go - 2009 - kuliah 05personal.its.ac.id/files/material/2723-pburhan-chimie-go...10 batubara...
TRANSCRIPT
2
Diagenesis
☻ Transformasi diagenetik terutama dilakukan oleh makhluk hidup (biological agents) dan sebagian kecil berlangsung transformasi kimia dengan bantuan katalis mineral yang ada di permukaan (mineral surfaces)
☻ Selama diagenesis terjadi pertambahan kedalaman lumpur
sedimen mengalami pemadatan dan penggabungan, yang berarti pengurangan air dan penaikan temperatur antara 50 – 150 oC : katagenesis
Proses yang mempengaruhi produk dari produksi primer yang terjadi selama pengendapan dan tahap awal pembusukan di bawah kondisi temperatur dan tekanan yang relatif rendah
3
Degradasi mikrobial terhadap bahan organik selama diagenesis Transformasi bahan organik dilakukan oleh organisme
heterotropik, khususnya mikro-organisme yang mengganggu pembentukan bahan organik untuk terjadinya sedimen
Sebagian besar makromolekul biologi (protein, polisakharida, lipid dan lignin) mengalami dekomposisi, sehingga kandungannya tidak lebih dari 20 % dari total bahan organik yang terdapat pada lapisan atas sedimen.
Lipid dan lignin : lebih tahan terhadap degradasi selama diagenesis
Efek umum serangan mikrobial : berkurangnya konsentrasi semua kelas senyawa dengan meningkatnya kedalaman sedimen
4
Pembentukan Geopolimer
Residu kimiawi dari degradasi mikrobial mengalami peningkatan kondensasi selama diagenesis, menghasilkan bahan organik berwarna coklat yang semakin tidak larut
Pada akhir diagenesis, terjadi polikondensasi residu organik atau geoplimer
humin dalam sedimen tanah, batubara coklat (lignit) dalam sedimen rawa batubara dan kerogen dalam sedimen marin dan lakustrin dalam
5
Bahan Humat
Asidifikasi ekstrak alkali mengendapkan asam humat dan yang larut : asam fulfat (yang lebih beroksigen) Senyawa humat : ditemukan dalam tanah, batubara coklat, air tawar, air laut, sedimen marin dan sedimen lakustrin, berasal dari bahan tumbuhan
• Senyawa humat dikelompokkan atas : asam fulfat, asam humat dan humin (fraksinasi tradisional terhadap bahan humat tanah).
• Perlakuan terhadap bahan humat dengan alkali encer akan melarutkan asam fulfat dan asam humat residu : humin.
6
Komposisi dan Struktur Humat
Senyawa humat : dikomposisikan berdasarkan unsur penyusun dan gugus fungsi yang dipunyai
7
Komposisi dan Struktur Humat
Senyawa humat : didominasi oleh senyawa asam fulfat dari yang diturunkan dari lignin
8
Pembentukan Senyawa Humat
Senyawa humat : sebagai indikator masukan tumbuhan terestrial yang mengandung lignin dan juga tanin
Kondensasi berbagai satuan senyawa yang terjadi sepanjang diagenesis menghasilkan residu tidak larut berupa humin dalam tanah
Senyawa humat atau humic-like memberi kontribusi dalam pembentukan kerogen sebagai batubara coklat
9
Batubara
Batubara : batubara humat dan sapropelat
Batubara humat : terbentuk dari tumbuhan vaskular secara berlapis melalui humifikasi, komponen organik utamanya humifikasi jaringan kayu, berwarna hitam/coklat tua
Batubara sapropelat : dari butiran halus lumpur organik yang terendapkan dengan kekurangan oksigen. Komponennya : berbagai organik allochthonous dan mineral, alga autochthonous dari degradasi rawa tanaman
Batubara sapropelat : cannel dan boghead. Batubara cannel spora konsentrasi tinggi dan ikutan alga, tumbuhan dan jamur. Batubara boghead (Torbanit) sebagian besar alga beberapa jamur (spt. serpih minyak Lembah Midland, Skotlandia)
10
Batubara
Konstituen individual batubara (komponen petrologi) : yang diwakili oleh bahan tumbuhan yang mengalami preservasi maceral (diamati berdasarkan mikroskopi cahaya yang ditransmisikan atau direfleksikan, yang membedakan sifat optiknya)
