Kimia/PLTU Batubara

PLTU

PLTU membakar 10⁵ ton batubara per tahun. Batubara yang digunakan mengandung 83% (w/w) karbon dan 2.5% belerang.

Massa gas CO₂?

Jika pembakaran batubara berlangsung sempurna, massa gas CO₂ per tahun yang dihasilkan oleh PLTU tersebut adalah?

10⁵ ton batubara mengandung 83% karbon (weight/weight, persentase berat). Pertama, tentukan berat karbon.
$\begin{array}{ccc}10^{5}ton\times 83\mathrm{\%}& =8.3\times 10^{4}ton& =83000ton\end{array}$

Lalu, cari mol karbon.
$\begin{array}{cc}8.3\times 10^{4}ton\times \frac{1000kg}{1ton}\times \frac{1000gr}{1kg}\times \frac{1mol}{12.01gram}& =6.91\times 10^{9}mol\end{array}$

Seluruh mol karbon ini digunakan menjadi C dalam CO₂. Berarti, jumlah mol oksigen dalam CO₂ ya dua kalinya jumlah mol karbon. Sudah dapat mol oksigennya, ubah jadi ton. $\begin{array}{c}6.91\times 10^{9}mol\times 2\times \frac{16gram}{1mol}\times \frac{1kg}{1000gram}\times \frac{1ton}{1000kg}=221.120ton\end{array}$

Maka, berat CO₂ adalah
$\begin{array}{c}83.000tonkarbon+221.120tonoksigen=304.120tonkarbondioksida\end{array}$

Menurut UU Harmonisasi Peraturan Perpajakan, efektif pada 1 April 2022, pajak karbon di Indonesia dikenakan tarif Rp 30 per kilogram karbondioksida ekuivalen. Maka, pajak karbon yang harus dibayar PLTU ini adalah.
$\begin{array}{cc}304.120ton\times \frac{1000kg}{1ton}\times \frac{Rp30}{1kg}& =Rp9.123.600.000\end{array}$

Sekitar 9,1 milyar.

Kalsium Sulfit

Kalsium oksida

Berkas:Kalsium sulfit.png

Kalsium sulfit

Gas hasil pembakaran tersebut dialirkan melalui serbuk CaO (kalsium oksida) untuk mengubah gas SO₂ menjadi padatan CaSO₃ (kalsium sulfit). Jika selama satu tahun diperoleh 5.16 x 10³ ton CaSO₃, maka persen hasil konversi SO₂ menjadi CaSO₃ adalah.

10⁵ ton batubara mengandung 2.5% belerang (weight/weight, persentase berat). Pertama, tentukan berat belerang.
$\begin{array}{cc}10^{5}ton\times 2.5\mathrm{\%}& =2500ton\end{array}$

Lalu, cari mol belerang.
$\begin{array}{cc}2500ton\times \frac{1000kg}{1ton}\times \frac{1000gr}{1kg}\times \frac{1mol}{32.06gram}& =77.978.789,76mol\end{array}$

Cari MR CaSO₃
$\begin{array}{cc}MRCaS{O}_3& =ARCa+ARS+(3\times ARO)\\ & =40,078+32,06+(3\times 16)\\ & =120,138gr/mol\end{array}$

Cari mol CaSO₃
$\begin{array}{cc}5.16\times 10^{3}ton\times \frac{1000kg}{1ton}\times \frac{1000gr}{1kg}\times \frac{1mol}{120,138gram}& =42.950.606,8mol\end{array}$

Untuk setiap mol CaSO₃ mengandung satu mol S. Berarti, jumlah mol belerang yang berubah jadi CaSO₃ juga 42.950.606,8 mol. Maka persen hasil konversinya adalah. $\begin{array}{cc}\frac{42.950.606,8mol}{77.978.789,76mol}\times 100\mathrm{\%}& =55.07\mathrm{\%}\end{array}$

Menguapkan Air

Entalpi pembakaran batubara adalah 2.5x10⁴ kJ/kg. Seluruh kalor hasil pembakaran batubara digunakan untuk mendidihkan air.
Diketahui suhu awal air 25 C, kalor jenis air 4.2 J/gC , entalpi penguapan air 40.6 kJ/mol. Tentukan massa air yang dapat diuapkan oleh PLTU tersebut (dalam satuan ton/tahun).

Pertama, tentukan energi yang dihasilkan dari pembakaran 10⁵ ton batubara.
$\begin{array}{cc}10^{5}ton\times \frac{1000kg}{1ton}\times \frac{2.5\times 10^{4}kJ}{kg}& =2,5\times 10^{12}kJ\end{array}$

Lalu, tentukan energi yang diperlukan untuk menguapkan satu ton air.
$\begin{array}{cc}Energi& =MemanaskanDari25C+Menguapkan\\ & =(\frac{4.2J}{g\times C}\times \frac{1000g}{1kg}\times \frac{1000kg}{1ton}\times 75C\times \frac{1kJ}{1000J})+(\frac{40.6kJ}{mol}\times \frac{1mol}{18g}\times \frac{1000g}{kg}\times \frac{1000kg}{1ton})\\ & =315.000kJ/ton+2.255.555,55kJ/ton\\ & =2.570.555,55kJ/ton\end{array}$

Yang terakhir...
$\begin{array}{cc}\frac{2,5\times 10^{12}kJ}{2.570.555,55kJ/ton}& =972.552,411ton\end{array}$