Nikel Hijau: Memperdayakan Masa Depan Energi Bersih

Dunia saat ini sedang mengalami transisi energi hijau dan baterai memainkan peran kunci dalam perjalanan ini. Sebagai komponen penting dalam berbagai teknologi modern, baterai isi ulang memberikan daya untuk segala hal mulai dari ponsel pintar dan laptop hingga kendaraan listrik (EV) dan sistem penyimpanan energi.

Di antara jenis baterai, baterai litium-ion adalah yang paling populer dan paling banyak digunakan. Bahan utama dalam baterai ini adalah nikel (Ni), elemen kelima terbanyak di planet kita.

Nikel tidak hanya ditemukan secara meluas di kerak dan inti Bumi, tetapi juga merupakan elemen umum dalam meteorit, bersama besi. Secara alami terdapat di tanah dan air, nikel merupakan nutrisi penting bagi tanaman.

Nikel memiliki banyak sifat fisik dan kimia yang luar biasa, menjadikannya penting dalam ratusan ribu produk. Sifat-sifat tersebut meliputi titik leleh tinggi 1453°C, tahan korosi dan oksidasi, kelenturan tinggi, dapat didaur ulang, serta sifat magnetik pada suhu ruang.

Nikel juga mudah membentuk paduan, terutama dengan kromium dan logam lainnya untuk menghasilkan baja tahan karat dan tahan panas.

Digunakan dalam 1,97 juta ton baja tahan karat dan 210 kiloton paduan non-ferrous setiap tahun, nikel telah menjadi elemen yang sangat strategis dan sulit digantikan. Aplikasi ini meningkatkan umur produk dan efisiensi mesin, masing-masing, sehingga berkontribusi pada keberlanjutan.

Sementara baja tahan karat menyumbang sebagian terbesar (65%) penggunaan nikel, baterai menjadi penggunaan terbesar kedua dengan 16%.

Nikel digunakan dalam baterai untuk memberikan kepadatan energi yang lebih tinggi dan kapasitas penyimpanan yang lebih besar dengan biaya lebih rendah. Dengan peningkatan produksi dan adopsi kendaraan listrik serta sistem penyimpanan energi yang semakin penting untuk menyeimbangkan permintaan dan pasokan energi, permintaan nikel terus meningkat.

Secara angka, 70% dari produksi tahunan nikel global saat ini, atau 3 juta ton, akan diarahkan ke sektor baja tahan karat, sementara tambahan 3 juta ton Ni diperkirakan diperlukan hanya untuk produksi baterai pada tahun 2040. Ni tambahan ini akan didorong oleh dekarbonisasi sektor transportasi melalui penggunaan elektroda baterai berbasis Ni pada kendaraan listrik.

Akibatnya, permintaan nikel global akan berlipat ganda menjadi 6 juta ton per tahun.

Deposisi Nikel Kaya dalam Kuantitas, Kompleks dalam Kualitas

Sebagai logam yang relatif melimpah, nikel ditemukan di mana-mana dalam lingkungan. Namun, hanya dalam jejak kecil. Selalu hadir di tanah, konsentrasi nikel yang lebih tinggi dapat ditemukan dalam beberapa bijih mineral, termasuk oksida, sulfida, dan silikat.

Secara global, sumber daya nikel diperkirakan sekitar 350 juta ton, dengan deposit nikel utama ditemukan di Australia, Indonesia, Afrika Selatan, Rusia, dan Kanada. Kelima negara ini bersama-sama menyimpan lebih dari 50% sumber daya nikel dunia.

Meskipun hampir 80% nikel yang ditambang berasal dari tiga puluh tahun terakhir, cadangan unsur ini tetap bertambah. Hal ini disebabkan oleh peningkatan eksplorasi oleh perusahaan tambang, pengetahuan yang lebih baik tentang deposit baru di daerah terpencil, dan teknologi yang ditingkatkan memungkinkan lebih banyak nikel diproses, terutama bijih nikel bergrade rendah.

Dalam produksi nikel, 60% bergantung pada bijih sulfida bergrade tinggi dengan kandungan Ni 1,5–4 wt%. Sisanya berasal dari varian bijih berkualitas rendah seperti laterit, yang memiliki kandungan Ni rata-rata 1,5 wt%. Kedua varian ini selanjutnya dibagi menjadi dua: saprolit dan limonit.

