Produksi Emas Bersifat Beracun. Bisakah LED Mengakhiri Ketergantungan Kita Padanya?

Di dunia teknologi pencahayaan dan tampilan, diode pemancar cahaya atau LED telah memimpin pasar berkat efisiensi energi, umur panjang, dan kemampuan menghasilkan warna yang hidup. 

Dioda, yang terbuat dari semikonduktor, memungkinkan arus mengalir satu arah dan menghalanginya di arah lain. Sementara itu, diode pemancar cahaya (LED) hanyalah perangkat semikonduktor yang menghasilkan cahaya ketika arus melewatinya. 

Kenaikan LED mengubah cara kita memanfaatkan cahaya dengan memancarkan cahaya melalui elektroluminesensi dan merevolusi teknologi tampilan.

Di antara LED, diode pemancar cahaya perovskit (PeLEDs), khususnya, telah muncul sebagai teknologi menjanjikan untuk aplikasi tampilan dan pencahayaan karena fabrikasi berbiaya rendah, efisiensi tinggi, dan emisi cahaya yang dapat disesuaikan. 

LED perovskit juga memperoleh daya tarik signifikan berkat fleksibilitasnya, memiliki desain yang ringan, dan menawarkan gamut warna yang luas. Selain itu, PeLED dapat diproduksi menggunakan material yang melimpah di bumi dan teknik berenergi rendah. LED ini telah mencapai efisiensi tinggi pada warna merah, hijau, dan biru (RGB).

Dalam beberapa tahun terakhir, stabilitas PeLED juga telah meningkat secara signifikan, yang menunjukkan potensi menjanjikan untuk komersialisasinya. 

Ketika berbicara tentang membuat teknologi inovatif tersedia bagi semua secara skala besar, faktor teknis, ekonomi, dan lingkungan memainkan peran penting, yang juga membantu menilai potensi keberlanjutannya. Namun, informasi ini masih kurang mengenai PeLEDs.

Berbagai studi telah mengevaluasi dampak siklus hidup sel surya perovskit yang muncul, tetapi temuan mereka tidak dapat langsung diterapkan pada PeLEDs. Ini karena perbedaan mendasar dalam mekanisme konversi energi mereka. 

Berbeda dengan LED, yang mengubah listrik menjadi cahaya, sel surya mengubah cahaya menjadi listrik. Kemudian, fakta bahwa PeLED beroperasi pada berbagai panjang gelombang, yang memerlukan material lapisan fungsional yang beragam dan analisis berbeda untuk perangkat dengan warna yang bervariasi.

Jadi, penilaian siklus hidup (LCA) yang komprehensif mencakup semua tahap diperlukan untuk mengidentifikasi jalur efektif menuju komersialisasi berkelanjutan PeLED.

Sebuah studi baru telah melakukan hal ini dan menemukan bahwa LED generasi berikutnya, pada kenyataannya, murah dan berkelanjutan.

Penilaian Siklus Hidup LED Perovskit

Diterbitkan dalam Nature Sustainability¹, peneliti di Universitas Linköping meneliti teknologi PeLED yang muncul dari perspektif siklus hidup dengan fokus pada keberlanjutan berorientasi komersialisasi.

“LED perovskit lebih murah dan lebih mudah diproduksi dibandingkan LED tradisional, dan mereka juga dapat menghasilkan warna yang hidup dan intens jika digunakan pada layar. Saya rasa ini adalah generasi berikutnya dari teknologi LED.”

– Feng Gao, profesor optoelektronika di Universitas Linköping

Kelompok riset Gao bekerja dengan Profesor Olof Hjelm, Departemen Manajemen dan Teknik (IEI) serta Teknologi dan Manajemen Lingkungan (MILJÖ), dan John Laurence Esguerra, yang merupakan seorang asisten profesor di LiU untuk mendapatkan gambaran yang lebih baik tentang bagaimana LED yang saat ini tersedia di pasar dapat digantikan dengan LED berbasis material perovskit.

Material perovskit adalah kelas material dengan sifat optoelektronik unik. Mereka memiliki koefisien absorpsi tinggi, mobilitas elektron dan hole tinggi, serta celah pita yang dapat disesuaikan selain menjadi biaya efektif.

