Presentasi Non Konven_Paper CBM1

7/23/2019 Presentasi Non Konven_Paper CBM1

1/43

H E R M A N S Y A H 1 2 1 1 3 0 0 2

P U T R I A P R I L L I A 1 2 1 1 3 0 2 3

F A R A H R I Z K A 1 2 1 1 3 0 4 4

A B E D N E G O S 1 2 1 1 3 0 5 2

F I N A F I T R I A N A R 1 2 1 1 3 0 7 9

Biogenic Methane Production from coal : AView on Recent Research and Development

on Microbially Enhanced oalbed Methane!MEBM"


2/43

on!n

1. Introduction

2. Coal as a methanogenesis substrate

3. The process of bioconversion of coal

4. Bioaugmentation for coal bio-conversion to methane

5. Biostimulation for coal bio-conversion to methane

5.1. nderstanding diversit! of microbial communities

5.2. "election of nutrient solutions for enhancing methane

production 5.3. #retreatment for increasing bioavailabilit! of coal

5.4. In situ application of biostimulation

$. "eparation of methane from biogas released from CB% &ells

'. Conclution


3/43

1" INTRODU#TION


4/43

#ondisi Batubara di $nited %tates

Batubara merupakan sumberdaya yang besar yang telahdigunakan di berbagai aplikasi sejak revolusi industri. Kira-kira71.4% total cadangan bahan bakar fosil adalah dari batubara.

iantara estimasi !." trilyun total cadangan batubara di#nited $tates #$& yang 1!% underground' hanya kira-kira(!" milyar ton "."%& yang dapat ditambang secara ekonomisdengan teknologi yang ada pada )aman sekarang

kira-kira *+% dari cadangan kategori #$ dikategorikansebagai low-ranked lignite dan subbituminous coal, yangmemiliki nilai kalori yang lebih rendah

,enggunaan dari batubara dengan teknologi pembakaran

konvensional memiliki kelemahan yaitu melepaskan )at kimiaberacun seperi sulda dan nitroksida dan gas rumah kaca'


5/43


6/43


7/43


8/43

Metode &hermo'imia

Pengembangan metode termo'imia( membuat memung'in'an untu' meng'onversi batubarapering'at rendah men)adi syntetic gas (sygas)-campuran yang mengandung methana !*+"(

'arbon mono'sida !,"( hidrogen!*-"( 'arbon dio'sida !,-"( uap air !*-," melalui $%o&!&

G'&()(*'&(

Proses .asifi'asi membutuh'an 'ondisi proses yang e'strim seperti temperatur yang tinggi

/0122

dan te'anan yang ber'isar antara -2 hingga /+2 atm3 *asil dari sygas memerlu'anpembersihan yang e'stensif dan step pemurnian yang lebih lan)ut3

.asifi'asi dila'u'an dengan bantuan degradasi mi'roba( seperti bio4gasifi'asi

Bio4gassifi'asi dila'u'an pada Biogeni' oalbed Methane !BM" melalui - proses geological !i3ethermogenic" dan biological !i3e3 methanogenic"3 Produ'si BM &hermogeni' di'ontrol oleh ran'

batubara dan 'edalaman

Pelepasan mi'roba MB dipengaruhi oelh banya' fa'tor( diantaranya salinity( a'ses porositasmi'roba dan permeabilitas batubara3 Produ' mi'roba BM umumnya terdapat pada 'edalamanyang dang'al( temperatur 'urang dari /222


9/43

Pembentu'an Biogeni' dan &ermogeni'


10/43

Proses Pembentu'an .as Biogeni'


11/43

Proses Pembentu'an .as Biogeni'