Menariknya, cadangan nikel di darat terdistribusi secara terbalik, yang berarti 60% total Ni yang tersedia di alam ditemukan dalam laterit. Hanya 40% Ni yang ditemukan dalam deposit bijih sulfida, di mana ia terutama terdapat dalam bentuk mineral kaya nikel biner dan ternari seperti NiS, Ni2FeS4, dan (Co,Ni)3S4.

Apa yang membuat mineral sulfida menjadi pilihan yang lebih disukai adalah kesederhanaan kimianya. Hal ini memungkinkan pemisahan efisien gangue (material yang tidak berharga secara komersial yang mengelilingi atau tercampur erat dengan mineral yang diinginkan) dari senyawa yang mengandung nikel menggunakan metode tradisional seperti flotasi busa.

Tentu saja, masalahnya adalah cadangan sulfida Ni bersifat terbatas dan menurun, sehingga tidak dapat memenuhi permintaan nikel global yang berkembang pesat. Hal ini menimbulkan kebutuhan untuk memproduksi nikel secara berkelanjutan dari laterit bergrade rendah namun melimpah.

Dalam deposit ini, nikel tidak ditemukan sebagai mineral terpisah; melainkan, ia terlarut dalam silikat magnesium kompleks atau oksida besi. Ini termasuk silikat magnesium (Mg) (yaitu, saprolit) seperti (Mg,Fe,Ni)3Si2O5(OH)4 dan (Mg,Fe,Ni)3Si4O10(OH)2·4H2O. Ia juga sebagian menggantikan besi (Fe) dalam limonit, seperti goetit (Fe,Ni)OOH.

Kompleksitas bijih nikel bergrade rendah, baik dari segi kimia maupun mineral, membatasi ekstraksi nikel yang efisien dan berkelanjutan untuk teknologi hijau hilir.

Untuk mengatasi masalah mendasar ini, peneliti dari Max Planck Institute for Sustainable Materials (MPI-SusMat) telah menciptakan teknik baru yang bebas karbon dan hemat energi, untuk mengekstraksi nikel bagi baja tahan karat, baterai, dan magnet.

Biaya Lingkungan Produksi Nikel Konvensional

Meskipun nikel memainkan peran penting dalam pembuatan baterai, produksi unsur ini tidak terlalu ramah lingkungan, seperti halnya kebanyakan penambangan dan pemrosesan logam.

Dalam kasus nikel, dampak negatifnya terhadap lingkungan mencakup polusi udara, polusi air, erosi tanah, degradasi lahan, deforestasi, limbah beracun, kehilangan keanekaragaman hayati, dan lain-lain. Produksi nikel juga merupakan proses yang intensif energi, yang berkontribusi pada emisi gas rumah kaca (GHG).

Produksi nikel konvensional sebenarnya menghasilkan sekitar 20 ton CO2 per ton nikel. Pada tahun 2019, penambangan nikel bertanggung jawab atas sekitar 120 juta metrik ton ekuivalen karbon dioksida (CO2e) di seluruh dunia.

Menurut studi dari MPI-SusMat, jejak keseluruhan industri sekitar 20-27 ton CO2e untuk setiap ton nikel, yang lebih dari 10 kali lipat dibandingkan baja, yaitu 2,3 ton CO2e per ton. Oleh karena itu, nikel adalah logam yang sangat merusak lingkungan untuk ditambang.

Emisi CO2 adalah penyebab utama perubahan iklim, dan jika industri produksi nikel ingin melawannya dan menjadi netral iklim, emisi karbonnya harus dikurangi secara drastis.

Menariknya, upaya global untuk mengurangi emisi karbon melibatkan tren elektrifikasi, di mana penggunaan bahan bakar fosil digantikan dengan listrik. Namun, pergeseran ini sangat bergantung pada nikel, yang secara signifikan mengurangi dampak inisiatif tersebut dan menimbulkan kekhawatiran tentang pemindahan beban lingkungan ke bidang metalurgi. Menurut penulis pertama studi, Ubaid Manzoor, peneliti PhD di MPI-SusMat:

“Jika kita terus memproduksi nikel dengan cara konvensional dan menggunakannya untuk elektrifikasi, kita hanya memindahkan masalah alih-alih menyelesaikannya.”

