CO2 sebagai Bahan Bakar? Penemuan Katalis Mengubah Emisi menjadi Peluang

Metanol adalah bahan awal utama untuk banyak produk kimia, termasuk plastik dan bahan bakar. Metanol sering digambarkan sebagai “prekursor universal untuk produksi berbagai macam bahan kimia dan material,” pada dasarnya “pisau Swiss dalam kimia,” sebagaimana dicatat oleh Javier Pérez‑Ramírez, Profesor Rekayasa Katalisis di ETH Zurich.

Cairan ini memainkan peran kunci dalam transisi menuju produksi berkelanjutan produk kimia dan bahan bakar, tetapi hanya jika energi yang digunakan untuk menghasilkan hidrogen dan menggerakkan katalisis dihasilkan secara berkelanjutan. Dalam hal ini, metanol pada akhirnya dapat diproduksi secara netral iklim, menyediakan cara ramah lingkungan untuk menggunakan karbon dioksida (CO₂) dari atmosfer.

Namun, produksi metanol konvensional sebagian besar tidak berkelanjutan, karena sebagian besar diproduksi dari bahan bakar fosil, yang menghasilkan emisi gas rumah kaca (GRK) tinggi.

Hal ini mungkin tidak lagi terjadi, karena ilmuwan dari ETH Zurich kini telah mengembangkan metode untuk mensintesis metanol yang dapat menjadi dasar industri kimia bebas fosil. Dipublikasikan di Nature, studi tersebut menjelaskan bagaimana alkohol cair dapat diproduksi dari hidrogen dan karbon dioksida menggunakan atom logam individual sebagai katalis.

Sementara ilmuwan terus mengeksplorasi cara membuat reaksi kimia lebih efisien menggunakan katalis, metode baru dari peneliti ETH Zurich ini juga dapat memungkinkan penggunaan logam langka dan mahal secara lebih ekonomis.

By placing isolated indium atoms on a support material, the researchers have developed a catalyst that can convert CO₂ and H₂ into methanol far more efficiently.

Ketidakseimbangan Karbon Menimbulkan Tantangan & Peluang

Karbon dioksida (CO₂) adalah gas tak berwarna, tidak berbau, dan tidak beracun yang memainkan peran penting dalam sistem alami Bumi. Tanaman menggunakan CO₂ selama fotosintesis untuk menghasilkan senyawa kaya energi dan melepaskan oksigen sebagai produk sampingan. Proses ini penting untuk kelangsungan hidup manusia. CO₂ juga berpartisipasi dalam siklus karbon global, di mana atom karbon terus bergerak antara atmosfer, permukaan Bumi, dan organisme hidup.

Meskipun penting secara alami, CO₂ berfungsi sebagai gas rumah kaca yang signifikan. Gas ini menahan panas dari sinar matahari di atmosfer, menciptakan efek pemanasan yang menjaga suhu yang cocok untuk kehidupan. Tanpa gas rumah kaca, Bumi akan terlalu dingin untuk dihuni. Namun, konsentrasi yang tinggi memperparah pemanasan ini, memicu pemanasan global dan perubahan iklim.

Karbon berputar terus-menerus melalui beberapa reservoir: batuan, sedimen, atmosfer, dan organisme hidup. Karbon kembali ke atmosfer melalui respirasi, dekomposisi organisme, letusan gunung berapi, dan kebakaran. Namun, aktivitas manusia kini mendominasi keseimbangan ini. Sejak industrialisasi dimulai pada awal abad ke-19, pengembangan lahan dan pembakaran bahan bakar fosil telah menghasilkan emisi karbon yang jauh melebihi kemampuan penyerapan alami. Akibatnya, konsentrasi CO₂ di atmosfer meningkat tajam dan terus mempercepat.

Emisi CO₂ global dari bahan bakar fosil dan industri mencapai 38,11 miliar ton metrik (GtCO₂) pada tahun 2025, meningkat lebih dari 69% sejak 1990, menurut data dari Statista. China adalah kontributor terbesar terhadap emisi GRK global ini, diikuti oleh AS.