Sekarang, untuk menilai komersialisasinya, tim riset menggunakan penilaian inventaris siklus hidup (LCI) terperinci dari 18 LED perovskit canggih yang mencakup panjang gelombang RGB, putih, dan dekat inframerah (NIR). Perangkat yang dipilih menunjukkan kinerja teknis tinggi dan diakui secara luas.

Berdasarkan data ini, peneliti menganalisis dampak lingkungan dan biaya ekonomi PeLED.

Analisis semacam itu memerlukan definisi sistem yang jelas, yang berarti apa yang termasuk di dalamnya, tetapi itu tidak terkait dengan biaya dan dampak lingkungan. 

Kerangka kerja ini menyelidiki apa yang terjadi sejak awal ketika produk dibuat hingga ia tidak dapat dipelajari. Jadi, siklus hidup produk memiliki lima fase — produksi bahan baku, manufaktur, distribusi, penggunaan, dan dekomisioning.

Pada dasarnya, dari lahir hingga mati, tetapi “Kami ingin menghindari kematian,” kata Profesor Hjelm. Tambahkan daur ulang, dan seperti yang dia catat, hal-hal menjadi lebih rumit. Hjelm menambahkan:

“Namun di sini kami menunjukkan bahwa yang paling penting adalah memikirkan penggunaan kembali pelarut organik dan bagaimana bahan baku diproduksi, terutama jika mereka merupakan material langka.”

Salah satu aspek khusus di mana analisis siklus hidup ini memberikan panduan adalah jumlah kecil timbal beracun yang ditemukan dalam PeLED. Meskipun ini penting agar perovskit efektif, fokus tidak seharusnya hanya pada timbal, karena ada banyak material lain yang terdapat dalam LED.

Logam mulia emas adalah salah satunya, dan ia memiliki tantangan tersendiri. Menurut Hjelm:

“Produksi emas sangat beracun. Ada produk sampingan seperti merkuri dan sianida. Prosesnya juga sangat mengonsumsi energi.”

Proses Produksi Emas yang Beracun & Energi Intensif

Emas (Au) telah memikat dan menjadi perhatian masyarakat manusia sejak zaman kuno lebih dari komoditas lain.

Logam kuning berkilau ini pernah diterima secara universal sebagai pembayaran. Pada suatu waktu, sistem moneter AS didasarkan pada standar emas. Emas juga sangat populer sebagai pilihan investasi dan digunakan untuk melindungi nilai terhadap inflasi.

Akibatnya dari hal ini, nilai emas baru-baru ini mencapai rekor tertinggi sepanjang masa (ATH) karena XAUUSD melampaui $3,000 per ons. Harga emas naik lebih dari 15% pada 2025 dan telah mengalami kenaikan kuat sejak Oktober 2023, ketika harganya sekitar $1,800 per ons.

Selain berfungsi sebagai penyimpan nilai yang baik, emas juga digunakan dalam perhiasan, kedokteran, elektronik, dirgantara, dan industri lain berkat banyak sifat menariknya.

Logam kuning cerah ini lunak dan memerlukan logam lain untuk memperoleh kekuatan. Namun ia sangat dapat ditempa, yang berarti bentuknya dapat dikendalikan dengan tenaga. Selain dipukul menjadi lembaran tipis, ia juga dapat ditarik menjadi kawat.

Tidak hanya dikenal karena tahan korosi tinggi, tetapi juga konduktor yang sangat baik untuk panas dan listrik.

Emas adalah salah satu logam terpadat, dengan densitas sekitar 19,3 g/cm³. Titik lelehnya 1064,18°C, sedangkan titik didihnya 2836°C. Selain itu, logam ini tahan terhadap sebagian besar asam dan tidak bereaksi mudah dengan kebanyakan zat, serta tidak bersifat magnetik. 

Kombinasi sifat-sifat ini membuat emas sangat menarik untuk digunakan dalam smartphone, komputer, elektronik konsumen lainnya, pelindung radiasi, sirkuit cetak, dan sistem semikonduktor.

Emas biasanya ditemukan terbenam dalam urat kuarsa, dan dieksktraksi dari bumi melalui operasi industri berskala besar dan penambangan skala kecil. 