Jadi, dengan cara baru mereka memproduksi nikel, peneliti menawarkan jalur berkelanjutan untuk mengekstraksi logam dari bijih di mana plasma hidrogen menggantikan karbon, sehingga proses menjadi bebas CO2, yang juga menghemat energi dan waktu. Secara khusus, proses ini menggunakan bijih nikel bergrade rendah, yang selama ini diabaikan karena kompleksitasnya.

Saat ini, pemrosesan industri bijih tersebut, yaitu Ni-laterit, ditentukan oleh struktur kristalografis fase yang menampung Ni serta kandungan Ni dan Fe dalam bijih.

Biji limonit dengan kandungan Ni dan MgO yang rendah (<4 wt% Mg) biasanya diproses melalui pelarutan asam bertekanan tinggi (HPAL) untuk memulihkan Ni dan kobalt (Co), bila ada. Permintaan energi untuk proses ini sangat besar, berkisar antara 230‑570 GJ per ton Ni, yang secara signifikan melampaui 22 GJ per ton yang diperlukan untuk baja.

Dengan latar belakang yang mengkhawatirkan ini, pendekatan studi tersebut menjanjikan peralihan yang menjanjikan dari teknik industri konvensional. Dengan menggantikan agen pereduksi berbasis karbon (C) dan belerang (S) dengan hidrogen, studi ini meminimalkan emisi langsung CO2 dan sulfur dioksida (SO2).

Ini juga menghindari penggunaan asam berbahaya seperti asam sulfat (H2SO4) dalam HPAL dan menghilangkan kebutuhan akan perlakuan pra- dan pasca yang mahal.

Revolusi Proses Nikel Berbasis Hidrogen dalam Satu Langkah

Penelitian ini, yang didukung oleh Advanced Grant dari European Research Council, telah dipublikasikan dalam jurnal Nature. Penelitian ini menjelaskan proses baru untuk ekstraksi nikel.

Pendekatan mereka yang sepenuhnya berbeda adalah proses reduksi peleburan seluruh muatan bijih kering dalam satu langkah metalurgi menggunakan plasma hidrogen.

Proses ini mengintegrasikan kalsinasi, peleburan, dan pemurnian menjadi satu langkah. Semua operasi ini terjadi secara bersamaan dalam satu tungku. Hal ini memungkinkan tim untuk secara langsung memperoleh ferronikel bergrade tinggi, material logam yang terdiri dari besi dan nikel serta digunakan sebagai agen paduan, dari muatan bijih kering dalam satu langkah.

Dengan ‘satu langkah,’ para peneliti merujuk pada produksi ferronikel halus dari bahan baku bijih kering dalam satu proses metalurgi dibandingkan dengan jalur RKEF. RKEF, atau Rotary Kiln-Electric Furnace, adalah cara menghasilkan ferronikel dari bijih nikel laterit. Proses ini melibatkan tiga tahap: kalsinasi bijih kering, kemudian peleburan dalam furnace busur listrik (EAF), dan terakhir, pemurnian untuk mengurangi impuritas ke tingkat yang dapat diterima.

Sebaliknya, proses Hydrogen Plasma Smelting Reduction (HPSR) mencakup semua itu dalam satu langkah.

Dengan pendekatan mereka, para peneliti menghasilkan paduan ferronikel bergrade tinggi dan halus dengan kinetika reduksi yang cepat. Paduan ini mengandung impuritas minimal berkat kontrol termodinamika atmosfer furnace, yang memungkinkan reduksi selektif nikel. Memiliki silikon (Si) di bawah 0,08 wt.%, kalsium (Ca) di bawah 0,09 wt.%, dan fosfor (P) hampir 0,00 wt.% memungkinkan penghilangan proses pemurnian lebih lanjut.

“Dengan menggunakan plasma hidrogen dan mengendalikan proses termodinamika di dalam furnace busur listrik, kami dapat memecah struktur kompleks mineral dalam bijih nikel bergrade rendah menjadi spesies ionik yang lebih sederhana – bahkan tanpa menggunakan katalis.”