Industrialiasi dan pertumbuhan ekonomi cepat dalam beberapa dekade terakhir menyebabkan peningkatan hampir 450% emisi CO₂ di negara Asia tersebut selama tiga setengah dekade terakhir, kontras dengan penurunan 6,1% di AS, meskipun negara Amerika Utara tersebut tetap menjadi pencemar karbon terbesar dalam sejarah.

Perang AS‑Israel terhadap Iran telah menghasilkan sekitar 5 juta ton emisi gas rumah kaca dalam dua minggu pertama. Sementara emisi CO₂ global terus meningkat, penyerapan karbon oleh daratan dan lautan telah melemah sekitar 15% selama dekade terakhir, menurut Global Carbon Project. Meskipun demikian, penyerapan karbon daratan, yaitu CO₂ yang diserap oleh tumbuhan dan tanah, diperkirakan pulih ke kekuatan sebelum El Niño setelah beberapa tahun yang tidak biasa lemah.

Sementara itu, sebuah studi yang dipublikasikan di Nature² menemukan bahwa penurunan penyerapan karbon menyumbang sekitar 8% peningkatan konsentrasi CO₂ atmosfer sejak 1960. Penyerapan karbon dioksida juga menurunkan pH laut sebesar 0,1 unit, meningkatkan keasaman sebesar 30%.

Jadi, karena aktivitas manusia melepaskan lebih banyak CO₂ ke atmosfer daripada proses alami yang dapat menghilangkannya, jumlah karbon dioksida di atmosfer terus meningkat dan mencetak rekor tertinggi baru, menciptakan kebutuhan mendesak untuk mengatasi masalah emisi CO₂.

Salah satu cara untuk mengatasi masalah serius ini adalah melalui transisi energi terbarukan. Meskipun tenaga surya, angin, hidro, panas bumi, dan biomassa menawarkan solusi menjanjikan, transisi ini merupakan proses yang lambat dan jangka panjang, menghadapi biaya modal awal yang tinggi, kebutuhan infrastruktur, dan tantangan teknologi.

Cara lain meliputi mengadopsi transportasi berkelanjutan, meningkatkan efisiensi energi, dan menghilangkan karbon yang ada melalui reboisasi dan pengelolaan lahan.

Semua ini merupakan solusi yang menjanjikan, tetapi bagaimana jika kita dapat menangkap karbon dioksida langsung dari lingkungan dan kemudian menggunakannya sebagai bahan baku? Bagaimana jika kita dapat mengubah gas rumah kaca utama ini menjadi bahan bakar? Itu akan menjadi terobosan dalam teknologi iklim dan energi, karena tidak hanya membantu meminimalkan pemanasan global tetapi juga memenuhi permintaan energi tinggi dunia.

Beberapa studi telah mengeksplorasi cara mengubah CO₂ menjadi bahan bakar. Proses ini bersifat netral karbon karena bahan bakar mengeluarkan jumlah CO₂ yang sama saat dibakar. Proses ini melibatkan penangkapan karbon dioksida dan penggunaan energi terbarukan untuk mengubahnya menjadi bahan bakar hidrokarbon seperti metanol, diesel, dan bensin melalui metode kimia seperti hidrogenasi katalitik atau reduksi elektrokimia.

Metanol menonjol sebagai salah satu jalur paling praktis dan dapat diskalakan untuk pemanfaatan CO₂, berkat kompatibilitasnya dengan infrastruktur yang ada dan fleksibilitasnya di berbagai industri.

Metanol (CH₃OH) adalah alkohol tak berwarna, mudah terbakar, dan sangat beracun yang dilepaskan ke lingkungan selama penggunaan industri dan secara alami dari mikroba, vegetasi, serta gas vulkanik. Jika tertelan atau terserap, ia menimbulkan risiko kesehatan signifikan, termasuk kebutaan, kegagalan organ, atau kematian.

Senyawa kimia cair ini digunakan sebagai anti beku, pelarut industri, dan bahan baku kimia untuk plastik, cat, busa, resin, produk farmasi, dan bahan bakar. Ia juga berfungsi sebagai pembawa energi untuk menyimpan listrik terbarukan, aditif dalam bahan bakar konvensional, dan bahan bakar cair alternatif. Sebagai sumber energi yang lebih “bersih”, metanol menggerakkan bus, mobil, truk, kapal, boiler, dan sel bahan bakar. Ia juga digunakan untuk menghasilkan dimetil eter (DME), bahan bakar terbarukan lainnya.

