Penangkapan Udara Langsung: Bagaimana Reaktor Generasi Selanjutnya Dapat Diadopsi Secara Luas

Tim insinyur Rice University mencapai tonggak penting dalam penangkapan karbon dengan pengembangan yang dapat merevolusi pasar. Mereka berhasil membuat reaktor elektrokimia yang meningkatkan penangkapan karbon dari atmosfer dengan efisiensi tak tertandingi tanpa produk sampingan berbahaya. Berikut cara metode penangkapan langsung dari udara ini dapat mendekatkan dunia pada emisi karbon bersih nol.

Emisi Mencapai Puncak Baru yang Menyebabkan Bencana Iklim

Sebuah laporan di BioScience tentang kondisi iklim saat ini menemukan bahwa dunia berada di “ambang bencana iklim yang tidak dapat dipulihkan.”. Studi yang sama menunjukkan emisi bahan bakar fosil mencapai rekor tertinggi. Tiga hari terpanas yang pernah tercatat terjadi pada Juli 2024. Suhu permukaan laut di berbagai wilayah juga mencetak rekor pada 2024.

Data ini menegaskan bahwa sudah waktunya pemerintah mengambil inisiatif. Ada beberapa pendekatan yang tersedia, dengan keberlanjutan dan energi terbarukan sebagai inti. Mendorong kendaraan listrik dan energi alternatif hingga mengenakan pajak pada produsen yang boros merupakan solusi yang patut diperhatikan.

Tidak ada satu pilihan yang dapat menyelesaikan seluruh masalah. Perubahan kebiasaan harus berjalan bersama kemajuan teknologi. Salah satunya, penangkapan, pemanfaatan, dan penyimpanan karbon (CCUS), dianggap sebagai cara terbaik untuk membantu mencapai tujuan ini.

Penangkapan Langsung dari Udara: Metode Saat Ini

Mengurangi emisi karbon adalah prioritas pemerhati lingkungan dunia. Penangkapan langsung dari udara merupakan metode paling populer untuk menghilangkan CO2 dari atmosfer. Ada beberapa cara, tetapi semuanya memerlukan bahan kimia berbahaya yang meninggalkan produk sampingan atau energi sangat besar untuk proses ekstraksi.

Metode paling umum menggunakan bahan kimia untuk mengikat atom karbon dan oksigen pada molekul gas dengan senyawa lain dalam cairan yang dipilih khusus. CO2 dialirkan melalui campuran gas dengan berbagai kadar dan konsentrasi untuk menjebak molekul karbon dioksida dalam cairan. Setelah tertampung dalam larutan, ekstraksi dimulai.

Ekstraksi adalah bagian yang paling membutuhkan energi. Tergantung pilihan gas, prosesnya dapat memerlukan beberapa tahap dan fasilitas khusus. Metode umum untuk mengeluarkan CO2 dari pelarut melibatkan panas, reaksi kimia, atau proses elektrokimia. Jenis pelarut menentukan intensitas dan efektivitasnya.

Sorben Berbasis Amina

Sorben berbasis amina merupakan pilihan paling populer untuk penangkapan karbon. Larutan ini efektif menjebak CO2 tanpa banyak energi. Namun, sifatnya tidak stabil dan beracun sehingga menambah risiko dan biaya penyimpanan setelah proses.

Natrium dan Kalium Hidroksida

Ilmuwan juga mengembangkan pendekatan yang kurang beracun menggunakan natrium atau kalium hidroksida sebagai pelarut penangkap. Ikatan CO2 dengan atom pelarut sangat kuat sehingga memerlukan panas luar biasa untuk melepaskan karbon. Akibatnya metode ini mahal dan membutuhkan banyak peralatan khusus.

Studi Reaktor PSE untuk Penangkapan Langsung dari Udara

Menyadari keterbatasan teknologi dan kebutuhan akan solusi berkelanjutan yang mudah diintegrasikan, para insinyur Rice University mengembangkan perangkat penangkapan langsung dari udara pertama yang bekerja pada suhu ruang. Temuan mereka diterbitkan di Nature Energy¹.

Sumber – Rice University

Laporan memperkenalkan reaktor elektrolit padat berpori (PSE). Perangkat regenerasi elektrokimia ini menggunakan listrik untuk memisahkan karbon dari udara, alih-alih panas atau metode lain yang lebih mahal. Lapisan elektrolit padat berpori memungkinkan optimalisasi masukan listrik yang mengatur pergerakan ion dan perpindahan massa. Molekul CO2 dipindahkan menggunakan arus, bukan bahan kimia.

Hasil Pengujian Reaktor PSE

Reaktor berhasil menunjukkan penghilangan CO2 tanpa panas. Struktur modular tiga ruangnya memisahkan penyerap alkali di satu ruang dan karbon dioksida berkemurnian tinggi di ruang lain. Tim menemukan bahwa reaktor dapat memisahkan larutan NaHCO3/Na2CO3 secara selektif dengan kapasitas penangkapan 90%. Energi yang diperlukan sangat sedikit, dan reaktor terbukti andal untuk berbagai campuran.

Produksi Hidrogen

Proses ini juga dapat menghasilkan hidrogen secara bersamaan. Hidrogen sudah digunakan sebagai bahan bakar berbagai perangkat, pemanas rumah, dan banyak lagi. Sel bahan bakar hidrogen menghasilkan listrik secara bersih dan efisien, sehingga selaras dengan tujuan keberlanjutan tim.

Manfaat Reaktor PSE bagi Pasar

Penelitian ini memberikan banyak manfaat. Seluruh proyek mengandalkan teknologi yang tersedia dan teruji, sehingga lebih praktis. Integrasi, pelatihan pengguna, dan pengembangan proses lebih mudah, karena produk seperti sel bahan bakar hidrogen telah tersedia secara komersial selama satu dekade.