– Penulis korespondensi Profesor Isnaldi Souza Filho, kepala grup “Sustainable Synthesis of Materials” di MPI-SusMat

Beroperasi sepenuhnya dengan energi terbarukan, proses baru yang dipresentasikan menggantikan bahan bakar dan pereduksi berbasis karbon dengan listrik terbarukan dan hidrogen. Dengan cara ini, proses ini menawarkan penghematan energi hingga 18% dan pengurangan emisi CO2 hingga 84%.

Bukti eksperimental dari studi mendukung HPSR satu langkah sebagai alternatif berkelanjutan untuk produksi logam dari oksida maupun silikat, memperluas pilihan bahan baku ke mineral berbiaya rendah dan bergrade rendah.

Secara keseluruhan, pendekatan berkelanjutan ini memungkinkan penggunaan nikel yang bermanfaat dalam teknologi energi berkelanjutan sekaligus mengurangi kerusakan lingkungan yang disebabkan oleh produksinya. Proses yang sama juga dapat diterapkan pada elemen baterai penting lainnya, kobalt.

Secara khusus, peningkatan skala proses untuk aplikasi industri memungkinkan, yang merupakan langkah selanjutnya bagi tim. Hal ini akan memerlukan penerapan busur pendek dengan arus tinggi, penggunaan injeksi gas, atau integrasi perangkat pengaduk elektromagnetik eksternal di bawah furnace. Ini akan memastikan bahwa lelehan yang belum tereduksi terus mencapai antarmuka reaksi, karena hanya di sini reduksi bijih nikel menjadi spesies ionik yang lebih sederhana terjadi.

Hal ini dapat dilakukan melalui metode industri yang sudah mapan, yang memungkinkan metode baru ini diintegrasikan ke dalam proses yang ada.

Berinvestasi dalam Nikel Hijau

Tesla (TSLA ) adalah salah satu nama utama yang mendorong upaya sumber nikel yang lebih bersih. Dengan kendaraan listrik sangat bergantung pada baterai kaya nikel, perusahaan tersebut mulai mengamankan pasokan dari produsen yang fokus pada emisi lebih rendah dan standar pertambangan yang lebih baik, seperti operasi BHP’s (BHP ) di Australia.

And when Tesla chooses greener nickel, it influences how the rest of the industry thinks about sourcing, which is why it plays such a central role in this space.

Tesla (TSLA ) 

Selama Panggilan Pendapatan Q2 2020 perusahaan, Musk mendesak penambang untuk berinvestasi dalam “penambangan nikel ramah lingkungan dalam volume tinggi” sebagai persiapan peningkatan produksi EV dalam beberapa tahun ke depan.

Pada tahun 2022, perusahaan ini menandatangani kesepakatan dengan perusahaan logam Talon (TSX:TLO) untuk memasok nikel dari Proyek Tamarack bergrade tinggi di Minnesota. Kemitraan tersebut “untuk produksi bahan baterai yang bertanggung jawab langsung dari tambang ke katoda baterai,” kata CEO Talon Henri van Rooyen pada saat itu, mencatat bahwa perusahaan memiliki “jejak CO2 tertanam terendah di industri.”

Sementara itu, Tesla memuji pendekatan inovatif Talon dalam penemuan, pengembangan, dan produksi bahan baterai, yang mencakup penyimpanan karbon secara permanen dan eksplorasi ekstraksi material baru.

Pada tahun yang sama, Tesla juga menandatangani kontrak jangka panjang dengan Vale untuk memasok nikel rendah karbon dari operasi mereka di Kanada.

Bahkan sebelum ini, Tesla bekerja sama dengan BHP Group berbasis Australia dengan kapitalisasi pasar $127,7 miliar, yang terlibat dalam produksi nikel rendah karbon untuk EV, guna meningkatkan ketahanan rantai pasokan baterai dan mengurangi emisi karbon.

Pada akhir tahun lalu, BHP memulai pembangunan sistem tenaga surya dan penyimpanan energi baterai off-grid untuk menyalakan operasi Nickel West Mount Kit dan Leinster, yang akan memasok unsur tersebut ke Tesla.

Proyek ini adalah “proyek energi terbarukan skala besar pertama BHP yang off-grid di seluruh operasi global kami dan, secara signifikan, akan menghilangkan setara hingga 23.000 mobil mesin pembakaran dari jalan setiap tahun, mendukung target pengurangan gas rumah kaca kami,” kata Jessica Farrell, Presiden Aset BHP Nickel West.