Emas ditambang baik dari permukaan maupun dari bawah tanah sementara proses pengolahan terjadi di lokasi tambang. Pengolahan dimulai dengan penghancuran, kemudian bijih diperlakukan dengan bahan kimia untuk mengekstraksi emas, yang kemudian melalui proses seperti peleburan untuk membuat batangan emas. Batangan tersebut diangkut ke pabrik pemurnian untuk menghasilkan emas murni yang dijual.

Nilai tinggi logam tersebut dan aplikasinya yang unggul menjadikan penambangan emas industri besar dan global. Proses yang banyak dipraktikkan ini terutama populer di beberapa negara di Afrika dan Amerika Selatan, di mana penambangannya dapat menghasilkan lima kali lebih banyak pendapatan dibandingkan perikanan, pertanian, dan kehutanan.

Namun, penambangan emas bukan proses bersih melainkan proses beracun dan intensif sumber daya yang menimbulkan risiko lingkungan dan kesehatan yang signifikan.

Produksi emas menghasilkan emisi CO2 selain risiko lingkungan lain, termasuk kontaminasi tanah, degradasi lahan, polusi air dan udara, serta perusakan habitat.

Jenis limbah beracun yang terlibat di sini mengandung hingga tiga lusin bahan kimia berbahaya, termasuk timbal, merkuri, sianida, arsenik, asam, dan produk sampingan petroleum.

Dampak dari aliran air tambang asam (AMD), istilah yang merujuk pada air tercemar yang dihasilkan dari perusahaan tambang yang rutin membuang limbah beracun ke laut, danau, sungai, dan aliran, bersifat multifaset, membuat pemulihan dari limbah tersebut sangat sulit.

Dengan penambangan emas yang begitu merusak planet dan penduduknya, menggantikan logam berharga ini dengan seperti aluminium, nikel, atau tembaga dalam LED akan memberikan manfaat lingkungan yang besar, menurut studi baru. Sementara itu, sejumlah kecil timbal dapat dipertahankan agar LED berfungsi secara optimal.

LED Generasi Berikutnya yang Murah & Berkelanjutan

LED perovskit, menurut studi, dapat berhasil diubah menjadi penawaran pasar yang menguntungkan. Studi tersebut menyimpulkan bahwa PeLED memiliki potensi besar untuk komersialisasi jangka panjang. Menurut studi:

“PeLED masa depan yang dikembangkan melalui manufaktur skala besar, memiliki janji besar untuk mencapai posisi kompetitif di antara berbagai teknologi pencahayaan dari perspektif lingkungan dan ekonomi.”

Jalur menuju komersialisasi berkelanjutan, menurut studi, memiliki tiga pilar kritis — faktor lingkungan, ekonomi, dan teknis. Faktor-faktor ini selaras dengan kepentingan pemangku kepentingan utama: produsen yang mencari profitabilitas korporat dan pengembalian investasi, koordinator yang mencakup regulasi pemerintah dan kebijakan, serta pelanggan yang membayar produk.

Hasil penilaian siklus hidup studi menunjukkan bahwa dampak lingkungan LED perovskit terutama berasal dari input zat dan listrik selama produksi. Tahap distribusi, yaitu transportasi, hanya menyumbang kurang dari 5% total dampak, dan optimalisasinya bergantung pada sumber daya industri.

Mengenai sumber toksisitas, studi mencatat bahwa logam berat dari produksi bahan baku merupakan kontributor utama sepanjang siklus hidup PeLED. Temuan lebih lanjut menunjukkan bahwa penggunaan perovskit bebas timbal (Pb) tidak secara intrinsik mengurangi dampak lingkungan.

Hal ini karena lapisan emisif yang tipis, yang hanya berukuran puluhan nanometer, bahwa kontribusi Pb dalam LED perovskit terhadap dampak lingkungan keseluruhan sangat minimal. 

Studi tersebut sebenarnya menyoroti emas sebagai kontributor kuat dan menyebutkan kasus mencolok katoda emas (Au) pada PeLED NIR, yang menunjukkan dampak lingkungan lebih dari 100 kali lebih besar dibandingkan perangkat yang tidak menggunakan emas. Perbedaan ini disebabkan oleh polusi tinggi dan konsumsi energi yang terkait dengan penambangan emas. Hal ini diperparah oleh densitas Au yang tujuh kali lipat dibandingkan aluminium (Al).