Meskipun menjanjikan, skala produksi metanol dari CO₂ masih menghadapi tantangan, termasuk kebutuhan energi tinggi, ketersediaan hidrogen, dan kebutuhan katalis yang biaya-efisien. Penelitian yang sedang berlangsung membuat kemajuan cepat dalam bidang-bidang ini.

Klik di sini untuk mempelajari bagaimana cahaya dapat mengubah kembali karbon dioksida.

Inovasi Atom Tunggal Membuka Konversi CO₂ yang Efisien

Untuk memproduksi metanol dari karbon dioksida dan hidrogen, peneliti dari ETH Zurich telah membuat kemajuan dalam penelitian katalis.

Katalis telah digunakan sejak zaman kuno. Misalnya, ragi yang digunakan untuk membuat roti mengandung katalis alami (enzim) yang membantu mengubah tepung menjadi roti. Seiring waktu, kemajuan dalam katalis telah menghasilkan plastik dapat terurai secara hayati, farmasi baru, dan bahan bakar yang lebih ramah lingkungan.

Katalis adalah zat yang membantu membuat reaksi menjadi lebih mudah dan lebih efisien. “Pembantu reaksi” ini mempercepat reaksi kimia atau menurunkan tekanan atau suhu yang diperlukan untuk memulainya, tanpa dikonsumsi selama reaksi.

Reaksi kimia memerlukan energi untuk memulai karena ikatan antara atom dalam molekul harus diatur ulang. Hambatan energi dapat kecil, seperti menyalakan korek api, atau jauh lebih tinggi dalam proses industri, yang meningkatkan biaya. Katalis membantu menurunkan hambatan ini, dengan yang paling efektif sering mengandung logam, termasuk logam langka dan mahal.

Terobosan oleh ahli kimia ETH Zurich telah menghasilkan pengembangan katalis yang secara signifikan menurunkan energi minimum yang diperlukan untuk memproduksi metanol dari CO₂ dan hidrogen. Para peneliti mencapai penggunaan indium yang sangat efisien sehingga setiap atom indium berfungsi sebagai situs aktifnya sendiri.

Berbeda dengan pendekatan coba-coba di masa lalu dalam penelitian katalisis, katalis yang baru ditemukan ini memungkinkan analisis yang lebih tepat dan pemahaman tentang reaksi yang terjadi di permukaannya, sehingga membuka jalan bagi desain katalis yang lebih optimal dan rasional.

“Katalis baru kami memiliki arsitektur atom tunggal, di mana atom logam aktif yang terisolasi dipasang pada permukaan bahan pendukung yang dikembangkan secara khusus.”

– Pérez‑Ramírez, Direktur National Centre of Competence in Research (NCCR) Catalysis

Sementara katalis yang baru ditemukan adalah atom tunggal, katalis tradisional mengandung logam dalam bentuk agregat. Partikel-partikel ini sangat kecil, tetapi biasanya mengandung ratusan hingga ribuan atom logam. Banyak dari atom-atom ini bahkan tidak terlibat langsung dalam reaksi. Namun jika atom-atom ini dapat bekerja secara individual, mereka dapat menjadi jauh lebih efisien karena ilmuwan dapat memanfaatkan elemen kimia yang langka dan mahal dengan lebih baik, sehingga memungkinkan penggunaan logam mulia secara ekonomis.

Selain itu, sifat katalitik atom terisolasi berbeda dari agregat.

“Indium telah digunakan dalam katalis ini selama lebih dari satu dekade,” catat Pérez‑Ramírez, yang telah bekerja pada katalis yang lebih baik untuk produksi metanol berbasis CO₂ selama lebih dari satu setengah dekade dan memegang beberapa paten di bidang ini. “Dalam studi kami, kami menunjukkan bahwa atom indium terisolasi pada hafnium oksida memungkinkan sintesis metanol berbasis CO₂ yang lebih efisien dibandingkan indium dalam bentuk nanopartikel yang mengandung banyak atom.”