12/43

Methane yield from different basins

Lo+'(on #o', %'n* #H4-(!,./)3

#H4+on!n

/

G'& O%((n

I,,(no(& B'&(n USA *ight volatile to A

bituminous

564/25 782 &hermogenic dan biogenic

S$%(n)(!,. In.('n' USA *ight volatile bituminous 6/4/25 9A 788 biogenic

S!!,-(,,! In.('n' USA *ight volatile bituminous 6;4/5-

So68+!n%', -o:(n USA %ubbituminous 4 *ight

volatile bituminous

//14-50 86 &hermogenic and biogenic

Po;.!% R(!% B'&(n USA %ubbituminous 1646; 86 Biogenic

S'n


13/43


14/43

>a'tor Produ'si Methane

produksi methana dapat memiliki variasi yang signikan yangmengacu pada perbedaab dari kedalaman pengendapan'ketebalan sebenarnya dari batubara' gas content'porositas0permeabilitas' efek fracturing' setting struktur dankeadaan hidrogeologi.

ika metana termogenik hadir' maka umumnya keseluruhanhasil metana $20ton& lebih tinggi. 3etana termogenikdihasilkan selama tahap Coalifcation.

United States Environmental Protection Agency reported tatwit te aplication o! wastewater discarge re"uirement,ongoing C#$ production sites are not economically.

%ari analisis diatas, maka dilakukan peningkatan kelayakanmetoda e&situ dan meliat ke alternati! e&-situ


15/43

#ntuk peningkatan produksi metana' dilakukan sebuahpendekatan seperti penambahan sumber mikroba eksternal#ioaugmentation' dan penambahan )at kimia dan nutrisibiostimulation'.

,eningkatan 3icroba oalbed 3ethane 3B3& in-situdilakukan dengan perlakuan sik seperti idraulic !racturingtetapi hanya dalam jangka pendek.

,aper ini akan membahas tentang ( konsep yaituBioaugmentation dan Biostimulation


16/43

2" B'6>'%' &!>''( &6>&%' :!'no!n!&(&

Batubara( )i'a dibanding'an dengan material organi' lain( bu'anlah substrat yang cu'upideal di'arena'an oleh stru'turnya yang 'omple's

Batubara ran' rendah )i'a dibanding'an dengan batubara ran' tinggi( ter'ubur tida'terlalu lama serta mengandung 'alori yang lebih rendah( tetapi lebih mudah terdegradasisecara biologis( selain itu 'apasistas pemanasannya lebih rendah

*asil penelitian di laboratorium yang mengguna'an batubara ting'at rendah adalahmetana diprodu'si secara biologis dalam )umlah yang besar

Material indu' utama dari batubara ting'at rendah diper'ira'an adalah woody andlignocellulosic biomass

Pada umumnya( batubara dengan ran' lebih rendah a'an memili'i 'andungan metanabiogeni' yang lebih tinggi dibanding'an dengan batubara ran' tinggi3 9amun( terdapathasil yang 'ontras yang pernah dipubli'asi'an( dimana terdapat 'orelasi yang positifantara ran' batubara dan produ'si metana biogeni'


17/43

,enjelasan yang mungkin terhadap hasil tersebut adalahbitumen lebih berpotensi untuk menjadi metana secaramirobiologis dibandingkan kerogen

,opulasi mikroba dan tahap a5al metabolisme dianggapmemiliki dampak yang lebih besar daripada rank batubaraselama keseluruhan proses degradasi batubara

engan keadaan saat ini dimana batubara dengan rank tinggi

lebih dimanfaatkan sebagai sumber bahan bakarkonvensional' maka pemanfaatan dari batubara rank rendahakan semakin berprospek terutama untuk daerah yangcadangan batubara rank rendahnya sangat banyak


18/43

Biogasifying coal to methane basedon coal intermediates and proteins3ones ' $timulation of methane generation from nonproductive coal by

addition of nutrients or a microbial consortium dan ones ' 6oytek 3'orum 3' /rem 89. $timulation of methane generation fromnonproductive coal by addition of nutrients or a microbial consortium


19/43

03 &he process of bioconversion of coal

Pembentu'an BM melalui proses mi'robamembutuh'an perla'uan 'ole'tif mi'roorganisme

yang terdiri atas tiga grup besar yang ber'enaandengan metabolisme:

/3 Ba'teri hydroliti' dan fermentasi3

-3 Ba'teri acetogenic3

03 Methanogenic archaea?methanogenic3


20/43

1. Ba(teri h!droliti( dan fermentasi.

,ada tahap a5al bio-konversi' senya5a organik kompleks padabatubara membusuk oleh bakteri hydrolitik sampai molekul yanglebih sederhana seperti poliaromatic hidrokarbon ,9s&'monoaromatik carbo:ylic acids' keton' aromatik rantai tunggal'

alkana dan asam lemak rantai panjang. 3olekul ini diubahmenjadi asam lemak volatil rantai pendek' /(' 9(' dan 9$

-oleh

fermentasi anaerob.

