Energi
Solusi Alternatif untuk Menangkap CO2
Menangkap CO2 sangat penting untuk berhasil membalikkan kerusakan yang dapat segera ditimbulkan pemanasan global pada iklim kita. Namun, ada konflik antara apa yang secara ideal ingin dicapai peradaban manusia dan realitas di lapangan. Perjanjian Paris menandai komitmen global untuk menjaga kenaikan suhu rata-rata global jauh di bawah 2°C di atas tingkat pra-industri.
Sementara upaya tulus diperlukan untuk membatasi kenaikan hingga 1,5 derajat Celcius dengan beralih dari bahan bakar fosil, pembangkit listrik yang menggunakan batu bara dan gas terus mendominasi sektor listrik global, lapor International Energy Association (IEA).
Faktanya, meskipun ada dorongan global untuk beralih lebih giat ke sumber energi terbarukan, energi yang dihasilkan dari bahan bakar fosil telah meningkat sebesar 70% sejak tahun 2000. Batu bara tetap menjadi sumber bahan bakar terbesar untuk pembangkit listrik, sebesar 38%, diikuti gas sekitar 20%.
Kebijakan yang diterapkan secara global berupaya menangani masalah emisi dari pembangkit listrik berbahan bakar batu bara yang ada dan yang sedang dibangun hari ini. Namun, pengurangan atau penurunan emisi CO2 tidak menjamin tidak adanya karbon yang menjebak panas. IEA menyarankan bahwa bahkan setelah emisi CO2 dari armada pembangkit batu bara yang ada turun sekitar 40%, emisi tahunan masih akan mencapai 6 GtCO2 per tahun pada 2040.
Dalam skenario seperti itu, mencapai tujuan iklim kita tidak akan mungkin hanya dengan mengurangi emisi. Solusi alternatif diperlukan untuk menangkap karbon sehingga dapat dimanfaatkan dan disimpan secara skala besar. Namun, solusi tersebut harus secara holistik layak, biaya-efektif, dan berkelanjutan dalam jangka panjang.
Baru-baru ini, dalam sebuah studi yang dipublikasikan pada 1 Mei di jurnal ACS Energy Letters, peneliti di CU Boulder dan kolaborator mengungkapkan bahwa pendekatan populer yang banyak dieksplorasi insinyur untuk menangkap karbon akan gagal.
Namun, tim peneliti yang terdiri dari ilmuwan di National Renewable Energy Laboratory di Golden, Colorado, dan Delft University of Technology di Belanda, tidak hanya menunjukkan kelemahan sistem yang ada tetapi juga merekomendasikan solusi alternatif yang lebih berkelanjutan untuk tidak hanya menangkap karbon tetapi juga mengubahnya menjadi bahan bakar.
Dalam segmen berikutnya, kami akan meninjau apa yang direkomendasikan oleh solusi asli, apa saja kelemahannya, dan bagaimana kelemahan tersebut dapat diperbaiki dengan solusi alternatif!
Solusi Asli untuk Menangkap Karbon
Dengan solusi asli, kami merujuk pada salah satu pendekatan penangkapan udara langsung yang paling banyak digunakan yang melibatkan air contactor, yaitu kipas raksasa yang menarik udara ke dalam ruang berisi cairan basa. Karena CO2 bersifat asam secara kimia, cairan basa mengikat dan bereaksi dengannya membentuk karbonat atau bikarbonat.
Dengan CO2 terperangkap dalam karbonat atau bikarbonat, insinyur dapat memisahkannya dari cairan dan mengubahnya menjadi produk seperti plastik, minuman bersoda, dll. Jika karbonat dan bikarbonat ini diproses lebih lanjut, mereka bahkan dapat berfungsi sebagai bahan bakar untuk memberi tenaga pada rumah dan, berpotensi, pesawat terbang. Di sisi lain, cairan basa kembali ke ruang untuk menangkap lebih banyak CO2.
Meskipun solusi ini tampak sebagai pengaturan sempurna untuk menangkap karbon dan meng-upcycle-nya untuk penggunaan lebih lanjut, terdapat sebuah masalah.
Masalah pada Solusi Asli
Masalah terletak pada cara karbonat atau bikarbonat dipisahkan dari cairan. Melepaskan CO2 yang terperangkap mengharuskan perusahaan memanaskan larutan karbonat dan bikarbonat setidaknya hingga 900 ˚C (1.652 °F). Ini adalah suhu yang sumber energi terbarukan seperti matahari dan angin tidak dapat capai. Oleh karena itu, mencapai suhu ini memerlukan pembakaran bahan bakar berbasis fosil seperti gas alam atau metana murni.
Sementara membahas masalah tersembunyi ini dalam sistem, Wilson Smith, seorang profesor di Departemen Teknik Kimia dan Biologi serta anggota Renewable and Sustainable Energy Institute di CU Boulder, mengatakan hal berikut, yang secara esensial merangkum masalahnya:
“Jika kita harus melepaskan CO2 untuk menangkap CO2, itu menggagalkan seluruh tujuan penangkapan karbon.”