Indium (In) adalah logam berwarna perak‑putih yang pasokannya terutama bergantung pada industri pertambangan seng, dengan indium sebagai produk sampingan kecil. China (40%) adalah produsen indium terbesar dan mengendalikan mayoritas cadangan indium dunia. Logam ini banyak digunakan dalam film indium tin oxide, paduan, dan material semikonduktor yang diperlukan untuk sel PV, solder, tampilan panel datar, LED, material antarmuka termal, dan baterai.

Untuk menempatkan atom indium tunggal pada permukaan hafnium oksida secara tepat, tim mengembangkan beberapa jalur sintesis baru. Bagian penting dari pekerjaan ini, yang dilakukan bekerja sama dengan institusi riset lain, adalah merancang bahan pendukung untuk menyediakan lingkungan yang stabil namun reaktif bagi atom-atom tersebut.

Salah satu jalur melibatkan pembakaran bahan awal dalam nyala api pada suhu 2.000 hingga 3.000 °C sebelum mendinginkannya secara cepat. Hal ini menjaga indium tetap berada di permukaan dan terintegrasi dengan kuat.

Penyematan atom katalis ke dalam hafnium oksida tahan panas menunjukkan bahwa katalis atom tunggal dapat bertahan dalam kondisi ekstrem, termasuk suhu tinggi dan tekanan tinggi. Daya tahan ini penting karena sintesis metanol dari gas CO₂ dan hidrogen memerlukan suhu hingga 300 °C dan tekanan sekitar 50 kali tekanan atmosfer normal.

“Oksida indium‑hafnium nanostruktur yang disintesis melalui pyrolysis semprot api mencapai produktivitas metanol spesifik indium hingga 70% lebih tinggi dibandingkan oksida indium‑zirkonium, dengan peningkatan terbesar terlihat pada atom tunggal indium,” demikian dinyatakan dalam studi.

Manfaat lain dari katalis atom terisolasi adalah ilmuwan dapat menganalisis mekanisme reaksi dengan jauh lebih sedikit sinyal gangguan, sehingga memberikan wawasan yang lebih jelas. Katalis yang ada yang terbuat dari nanopartikel cukup sulit dipelajari. Mereka pada dasarnya merupakan kotak hitam. Meskipun reaksi hanya terjadi pada sejumlah kecil atom di permukaan, banyak sinyal pengukuran berasal dari atom di dalam partikel yang tidak terlibat dalam reaksi, sehingga menyulitkan interpretasi apa yang terjadi.

“Pengembangan katalis metanol dan analisis detail mekanisme tidak akan mungkin tanpa keahlian interdisipliner ini.”

– Pérez‑Ramírez

Berinvestasi dalam Daur Ulang Karbon

Celanese Corporation (CE ) adalah perusahaan kimia dan material khusus global yang memproduksi polimer rekayasa. Segmen bisnis utamanya meliputi Engineered Materials dan Acetyl Chain.

Secara khusus, perusahaan ini terlibat langsung dalam mengubah CO₂ menjadi metanol. Melalui Fairway Methanol, usaha patungan dengan Mitsui & Co. Jepang, Celanese akan menangkap sekitar 180.000 ton CO₂ per tahun dan menghasilkan 130.000 ton metanol berkarbon rendah per tahun.

Baru-baru ini, perusahaan memperoleh Sertifikasi Jejak Karbon (CFC) untuk grade Hostaform dan Celcon POM ECO‑C di situs produksi Frankfurt dan Texas, sebagai hasil investasi Celanese dalam teknologi Penangkapan dan Pemanfaatan Karbon (CCU) untuk mengurangi input berbasis fosil tanpa berdampak negatif pada kinerja material.

Dengan kapitalisasi pasar $7 miliar, saham Celanese saat ini diperdagangkan pada $62,47, naik 48% tahun ini. Saham perusahaan telah mengalami tren penurunan selama dua tahun terakhir setelah melampaui angka $170 pada awal 2024, turun menjadi sekitar $35 pada akhir tahun lalu, dan kini kembali menunjukkan pemulihan.

Perusahaan memiliki EPS (TTM) sebesar -10,40 dan P/E (TTM) -6,02. Celanese membayar dividen dengan hasil 0,19%.