2. Ba(teri acetogenic.

Bakteri acetogenic yang termasuk genus Clostridium, dapatmemproduksi asetat melalui dua jalan yaitu 9( diproduksi dari

asam lemak volatil dan /( direduksi mengunakan 9( sebagai

donor elektron.


21/43

3. %ethanogenic archaea)methanogenic.

3ikroba ini mengkatatalis langkah akhir dalam degradasi materialorganik anoksik dimana elektron ringan dan di ujung yang menerimaselain /(

terbatas. ,ersamaan kimia methanogenic utama dalam

produksi B3 biogenik pada lingkungan alami yaitu

#mumnya'methanogenesis yang sering terjadi yaitu hydrogenetrophicmenggunakan hidrogen untk mereduksi /(menjadi 94. Beberapa

bakteri juga dapat menggunakan format' / atau alkohol sekundersebagai pendonor elektron untuk mereduksi /(.


22/43

-; Contoh acetoclastic metanogenesis yaitu padapembentukan methana tambang batubara yang sudahditinggalkan di erman dan di ,o5der


23/43

4" B(o'6:!n'(on )o% +o', >(o8+on!%&(on o :!'n!

%eperti yang sudah di)elas'an di atas metana dihasil'an dari batubara yang membutuh'an

sinergis upaya dari setida'nya tiga 'elompo' mi'roorganisme3 @tulah yang disebut dengan

bioaugmentation( sel ditambah harus men)adi 'omunitas yang mampu memenuhi

berbagai fungsi 'onversi batubara

%ecara umum( ada dua cara untu' menerap'an bioaugmentation3

P!%':' sebuah 'onsorsium mi'roba diambil dari batubara dapat diper'aya atau

ter'onsentrasi di ling'ungan laboratorium3

%etelah )umlah sel mening'at tercapai( 'omunitas sel tersebut bisa disunti''an 'embali 'e

lapisan batubara dengan antisipasi yang lebih banya' sel a'an meng'onversi batubara

untu' metana lebih cepat yang dipengaruhi oleh te'anan dan suhu

K!.6'( 'omunitas sel yang bersifat e'sternal untu' lapisan batubara dapat

di'embang'an dan diguna'an untu' 'onversi batubara bai' pada in situ atau e situ3


24/43

5" B(o&(:6,'(on Fo% B(o8#on!%(on o M!'n!

Berdasar'an pada fa'ta bahwa :

@ndigenous microbes telah di perlihat'an untu' meng'onversi batu bara 'edalam methana @ndigenous microbes dalam penambangan batubara dengan tida' ada produ'si gas dapat di)adi'an

men)adi dapat menghasil'an metaha dari batubara dengan penambahan nutrisi Mi'roba pada air tambang ber'embang men)adi lebih methana daripada sumber mi'roba yang

berbeda seperti 'otoran sapi( tanah sawah ( rayap( biostimulation telah dipela)ari secara e'stensifdibanding'an dengan bioaugmentation

Beberapa perusahaan yang tertari' pada MEBM yang mengadopsi biostimulation diantaranya =uca&echnologies( @nc3( iris Energy dan 9et >uel( @nc

$ntu' membuat biostimulation be'er)a( setida'nya ada + hal yang harus diperhati'an( diantaranya:

Mi'roba apa yang terdapat dalam 'elompo' tersebut 9utrisi apa yang coco' yang dapat memberi'an produ'si methane yang tinggi Dapat'ah variasi te'ni' treatment mening'at'an bioavailability dan mening'at'an produ'si methane

secara langsung dapat strategi biostimulation di'embang'an di ling'ungan laboratorium diguna'an in situ