Hal baiknya, para peneliti melampaui tugas yang ada. Selain menunjukkan kelemahan sistem, mereka menyarankan alternatif yang dapat memperbaiki ketidaksesuaian tersebut.
Solusi Alternatif untuk Memperbaiki Solusi Asli
Para peneliti menyarankan penerapan proses penangkapan reaktif untuk memperbaiki masalah. Namun, mereka merekomendasikan penyesuaian pada ranah konvensional proses penangkapan reaktif.
Penangkapan reaktif, dalam bentuk tradisionalnya, mengacu pada proses di mana listrik diterapkan pada larutan karbonat dan bikarbonat, memisahkan CO2 dan cairan basa di dalam ruang. Ini juga disebut sistem loop tertutup yang dapat menangkap lebih banyak CO2 dalam bentuk cairan yang didaur ulang.
Namun, dalam kasus ini, peneliti mencatat sebuah kelemahan. Mereka melihat bahwa dalam lingkungan industri, listrik tidak cukup untuk meregenerasi cairan basa agar dapat menangkap kembali lebih banyak CO2 dari udara. Proses ini akan sangat tidak efisien dalam bentuk aslinya sehingga setelah lima siklus penangkapan dan regenerasi karbon, cairan basa hampir tidak mampu menarik CO2 lagi dari udara.
Para peneliti merekomendasikan penambahan elektrodialisis ke proses sebagai solusi. Metode ini menawarkan banyak manfaat. Pertama, dapat beroperasi dengan listrik terbarukan. Selain itu, dapat memisahkan lebih banyak air menjadi ion asam dan basa, menjaga kemampuan cairan basa untuk menyerap lebih banyak CO2. Wilson Smith menyebut pencapaian tim ini sebagai “menyelesaikan banyak masalah dengan satu teknologi,” dan memang tepat!
Sementara tugas peneliti adalah menginovasi solusi baru dan menyempurnakan yang ada untuk meningkatkan efisiensi, perusahaan dan bisnis juga memiliki tanggung jawab, dan banyak perusahaan telah melakukannya dengan baik. Pada segmen berikut, kami akan melihat sejumlah perusahaan yang telah menghasilkan solusi inovatif dan efisien di bidang ini.
Klik di sini untuk mengetahui apakah penjebakan karbon di lautan merupakan solusi yang layak.
#1. Graphyte
Graphyte memposisikan dirinya sebagai solusi penghilangan karbon dioksida pertama dan satu-satunya di dunia yang tahan lama, terjangkau, dan dapat diskalakan secara langsung. Dari segi ketahanan, Graphyte mengklaim solusinya mampu menghilangkan karbon dioksida selama lebih dari seribu tahun.
Dari segi keterjangkauan, perusahaan menyediakan solusinya dengan biaya produksi terlevelisasi kurang dari US$100/ton dan dalam hal skalabilitas, perusahaan mengklaim dapat menskalakan hingga tingkat di mana penghilangan miliaran ton karbon menjadi kemungkinan yang dapat dicapai.
Metode spesifik Graphyte mengikuti pendekatan Carbon Casting, yang memanfaatkan biomassa yang mudah didapat, seperti residu kayu dan operasi pertanian. Graphyte mengeringkan dan memampatkan biomassa ini menjadi blok karbon padat. Blok-blok ini dilengkapi dengan penghalang kedap udara yang aman secara lingkungan, memastikan penyimpanan yang aman di lokasi bawah tanah berteknologi tinggi.
Saat membahas metode Graphyte, Barclay Rogers, Pendiri dan CEO perusahaan, mengatakan:
“Carbon casting memungkinkan alam secara efisien melakukan pekerjaan penangkapan CO2, kemudian memanfaatkan teknik rekayasa untuk menyimpannya selama skala waktu yang relevan dengan iklim. Ini adalah solusi yang dapat dilakukan di mana saja, yang akan mengubah pasar, dan yang lebih penting, yang akan membantu menyelamatkan planet.”
Carbon casting dapat mempertahankan hampir seluruh karbon yang ditangkap dalam biomassa dan mengonsumsi sangat sedikit energi. Ini adalah proses penghilangan karbon yang berbiaya rendah namun tahan lama, menggabungkan fotosintesis dengan rekayasa praktis.
Potensi Graphyte telah membantu perusahaan ini memperoleh kepercayaan dan kredibilitas komunitas investor. Mereka menyelesaikan putaran pendanaan Seri A dengan total US$30 juta. Putaran tersebut dipimpin bersama oleh Prelude Ventures dan Carbon Direct Capital serta melibatkan kontribusi dari investor saat ini seperti Breathable Energy Ventures dan Overture.
Sementara usaha inovatif yang didanai ekuitas seperti Graphyte muncul dengan solusi generasi baru, terdapat perusahaan publik mapan seperti Linde yang telah merambah ke penangkapan karbon berbasis adsorpsi dan pemulihan karbon dioksida.
#2. Linde
Solusi penangkapan karbon berbasis adsorpsi HISORP® CC, tambahan terbaru dalam portofolio penangkapan karbon Linde, melengkapi teknologi pressure swing adsorption (PSA) dan membran yang telah teruji.