Efisiensi Biaya

Keuntungan besar lainnya adalah rendahnya biaya pembuatan dan operasi. Perusahaan dapat menghemat dibandingkan pilihan yang boros energi atau membutuhkan banyak panas. Teknologi ini dianggap langkah penting untuk menurunkan biaya penangkapan emisi.

Mengurangi Hambatan Energi

Konsumsi energi yang rendah membuka lebih banyak aplikasi dan industri. Laporan menunjukkan proses ini dapat memberikan penghematan besar bagi perusahaan pada masa depan.

Dapat Diskalakan

Skalabilitas juga penting. Reaktor PSE menghasilkan penangkapan karbon yang mengesankan tanpa investasi infrastruktur sebesar pabrik pemrosesan CO2 saat ini, sehingga lebih sesuai dengan ekonomi masa kini.

Bersih

Salah satu manfaat terbesar ialah pemrosesan yang bersih. Reaktor memisahkan CO2 tanpa meninggalkan limbah sampingan. Hasil ini menunjukkan tingkat keberlanjutan metode baru tersebut.

Fleksibilitas

Reaktor diuji dalam berbagai kondisi lingkungan untuk menilai dampaknya terhadap kinerja. Kemampuan adaptasinya terhadap berbagai reaksi katode dan anode sangat baik, sehingga cocok untuk penangkapan CO2 langsung dari udara dalam banyak situasi.

Integrasi

Integrasi kebanyakan metode penangkapan CO2 membutuhkan upaya besar. Pendekatan baru memperpendek waktu integrasi dengan menghilangkan kebutuhan panas atau bahan kimia. Sistem yang sepenuhnya menggunakan listrik ini lebih mudah diterapkan dalam bisnis, sehingga memungkinkan tingkat adopsi tinggi.

Peneliti

Peneliti Rice University Xiao Zhang, Zhiwei Fang, Peng Zhu, Yang Xia, dan Haotian Wang memimpin proyek. Wang telah bertahun-tahun bekerja dalam dekarbonisasi. Tim kini ingin memperluas pengujian untuk menilai operasi skala industri.

Perusahaan yang Dapat Memanfaatkan Penelitian Penangkapan Karbon Langsung dari Udara

Sektor penangkapan karbon terus berkembang dan minat terhadap perusahaan di dalamnya meningkat. Bencana alam yang semakin sering serta ketertarikan pembuat undang-undang pada kebijakan lingkungan, seperti pajak karbon, menciptakan peluang bagi perusahaan yang tepat posisi.

NET Power Inc

NPWR Grafik Harga

NET Power Inc (NPWR ), perusahaan energi terbarukan di North Carolina, didirikan pada 2010 untuk membuat turbin listrik tanpa emisi udara. Dengan dukungan investor strategis dan peneliti, perusahaan berhasil. Kini NET Power menjadi penyedia utama turbin bertekanan tinggi yang menggunakan CO2 superkritis.

Perangkat ini mensirkulasikan kembali emisi CO2 untuk menurunkan biaya dan menghilangkan polusi udara. Proyek berhasil besar dan dianggap sebagai langkah penting menghadapi peningkatan kebutuhan listrik akibat sistem AI.

NET Power didukung Occidental, Baker Hughes (BKR ), Constellation, dan SK Group. Jaringan ini, bersama pendekatan pembangkitan inovatifnya, membuat saham NET Power menarik bagi investor yang mencari akses ke energi bersih.

Aker Carbon Capture

Aker Carbon Capture adalah pemasok terkemuka perangkat penangkapan CO2 komersial. Perusahaan diluncurkan pada Agustus 2020 sebagai anak perusahaan Aker Horizons, perusahaan investasi yang mendirikan bisnis teknologi bersih berpotensi merevolusi pasar.

Aker Carbon Capture mengalami pasang surut. Proyek ini memperoleh kontrak penangkapan dan penyimpanan karbon pertama di dunia untuk fasilitas semen. Pada Agustus 2024, perusahaan menjadi yang pertama mendapat kontrak untuk merancang dan mengintegrasikan pabrik penangkapan karbon skala besar bagi fasilitas pulp dan kertas di AS.

Saham Aker Carbon Capture, yang hanya tersedia di pasar OTC, menurun stabil dalam beberapa tahun terakhir. Namun, laporan kuartal ketiganya menunjukkan kas 4,5 miliar NOK dan posisi ekuitas yang kuat sebesar 5,5 miliar NOK.

Pertumbuhan ini didorong kemitraan strategis dengan SLB yang menghasilkan SLB Capture. Analis melihat kemitraan itu sebagai sinyal “beli” untuk ACC.OL, yang berada dalam posisi baik untuk berkembang dalam ekonomi penangkapan karbon.

Kemajuan Penangkapan Langsung dari Udara Dapat Mendorong Ekonomi Hijau

Manfaat penangkapan karbon langsung dari udara bersama energi terbarukan menjelaskan mengapa banyak orang menganggapnya pendekatan terbaik untuk mencegah bencana iklim. Penelitian terbaru memajukan proses penangkapan CO2 dan memungkinkan perangkat diterapkan pada skala baru. Teknologi ini siap memasuki pengujian berikutnya, lalu penerapan.

Pelajari proyek lingkungan keren lainnya hari ini.

Referensi Studi:

^{1. Zhang, X., Fang, Z., Zhu, P., et al. (2025). Regenerasi elektrokimia CO₂ berkemurnian tinggi dari (bi)karbonat dalam reaktor elektrolit padat berpori untuk penangkapan karbon yang efisien. Nature Energy, 10(1), 55–65. https://doi.org/10.1038/s41560-024-01654-z}