25/43

13/ $nderstanding Diversity of Microbial ommunities

,erbedaan seam batubara mungkin mengandung kelompokmikroba yang berbeda sebagai hasil dari perbedaantemperatur' tekanan' lokasi geologi dan sumber mikroba'maka tahap pertama dari biostimulation adalah mengetahuicell apa yang ditampilkan pada lokasi yang diberikan

,ada beberapa tahun terakhir' gen 1"$ yang diamati olehreaksi Polimerase cain reaction (PC)' pada suatu kelompok> telah digunakan untuk menguraikan struktur darikelompok mikroba pada tambang batubara di daerah ?ubai'

apan' ustralia' the =llinois basin' the 8aikato coalelds in>e5 @ealand' lberta basin' and the ,o5der


26/43

$sing a primer pair dedicated for methane4producing methanogens( ;5> dan ++;>(composition of archaea in the same community was understood3

$ntu' mengetahui 'omposisi dari ba'teri dan archaea dalam suatu community( /5%rR9A gene dengan Polimerase cain reaction (PC)' dapat digunakan.

&o address these drawbac's( >luorescence @n %itu *ybridiCation !>@%*"( may be a betterapproach to pursue

Advantages of >@%* include : 'etersediaan probes untu' suatu ran' spesifi' ta'sonomi dari domain 'e spesies

'emampuan untu' menghasil'an pengu'uran 'uantitatif dari suatu stru'tur populasiinsitu sebuah 'elompo' mi'roba

visualisasi langsung 'umpulan ba'teri dan archaea identifi'asi pertumbuhan a'tif 'elompo' mi'roba


27/43

S(! Lo+'(on S':$,! T-$! Do:(n'n >'+!%(', !n!%' P!%+!n'!

Do:(n'n '%+'!',

!n!%'' P!%+!n'! /

#(n' ater Arcobacter 523+ Methanolobus ;/3-

AConeus 0-35 Methanosarcina /;35

Bacteroidetes 63-

oal Brevundimonas /63- Methanolobus 883;

*ydrogenophaga -031

Acinetobacter Bacteroidetes /838

Roc' Brevundimonas //35 Methanolobus 8838

Acinetobacter -03/

Bacteroidetes 63-

*ydrogenophaga +

erribacterium 135 Methanobrevibacter /+3;

Pseudomonas /531 Methanosaeta 083-

Rheinheimera /+35 *alobacteria 13/

Meniscus //3/

I,,(no(& B'&(n

Un(!. S'!& ater Meniscus // Methanobacteria ;135

%yntrophus /2 Methanococcus 13;

Ruminococcus ;3/

Dasania +36andidatus +3+

rocinitomi 035

Desulfofustis 031

&hermovirga 031

%ulfurimonas 03+

Desulfuromusa 03+

Maritimimonas 030

Po;.!% R(!%

B'&(n Un(!.S'!& oal slurry lostridium ;6 Methanosarcina 9A

Do:(n'n >'+!%(', 'n. '%+'!', !n!%' (.!n()(!. (n .())!%!n &':$,!& '& ' %!&6, o) n!? !n!%'(on DNA&!@6!n+(n"


28/43

13-3 %election of nutrient solutions for enhancing methaneproduction

%etelah mengetahui 'omoditas dari mi'roba yang ternyata dapat mening'at'an produ'sigas metana ma'a a'an dipi'ir'an suatu cara untu' mening'ata'an pertumbuhan mi'robadengan harapan pertumbuhan gas metana a'an lebih cepat3 Mi'ro'osom ditanam diling'ungan anaerob dan metana yang 'eluar dimonitor selama selang wa'tu tertentu:

=arutan 9utrient yang biasa dipa'ai:

&he effects of phenol and some al'yl phenolics on batch anaerobic methanogenesis3 ultivation of bacteria and fungi

haracteriCation of a methanogenic consortium enriched from a coalbed methane well in the Powder RiverBasin

%timulation of methane generation from nonproductive coal by addition of nutrients or a microbialconsortium3