Solusi HISORP CC memisahkan CO2 dari gas proses pada berbagai konsentrasi umpan CO2. Ia memanfaatkan berbagai teknologi Linde, termasuk pressure swing adsorption (PSA), pemisahan kriogenik, dan kompresi, untuk mencapai tingkat penangkapan lebih dari 99%, tepatnya 99,7%.
Salah satu keunggulan terbesar solusi ini adalah bahwa ia beroperasi dengan energi yang berasal dari sumber terbarukan. Proses regenerasi tidak memerlukan uap, memastikan jejak karbon yang minimal.
Selain itu, HISORP CC merupakan teknologi dengan CAPEX dan OPEX rendah serta tingkat konsumsi energi spesifik yang minimal dan tersedia hampir tanpa biaya tambahan untuk manajemen pelarut, penambahan, dan penanganan.
Linde memastikan teknologi ini tetap sangat kompatibel dan inklusif sehingga dapat digabungkan dengan seluruh spektrum solusi Linde, termasuk steam methane reforming (SMR), auto thermal reforming (ATR), partial oxidation (POX), atau gasifikasi. Teknologi ini mendukung integrasi pada pabrik yang ada maupun baru untuk SMR, POX, dan ATR, bahkan dengan peningkatan produksi hidrogen.
Pada tahun 2023, Linde, sebagai perusahaan gas industri dan rekayasa global terkemuka, mencatat penjualan sebesar US$33 miliar.
Sementara perusahaan berkomitmen pada tujuan mereka, pertukaran pengetahuan antara perusahaan dan institusi riset bersifat timbal balik. Pada segmen penutup, kami meninjau riset teknologi di bidang ini yang dapat mengubah masa depan penangkapan karbon menjadi lebih efektif dan efisien.
Masa Depan Penangkapan Karbon: Alat dengan Potensi Transformasional
Pada Juli 2024, sekelompok peneliti mengusulkan platform holistik untuk mempercepat penangkapan karbon berbasis sorben. Mereka menamai platform tersebut PrISMa, singkatan dari Process-Informed Design of tailor-made Sorbent Materials.
Platform ini berupaya membuat penerapan skala besar teknologi penangkapan karbon lebih efisien secara karbon. Ia menekankan penggabungan komponen terfragmentasi dan para pelaksana di bawah satu payung.
Sementara kimiawan sebelumnya fokus pada desain material dan insinyur pada optimalisasi proses, platform PrISMa mengintegrasikan material, desain proses, techno-ekonomi, dan penilaian siklus hidup. Ia membandingkan lebih dari 60 studi kasus penangkapan CO2 dari berbagai sumber di 5 wilayah global menggunakan teknologi yang berbeda.
Selanjutnya, platform ini secara bersamaan memberi informasi kepada berbagai pemangku kepentingan tentang biaya-efektivitas teknologi, konfigurasi proses, dan lokasi. Ia juga mengungkap karakteristik molekuler sorben berperforma tinggi serta menawarkan wawasan praktis tentang dampak lingkungan, co-benefits, dan trade‑offs. Output akhir bertujuan menyatukan pemangku kepentingan pada tahap riset awal, mempercepat pengembangan teknologi penangkapan karbon dalam perlombaan menuju dunia net‑zero.
Ilmuwan yang bertanggung jawab mengembangkan PrISMa, Berend Smit di EPFL dan Susana Garcia di Heriot‑Watt University, sangat optimis tentang kegunaan metode ini dalam kehidupan nyata. Menurut Profesor Berend Smit:
“Pendekatan inovatif ini mempercepat penemuan material berperforma tinggi untuk penangkapan karbon, melampaui metode trial‑and‑error tradisional.”
PrISMa memiliki potensi signifikan untuk masa depan. Dengan menggunakan data eksperimental dan simulasi molekuler, ia dapat memprediksi sifat adsorpsi material sorben potensial.
Hal ini pada akhirnya akan memungkinkan komunitas pengembang membuat pilihan yang terinformasi. Properti lapisan proses PrISMa memungkinkan pengukuran dan pembandingan kinerja solusi penangkapan karbon dengan membantu ilmuwan menghitung parameter kinerja proses, seperti kemurnian, pemulihan, dan kebutuhan energi.
Satu parameter krusial yang menentukan keberhasilan atau kegagalan solusi ilmiah atau teknologi apa pun adalah kelayakan ekonominya. PrISMa dapat menilai kelayakan ekonomi dan teknis sebuah pabrik penangkapan karbon. Akhirnya, ia dapat mengevaluasi dampak lingkungan selama seluruh siklus hidup pabrik, memastikan keberlanjutan yang komprehensif.
Secara keseluruhan, PrISMa tidak kurang dari revolusioner atau transformasional.
Kami memulai diskusi dengan solusi yang banyak diadopsi yang ditemukan tidak memadai dan kontraproduktif. Sekarang, dengan PrISMa di tangan komunitas ilmiah, memungkinkan merancang solusi yang secara lingkungan efisien, dapat diskalakan, dan biaya‑efektif sejak hari pertama.
Klik di sini untuk daftar saham penangkapan karbon teratas untuk diinvestasikan.