Mengenai keuangan perusahaan, tercatat penurunan penjualan bersih sebesar 7% menjadi $9,5 miliar untuk tahun penuh 2025, akibat penurunan 4% baik pada harga maupun volume. Kerugian operasional mencapai $786 juta, sementara kerugian terdilusi GAAP per saham sebesar $10,44, dan laba bersih yang disesuaikan per saham sebesar $3,98.

Celanese melaporkan permintaan yang lebih rendah dari biasanya di pasar akhir utama seperti cat, pelapis, otomotif, dan konstruksi, namun tetap fokus pada peningkatan arus kas untuk memperbaiki biaya, mempercepat pengurangan leverage, dan mendorong pertumbuhan pendapatan.

“Kinerja tahunan penuh kami menunjukkan kekuatan rencana aksi kami dan pelaksanaan yang disiplin dalam lingkungan yang menantang.”

– CEO Scott Richardson

Pada tahun 2025, perusahaan menghasilkan arus kas operasional sebesar $1,1 miliar dan melaporkan arus kas bebas sebesar $773 juta.

Penciptaan arus kas ini, bersama dengan pengurangan biaya lebih dari $120 juta, penyelesaian divestasi Micromax, pembiayaan ulang jatuh tempo jangka pendek, dan peluncuran program untuk mendorong pertumbuhan serta memperkaya jalur EM, membantu perusahaan membuat “kemajuan signifikan terhadap prioritas kami dalam pengurangan leverage, perbaikan biaya, dan pertumbuhan pendapatan,” kata Richardson. Untuk kuartal terakhir, Celanese melaporkan penjualan bersih $2,2 miliar, laba operasional $93 juta, dan laba bersih yang disesuaikan per saham $0,67.

Untuk kuartal saat ini, perusahaan memperkirakan sedikit perubahan dalam permintaan tetapi mengantisipasi peningkatan musiman yang moderat dalam volume, sehingga memperkirakan laba bersih yang disesuaikan per saham kuartal pertama antara $0,70 hingga $0,85.

“Kami mengharapkan tahun yang kuat lagi dalam menghasilkan kas dengan target arus kas bebas $650 hingga $750 juta. Meskipun lingkungan makro tetap tidak pasti, kami telah menciptakan momentum ke depan. Kami percaya tindakan tegas yang kami ambil menempatkan Celanese untuk secara signifikan memperoleh manfaat dari pemulihan yang akan datang.”

– Richardson

Berita dan Perkembangan Saham Celanese Corporation (CE) Terbaru

Kesimpulan

Mengubah karbon dioksida menjadi bahan bakar merupakan peluang signifikan untuk mengubah tantangan iklim menjadi aset ekonomi. Dan dengan inovasi seperti katalis atom tunggal yang secara dramatis meningkatkan efisiensi, jalur produksi metanol dari CO₂ menjadi lebih layak daripada sebelumnya. Namun tentu saja, memperluas solusi ini memerlukan energi terbarukan yang melimpah, produksi hidrogen yang biaya-efisien, dan kerangka kebijakan yang mendukung. Setelah semua faktor ini selaras, CO₂ berpotensi beralih dari salah satu tantangan lingkungan terbesar dunia menjadi salah satu sumber daya terpentingnya.

Referensi

1. Zhang, X., Liu, Y., Wang, C., Li, J., Chen, Z., Zhao, H., Xu, L., Sun, K., Zhou, Q., Yang, F., Wu, T., Guo, S., Li, Y., Huang, J., Deng, D., Bao, X. & Li, C. Atom tunggal indium memungkinkan hidrogenasi CO₂ yang efisien menjadi metanol. Nature Nanotechnology (2026). https://doi.org/10.1038/s41565-026-02135-y
2. Friedlingstein, P., Le Quéré, C., O’Sullivan, M., Hauck, J., Landschützer, P., Luijkx, I.T., Li, H., van der Woude, A., Schwingshackl, C., Pongratz, J., Regnier, P., Andrew, R.M., Bakker, D.C.E., Canadell, J.G., Ciais, P., Gasser, T., Jones, M.W., Lan, X., Morgan, E., Olsen, A., Peters, G.P., Peters, W., Sitch, S. & Tian, H. Dampak iklim yang muncul pada penyerapan karbon dalam anggaran karbon terintegrasi. Nature 649, 98–103 (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09802-5