Microbial production of methane and carbon dioide from lignite( bituminous coal( and coal waste materials

,rganic intermediates in the anaerobic biodegradation of coal to methane under laboratoryconditions

&he order methanobacteriales3


29/43

#omposisi larutan nutrient

Mineral utama seperti #(9a(a(Mg(9itrogen(P(danl

%umber nitrogen organi'

=arutan vitamin=arutan trace mineral mengandung

Mn(o(>e(n((u(%e(Mo(B

Agen Peredu'si misal 9a-%(ysteine4*=(asammercaptoethanesulfonic

@ndi'ator Redo


30/43

Medium yang berbeda dapat menghasil'an efe' metana yangberbeda pula

alaupun penambahan suplemen nutrient dapat

mening'ata'an pertambahan mi'roba dan mening'at'anprodu'si metana( namun dapat )uga mendivert electron darimethanogenesis(menghasil'an a'umulasi yang bisamembatasi produ'si metana

9(9dimethylformamide !DM>"( pada 23-1 vol3 dapatmemprodu'si 0+5 metana lebih banya' daripada no4solventcontrol cultures3


31/43

1303 Pretreatment for increasing bioavailability of coal

Dalam hal mengguna'an surfa'tan dan pelarut untu' mening'at'an 'elarutanbatubara(pretreatment dari matri's awal batubara dapat ditun)u''an untu' mitigasi perlawananyang dihasil'an batubara dam mening'at'an 'egunaan substrat

Melalui treatment biologi( fungal strain telah dipela)ari se)a' /8;2an yang memili'i beberapame'anisme penting: enCim o'sidatif!pero'sida"(enCim hidroli' (metabolism al'alin(dan chelatos

alami

hasil dari metabolisme )amur pada batubara adalah seri alifati'( 'arena senyawa aromatic danpoliaromati' yang dilepas dan bisa di'onversi men)adi metana

#arena degradasi batubara oleh fungal strain dalam 'ondisi aerob ma'a 'elarutannya hanya bisadiapli'asi'an secara e4situ

Apli'asi insitu dari pende'atan fungal pretreatment a'an mengharus'an benih lapisan batubaradengan )amura yang diingin'an dan menyedia'n udara atau o'sigen untu' proses metabolisme3

#ondisi aerob?anaerob a'an sangat tergantung 'onsisi lo'asi dan in)e'si fungal strain dapatdila'u'an atau tida'


32/43

13+3 @n situ application of biostimulation

Disamping penambahan larutan nutrient dan mengguna'an perla'uan awal secara

'imia?biologi untu' mening'at'an produ'si metana dari batubara pada 'ondisi

proses 'ultivasi yang berbeda telah dicoba menca'up suhu( dengan?tanpa goncangan

selama 'ultivasi( u'ran parti'el batubara(dan muat batubara

A'ibat pengaruh factor di atas dan )enis yang berbeda4beda batubara dan mi'roba

ma'a 'ecil 'emung'inan untu' membanding'an hasil dari berbagai investigasi

Pembatasan nutrient membatasi a'tivitas mi'roba in4situ dan penambahan larutan

nutrient mening'at'an produ'tivitas metana


33/43


34/43

&abel - tida' menstimulasi 'ondisi in situ dari BM

%ampai se'arang belum ada suatu laporan studi yang dapat membuat suatu proses

bio4gasifi'asi dengan tepat dari 'ondisi insitunya

#arena 'urangnya data berdasar'an 'ondisi in situ and 'etida'pastian untu' transfer

