Batu bara adalah batuan sedimen yang terbentuk dari sisa-sisa tumbuhan purba yang terkubur dan mengalami proses geologis selama jutaan tahun. Sebagai salah satu sumber energi fosil tertua dan paling melimpah di dunia, pemahaman mendalam mengenai kandungan batu bara sangat krusial, baik dari perspektif energi, industri, maupun lingkungan.
Komposisi batu bara tidak seragam; ia bervariasi tergantung pada jenis (misalnya, lignit, sub-bituminus, bituminus, antrasit) dan lokasi penambangannya. Secara umum, analisis kandungan batu bara dibagi menjadi dua kategori utama: komposisi intrinsik (kandungan unsur dasar) dan komposisi ekstrinsik (kandungan pengotor).
Ilustrasi visual dari struktur energi pada batu bara.
Komponen utama yang menentukan nilai energi dari batu bara adalah unsur karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen, dan belerang. Pengukuran ini sering disebut analisis unsur proksimat dan ultim.
Ini adalah komponen paling dominan dan penentu utama dari nilai kalori. Semakin tinggi persentase karbon, semakin besar energi yang dapat dilepaskan saat pembakaran. Batu bara antrasit memiliki kandungan karbon tertinggi (hingga 98%), sementara lignit yang paling muda memiliki karbon terendah.
Air yang terkandung dalam struktur pori batu bara. Kelembaban menurunkan nilai kalor karena energi harus digunakan untuk menguapkan air tersebut sebelum pembakaran terjadi. Batu bara dengan kualitas rendah biasanya memiliki kandungan kelembaban tinggi.
Ini adalah senyawa organik yang mudah menguap saat dipanaskan tanpa adanya udara (pirolisis). Bahan terbang yang tinggi menunjukkan bahwa batu bara mudah terbakar, sering digunakan dalam industri semen atau pembangkit listrik yang memerlukan pembakaran cepat.
Abu adalah residu padat yang tersisa setelah batu bara dibakar sepenuhnya. Abu terdiri dari mineral silikat, oksida besi, dan komponen mineral lainnya. Abu yang tinggi mengurangi efisiensi pembakaran dan menimbulkan masalah pembuangan limbah.
Selain komponen utama pembentuk energi, kandungan batu bara juga mencakup unsur yang sering dianggap sebagai kontaminan karena dampak lingkungannya:
Secara keseluruhan, kualitas komersial batu bara ditentukan oleh Nilai Kalor (Heating Value), yang menunjukkan jumlah energi yang dilepaskan per satuan massa (biasanya dalam kilokalori per gram atau BTU per pon). Nilai kalor ini sangat berkorelasi positif dengan persentase karbon dan berkorelasi negatif dengan persentase kelembaban dan abu. Batu bara dengan nilai kalor tinggi sangat diminati untuk pembangkit listrik karena efisiensi termal yang lebih baik.
Memahami secara rinci setiap bagian dari kandungan batu bara memungkinkan industri untuk memilih jenis bahan bakar yang paling sesuai dengan kebutuhan teknis, sambil mengimplementasikan teknologi mitigasi untuk mengontrol emisi dari komponen pengotor seperti belerang dan abu.