Kelompok maceral : vitrinit, intertinit dan eksinit
Vitrinit : berkilau, hitam/coklat tua, konstituen dari humifikasi jaringan kayu
Intertinit : opak, hitam/coklat pudar, rapuh
Eksinit : masih mengandung lemak, tembus cahaya, kuning/merah
12
Batubara
Komposisi kimia : karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan belerang
Oksigen : karboksil, keton, hidroksil (fenolik dan alkohol) dan gugus metoksi
Nitrogen : amina dan cincin aromatik (piridil)
Belerang : thiol, sulfida dan aromatik (thiofenik)
Belerang juga ditemukan terikat sebagai senyawa anorganik
13
Pembentukan Batubara
Dua fase batubara humat : peatification dan coalification. Coalifiction : tahap biokimiawi dan geokimiawi
• Agent selama peatification dan coalification awal (tahap biokimia) adalah biologikal ~ diagenesis. Tahap ini berakhir sampai kedalaman beberapa ratus meter
• Coalification akhir (tahap geokimia) : akibat peningkatan temperatur dan tekanan ~ katagenesis
• Evolusi sedimenter bahan organik dengan peningkatan pemendaman dan temperatur maturasi (pematangan)
Urutan kematangan batubara : peat, brown coal, bituminous coal dan anthracite (bit c dan anth ~ hard coal)
15
Pembentukan Batubara
Selama proses peatification dan coalification : terjadi perubahan ratio atom H/C vs O/C
16
Pembentukan Batubara
Selama proses coalification : penurunan oksigen akibat tereliminasinya gugus karboksil karena reaksi dehidrasi, dekarboksilasi dan demetilasi. Pada akhir coalification terjadi reaksi aromatisasi
17
Pembentukan Batubara
Komposisi umum unsur dan gugus fungsi pada penentuan struktur kimia batubara vitrinit (mengandung 83 – 84 % karbon)
18
Kerogen
☻ Teori klasik : pembentukan kerogen adalah melalui senyawa humat, sama halnya dengan asam humat dan fulvat yang terdapat dalam tanah
☻ Selama awal diagenetik, senyawa-senyawa produksi primer terpecah menjadi senyawa yang lebih kecil oleh aksi mikrobial, selanjutnya mengalami kondensasi membentuk senyawa humat. Degradasi dan kondensasi terjadi beberapa meter di bawah permukaan tanah secara bersamaan. Pertambahan waktu menjadikan senyawa menjadi tidak larut dalam air, dan terjadi peningkatan polikondensasi, termasuk lipid
Bahan geopolimer organik yang menghasilkan hidrokarbon selama peningkatan pemendaman dan pemanasan yang terdapat pada lapisan bumi
19
Kerogen
Akhir diagenesis bahan organik sedimenter kerogen, yang tidak larut dalam pelarut organik
Bahan organik yang dapat larut dalam pelarut organik bitumen
Bitumen : aspalten dan resin pecahan polimer kecil bahan dari kerogen
Bitumen mempunyai berat molekul <600 sma, yang umumnya merupakan hidrokarbon dari turunan lipid
Pembentukan kerogen : melibatkan perubahan suhu dan tekanan dalam bumi masukan bahan organik dapat terganggu
22
Komposisi KerogenPemendaman selektif bahan organik dalam lapisan bumi memungkinkan terjadinya batu bara dan kerogen.
Bila pemendaman berjalan baik dan kondisi kurang oksigen, pembentukan batubara kelihatan lebih disukai
Bahan fosil dari ganggang yang tidak larut dan biopolimer non-hidrolisable algaenan yang kaya dengan struktur alifatik.
Kontribusi bakteri lebih banyak menjadi kerogen. misalnya sianobakteri, cendrung membentuk kerogen amorf
23
Komposisi Kerogen
Beberapa biomakromolekul yang resistan – dapat membentuk kerogen dan batuan maseralnya
25
Senyawa Biomarka
Komponen lipid yang mengalami pemendaman, yang ditemukan pada batubara dan kerogen
Disebut juga sebagai : fosil geokimia dan biomarka (senyawa marka biologi)
Selama proses diagenesis mengalami defumgsionalisasi dan reduksi serta aromatisasi