesulfurisasi sulfur organik pada batubara Tondongkura dilakukan dengan menggunakan bakteri mixotrof yaitu bakteri Pseudoclavibacter sp. strain SKC/XLW-1 yang mampu menghasilkan biosurfaktan dan mampu mengoksidasi besi dan sulfur dengan menggunakan metode bioproses multitahap (BMT), yang terdiri dari biooksidasi selama 15 hari atau 40 hari, biomodifikasi selama 30 menit dan flotasi kolom. Selain dua perlakuan utama, dua perlakuan kontrol juga dilakukan, yaitu flotasi kolom saja dan kombinasi biomodifikasi selama 30 menit dan flotasi kolom. Untuk memudahkan penjelasan, setiap perlakuan diberi kode: flotasi kolom saja (metode A), kombinasi biomodifikasi selama 30 menit dan flotasi kolom (metode B), kombinasi biooksidasi selama 15 hari, biomodifikasi selama 30 menit dan flotasi kolom (metode C), dan kombinasi biooksidasi selama 40 hari, biomodifikasi selama 30 menit dan flotasi kolom (metode D). Karakteristik batubara dan sel bakteri dan metabolitnya serta penurunan sulfur (total sulfur, sulfur organik, sulfur piritik dan sulfat) dilakukan bersama dengan pengamatan menggunakan HPLC (high-performance liquid chromatography), FTIR (Fourier transform infrared spectroscopy), XRD (X-ray diffraction), SEM-EDX (scanning electron microscopy with energy dispersive X-ray spectroscopy) dan TEM (transmission electron microscopy). Hasil penelitian menunjukkan bahwa bakteri Pseudoclavibacter sp. strain SKC/XWL-1 berhasil digunakan untuk menurunkan sulfur organik dari batubara Tondongkura dengan metode BMT dimana penurunan sulfur organik adalah signifikan untuk kedua perlakuan utama (metode C dan D) dengan masing-masing memiliki tingkat penurunan 26,44% dan 25,86%. Penurunan sulfur organik ini lebih besar dari dua perlakuan kontrol yang hanya mencapai penurunan sebesar 8,85% (untuk metode A) dan 16,64% (untuk metode B). Rentang penurunan sulfur organik untuk setiap perlakuan mempunyai urutan sebagai berikut: metode C> metode D> metode B> metode A pada kondisi parameter 15 ml kolektor (minyak diesel+mintak kelapa)/130 g batubara/10 L air keran dan 2,5 ml pembuih (minyak pinus)/130 g batubara/10 L air keran. Pengamatan ini juga didukung oleh hasil analisis FTIR yang menunjukkan bahwa ada penurunan puncak pada panjang gelombang 620-690 cm-1 (alifatik thiol: ikatan CS) dan 2530-2580 cm-1 (alifatik thiol: ikatan SH). Demikian juga, pengamatan yang sama juga terlihat untuk penurunan total sulfur yang dicapai dengan urutan penurunan sebagai berikut: metode C (48,29%)> metode D (40,09%)> metode A (26,21%)> metode B ( 25,51%). Selama percobaan biooksidasi, bakteri Pseudoclavibacter sp. strain SKC/XWL-1 memproduksi delapan jenis asam organik yaitu asam oksalat, asam sitrat, asam suksinat, asam laktat, asam formiat, asam asetat, asam propionat dan asam butirat. Asam oksalat dan asam formiat membentuk senyawa kompleks seperti besi (II) oksalat dihidrat [Fe(C2O4).2H2O] dan natrium formiat [NaHCOO], yang selanjutnya menutupi permukaan partikel batubara dari fraksi batubara tenggelam pada flotasi kolom. Pembentukan kedua senyawa kompleks tersebut diprediksi memiliki peranan penting sebagai depresan alami, yang menyebabkan mineral sulfida dan oksida dapat disisihkan dari batubara. Selain itu, bakteri Pseudoclavibacter sp. strain SKC/XLW-1 dan produk metabolitnya seperti extracellular polymeric substances (EPS), biofilm, dan asam organik berperan strategis dalam menciptakan lingkungan mikro yang menguntungkan bagi pemisahan alami trace element dari batubara (cobalt besi molibdenum oksida [(Co0.7Fe0.3)MoO4] dan tembaga vanadium sulfida [Cu3S4V]). Sejalan dengan itu, untuk menentukan apakah bakteri Pseudoclavibacter sp. strain SKC/XLW-1 dan produk metabolitnya dapat dimanfaatkan sebagai reagen flotasi yang lebih ramah lingkungan dalam industri desulfurisasi batubara, maka pengaruh reagen flotasi yang digunakan dalam penelitian ini (yaitu minyak diesel, minyak kelapa dan minyak pinus) terhadap empat perlakuan dianalisis secara statistik (anova) dengan memperkirakan signifikansi perbedaan antara tiap perlakuan. Perlakuan utama dari metode C secara statistik adalah signifikan (F0.05 (1,8) = 3,46) dibandingkan dengan perlakuan lainnya (metode A, B dan D). Hal ini membuktikan bahwa penggunaan bakteri Pseudoclavibacter sp. strain SKC/XLW-1 dan produk metabolitnya (EPS, biofilm, dan asam organik) mempunyai potensi yang besar sebagai reagen flotasi yang lebih ramah lingkungan dalam biodesulfurisasi batubara. Dengan demikian, hasil penelitian ini memberikan wawasan yang berguna dalam pengembangan biodesulfurisasi sulfur organik pada batubara dengan menggunakan bakteri ini dan produk metabolitnya dalam rangka menciptakan desulfurisasi batubara yang lebih ramah lingkungan dan ekonomis.