Ini menekankan bahwa teknologi bebas timbal tidak selalu menjamin pengurangan ekotoksisitas.

Dengan demikian, peneliti mencatat bahwa pemahaman umum bahwa Pb adalah sumber utama toksisitas dalam LED perovskit tidak hanya tidak disarankan tetapi juga berisiko mengalihkan perhatian dari polutan kritis lainnya.

Mengenai biaya, penilaian tekno-ekonomi menunjukkan biaya PeLED masa depan sekitar US$100 m–2, yang sebanding dengan biaya panel OLED organik komersial.

Jadi, biaya yang lebih rendah dan dampak lingkungan yang lebih kecil dari PeLED bahkan dapat memungkinkan mereka menggantikan LED yang ada. Namun masalahnya terletak pada umur panjangnya. Masalah utama ini, bagaimanapun, sedang ditangani oleh pengembangan LED perovskit yang dipercepat, dan dengan itu, harapan hidupnya meningkat. 

Para peneliti sebenarnya mengusulkan mitigasi dampak relatif (RIMT) sebagai parameter baru untuk mengukur umur pakai yang diperlukan bagi LED perovskit untuk mencapai keberlanjutan. Studi tersebut mencatat:

“RIMT mewakili waktu minimal yang diperlukan untuk mengurangi dampak relatif, dengan mempertimbangkan dampak relatif internal dan eksternal secara bersamaan.”

Menurut studi, LED perovskit harus mencapai target praktis sekitar 10.000 jam dalam umur pakainya untuk dampak lingkungan yang positif. Ini dapat dicapai, menurut peneliti. Namun untuk saat ini, PeLED terbaik saat ini hanya dapat bertahan ratusan jam.

Dengan penilaian ini, peneliti bertujuan untuk membawa perubahan dalam bidang riset LED di mana, sejauh ini, fokus telah pada peningkatan kinerja teknis LED.

“Kami ingin apa yang kami kembangkan dapat digunakan di dunia nyata. Namun, kami sebagai peneliti perlu memperluas perspektif kami. Jika sebuah produk memiliki kinerja teknis tinggi tetapi mahal dan tidak berkelanjutan secara lingkungan, produk tersebut mungkin tidak kompetitif di pasar. Pemikiran ini akan semakin menjadi panduan riset kami.”

– Muyi Zhang, mahasiswa PhD di Departemen Fisika, Kimia, dan Biologi di LiU

Studi tersebut juga mencatat bahwa efikasi luminans perlu penelitian lebih lanjut untuk meningkatkan efisiensi energi produk PeLED masa depan.

Perusahaan Inovatif

Universal Display Corp

Sementara LED perovskit berada di garis depan masa depan pencahayaan dan tampilan visual, pasar saat ini didominasi oleh Liquid Crystal Displays (LCD) dan Organic Light-Emitting Diodes (OLED).

Di bidang OLED, Universal Display (OLED ) Corp (UDC) adalah nama terkemuka yang meneliti, mengembangkan, dan melisensikan teknologi serta material OLED untuk tampilan dan pencahayaan. 

Didirikan pada 1994, UDC telah memimpin inovasi dalam teknologi OLED dengan teknologi phosphorescent OLED UniversalPHOLED miliknya. Perusahaan ini juga mengembangkan dan menjual material PHOLED berperforma tinggi serta menawarkan berbagai teknologi OLED seperti FOLED (OLED Fleksibel), yang digunakan pada tablet dan smartphone lipat; TOLED (OLED Transparan), yang digunakan pada jendela dan tampilan; serta WOLED (OLED Putih) yang digunakan dalam aplikasi pencahayaan. Perusahaan juga mengembangkan dan menawarkan OVJP Organic Vapor Jet Printing. 

Dengan kapitalisasi pasar $7,1 miliar, saham OLED pada saat penulisan ini diperdagangkan pada $149,90, naik 2,84% YTD. EPS (TTM)-nya adalah 4,66 sementara rasio P/E (TTM) adalah 32,24. Yield dividen adalah 1,20%.