data dari lab menu)u lapangan ma'an biaya biostimulasi masih susah diper'ira'a

%tudi tentang biostimulasi dari batubara 'e metana dimulai dari standar medium

yang sebenarnya terdiri dari senyawa 'omple's(dan bila diguna'an dalam standar

besar bai' insitu dan esitu ma'a biayanya tida' a'an murah


35/43


36/43

53 %eparation of methane from biogas released from BM wells

Bioaugmentation dan biostimulation bisa menghasil'an lebih tinggi

produ'tivitas metana dalam satuan %> ? ton orm0 ? ton3 @ni telah dibu'ti'an

oleh u)i coba lapangan yang dila'u'an oleh perusahaan( seperti =uca

&echnologies(

@nc( iris Energi( Bahan Ba'ar Beri'utnya( @nc 33

*asil metana yang lebih tinggi !%> ? ton" a'ibat dari biostimulation dan ? atau

bioaugmentation tentu menggembira'an( namun tida' satupun dari

perusahaan diung'ap'an 'omposisi biogas dilepas'an dari sumur BM dan

membahas 'emung'inan dipengaruhi oleh 'egiatan mi'roba )uga dapat

membawa rilis ,- yang lebih tinggi3


37/43

Mirip dengan digester anaerobi' meng'onversi bahan ba'u pertanian(

'onten metana di headspace gas umumnya tida' melebihi 61( mes'ipun

beberapa biogeni' BM dapat membawa *+ yang 'aya gas alam dengan

'andungan metana dari 82481 F/5(-+(;0G3

.as sebagai produ' methanogenesis mung'in mengandung se)umlah

besar 'otoran termasu' ,- dan hidrogen sulfida !*-%"

#arbon dio'sida ditemu'an di BM ber'isar dari 2 sampai 88( dan

dengan demi'ian pemurnian biogas mung'in diperlu'an


38/43

%alah satu yang paling metode umum menghapus gas asam seperti ,- dan *-% adalah penyerapan(

yang dimung'in'an melalui perbedaan dalam mengi'at3 Pasu'an bahan 'imia polar( seperti ,- atau

*-%( dan bahan 'imia non4polar seperti *+3 Media yang dapat diguna'an untu' memisah'an 'utub

bahan 'imia dari *+ dapat terdiri dari air atau pelarut organi' seperti polietilen gli'ol (etanol mono

amina atau dimetil etanol amina dan dapat e'sis sebagai 'olom atau counter4arus3

Pada te'anan tinggi( 'otoran gas dapat dipisah'an melalui te'anan adsorpsi ayunan yang

memanfaat'an saringan mole'ul yang terdiri dari 'arbon a'tif( silicagel( alumina atau Ceolit3 %aringan

mole'ul dapat diregenerasi mes'ipun desorpsi pada te'anan di'urangi

Disuhu moderat( BM dengan 'andungan *+ dari 11(- !v ? v" bisa diper'aya hingga 8; !v ? v"

melalui va'um te'anan ayunan adsorpsi( dimana ,- dihapus dengan 'alium hidro'sida padat di

bawah te'anan tinggi mencapai 022 'Pa


39/43

Perbedaan permeabilitas dari berbagai gas di BMbisa diguna'an untu' memisah'an gas dalam sistemmembran


40/43

#esimpulan

Mes'i hasil studi saat ini menun)u''an bahwa 'onversi dari batubara untu' produ'simetana melalui metabolisme ba'teri anaerobi' memung'in'an dan a'an men)adisangat berguna pada pemanfaatan energi batubara( per'embangannya masih sangatminim

Riset sangat dibutuh'an untu' mengembang'an te'nologi yang efe'tif dalam

mening'at'an hasil metana dari batubara bai' insitu maupun e'situ

Beri'ut saran untu' penelitian maupun riset yang dapat dila'u'an :

/3 Memahami proses bio-conversion dengan lebih bai'

-3Mengembang'an suatu te'ni' untu' mema'simal'an hasil metana

03@dentifi'asi solusi nutrisi untu' lapisan batubara dan populasi mi'roba yang efe'tifdan murah

+3@dentifi'asi 'ondisi yang optimal untu' mendapat'an produ'si metana yang tinggi

13Menentu'an cara yang coco' untu' transportasi nutrisi

53Mela'u'an analisis e'onomi secara 'eseluruhan


41/43

Menentu'an dampa' terhadap ling'ungan dibawah tanah )i'a nutrisi diin)e'si 'e bawahpermu'aan

Mela'u'an evaluasi 'ara'teristi'?sifat batubarasetelah bio-conversion


42/43


43/43

&ER@MA#A%@*

Documents

Presentasi Non Konven_Paper CBM1