Mengenai keuangan perusahaan, Universal Display Corporation baru-baru ini melaporkan hasilnya untuk Q4 2024. Pada periode ini, pendapatan perusahaan mencapai $162,3 juta, naik dari $158,3 pada Q4 2023. Ini termasuk $93,3 juta pendapatan dari penjualan material karena permintaan material pemancar yang meningkat dan $64,4 juta dari royalti serta biaya lisensi. Biaya penjualan material, sementara itu, sedikit lebih tinggi kali ini sebesar $34,2 juta.

Laba bersih sebesar $46 juta, yang turun dari $62 juta yang tercatat tahun lalu, dan pendapatan operasional sebesar $52,5 juta, yang menurun dari $64,7 juta. Laba bersih adalah $46,0 juta atau $0,96 per saham terdilusi pada Q4. Dividen kuartalan sekaligus meningkat 12% menjadi $0,45 per saham.

Untuk seluruh tahun 2024, UDC melaporkan pendapatan $647,7 juta, meningkat 12% dari $576,4 juta tahun sebelumnya. Laba bersih sebesar $222 juta, naik 9% dari 2023.

“Kami senang melaporkan bahwa 2024 adalah tahun rekor dengan kinerja keuangan yang solid. Di seluruh industri OLED, peta jalan produk semakin berkembang, dan produsen panel terkemuka berinvestasi dalam fab baru untuk memenuhi permintaan yang meningkat, terutama di pasar TI dan otomotif yang sedang berkembang. Kami percaya siklus capex baru ini akan membuka jalan bagi kapasitas OLED baru yang berarti, produk OLED baru, dan adopsi OLED baru.”

– CFO Brian Millard

Sekarang, untuk 2025, perusahaan memperkirakan pendapatannya dalam kisaran $640 juta hingga $700 juta. Jadi, UDC memperkirakan pertumbuhan hingga 8% atau penurunan 1% dalam pendapatan. 

Mengenai kerangka waktu untuk material fosforesensi biru (PHOLED) dan komersialisasinya, UDC menyatakan bahwa hal itu lebih dekat daripada sebelumnya, menyebut komersialisasi “loncatan signifikan ke depan dalam teknologi OLED.” Yakin akan kemampuannya menyampaikan PHOLED biru, perusahaan mengatakan bahwa pengenalan komersial hanya akan memakan bulan, bukan tahun, meskipun tidak mengharapkan pendapatan signifikan darinya tahun ini.

Peralihan dari fluoresen ke fosforesen biru menandai transisi besar yang akan menghasilkan lonjakan internal efisiensi luminans untuk biru pada tampilan OLED dari seperempat menjadi 100% sekaligus mengurangi konsumsi daya mereka.

Mengenai proyek OVJP, perusahaan berencana menutup pusat OVJP di California, sementara anak perusahaan baru bernama Universal Vapor Jet Corporation telah diluncurkan di Singapura untuk menangani komersialisasi OVJP. UDC percaya OVJP akan menjadi teknologi mutakhir untuk manufaktur tampilan area luas.

Terbaru tentang Universal Display Corporation

Kesimpulan

LED perovskit (PeLED) semakin penting sebagai sumber cahaya generasi berikutnya karena potensi efisiensi tinggi dan beragam aplikasi, menjadikannya menjanjikan untuk tampilan dan pencahayaan.

Seperti yang ditunjukkan studi terbaru, biaya lebih rendah dan dampak lingkungan yang lebih kecil dapat memungkinkan mereka menggantikan LED yang ada. Dampak lingkungan dapat dikurangi secara signifikan dengan memfokuskan pada emas alih-alih timbal. Mengganti Au dengan material yang lebih berkelanjutan seperti aluminium atau nikel membantu mengatasi tantangan penambangan emas, secara drastis mengurangi jejak ekologi produksi PeLED.

Meskipun LED perovskit menunjukkan potensi besar, komersialisasinya bergantung pada peningkatan umur pakai dan efikasi luminans. Dengan mengatasi tantangan umur panjang bersama produksi biaya rendah, manufaktur berkelanjutan, dan output warna yang hidup, PeLED dapat mengganggu pasar LED dan tampilan serta mencapai adopsi luas.

Studi yang Dirujuk:

1. Zhang, M., Ma, X., Esguerra, J. L., et al. (2025). Towards sustainable perovskite light-emitting diodes. Nature Sustainability. https://doi.org/10.1038/s41893-024-01503-7