Mengenai kinerja pasar Tesla, sahamnya saat ini diperdagangkan pada $340,20, masih turun hampir 14% tahun ini, setelah pulih dari titik terendah $217,80 bulan lalu. Pemulihan ini membuat saham TSLA kini perlahan mendekati hampir $484 tertinggi sepanjang masa (ATH) yang dicapai pada Desember 2024.

Sekarang, kapitalisasi pasar Tesla akhirnya berada di atas $1 triliun ($1,2 triliun tepatnya) sementara EPS (TTM) nya adalah 1,82 dan P/E (TTM) adalah 191,36.

Sementara itu, hasil keuangan untuk kuartal pertama 2025 menunjukkan penurunan 9% dalam pendapatan dibandingkan tahun sebelumnya menjadi $21,3 miliar. Penurunan signifikan sebesar 20% tercatat pada pendapatan otomotif menjadi $14 miliar, sementara pendapatan dari kredit meningkat 37,7% menjadi $595 juta, dan pendapatan pembangkit serta penyimpanan energi melonjak kuat 67% menjadi $2,73 miliar.

Selain itu, terjadi penurunan laba bersih menjadi $409 juta, atau 12 sen per saham, sementara laba operasi turun menjadi $400 juta, menghasilkan margin operasi 2,1%.

Besides sales incentives and lower average selling prices, the decline has been attributed to the need to update lines at its factories to start making refreshed versions of the Model Y SUV.

Dan ketika Tesla memilih nikel yang lebih hijau, hal itu memengaruhi cara seluruh industri memandang sumber bahan, itulah mengapa Tesla memainkan peran sentral dalam bidang ini.

Selama periode ini, Tesla memproduksi sedikit lebih dari 362.000 kendaraan dan mengirimkan sedikit lebih dari 336.000 kendaraan. “Meskipun pergantian jalur Model Y di keempat pabrik kami menyebabkan kehilangan beberapa minggu produksi pada Q1, peningkatan produksi Model Y Baru terus berjalan baik,” catat perusahaan dalam siaran persnya.

Tesla juga menyebarkan 10,4 GWh produk penyimpanan energi pada Q1 2025. Perusahaan mencatat bahwa pertumbuhan infrastruktur AI “menciptakan peluang luar biasa” bagi segmen ini untuk menstabilkan jaringan.

Dalam presentasi pemegang sahamnya, produsen mobil memperingatkan investor tentang “ketidakpastian” di pasar akibat kebijakan perdagangan yang berkembang cepat dan berdampak negatif pada pantai dan rantai pasokan. “Dinamika,” dan “sentimen politik yang berubah” diperkirakan oleh Tesla akan memengaruhi permintaan produk mereka dalam jangka pendek.

Di tengah situasi ini, Tesla menghadapi persaingan dari pesaing berbiaya lebih rendah asal China di pasar EV dan Waymo milik Alphabet (GOOG ) di sektor robotaxi.

Kesimpulan

Nikel adalah fondasi transisi energi bersih, namun metode ekstraksi tradisionalnya merusak lingkungan dan merongrong tujuan yang ingin dicapai.

Dengan latar belakang ini, inovasi seperti peleburan plasma hidrogen menawarkan jalur menjanjikan untuk mendekarbonisasi produksi nikel. Pendekatan produksi nikel hijau dari MPI-SusMat ini juga membuka pintu bagi elektrifikasi sektor transportasi yang lebih berkelanjutan. Belum lagi, paduan nikel yang dihasilkan dari bijih bergrade rendah dapat langsung digunakan dalam produksi baja tahan karat, dan setelah pemurnian lebih lanjut, sebagai material elektroda dalam baterai. Bahkan limbah (slag) yang dihasilkan selama proses dapat menjadi sumber berharga bagi industri konstruksi.

Jadi, proses produksi nikel baru yang berkelanjutan menawarkan potensi signifikan untuk skala dan kemajuan EV serta penyimpanan jaringan, menjanjikan masa depan yang lebih hijau!

Klik di sini untuk daftar logam baterai teratas dan saham pertambangan energi terbarukan.

Studi yang Dirujuk:

1. Manzoor, U., Mujica Roncery, L., Raabe, D., & Souza Filho, I. R. (2025). Nikel berkelanjutan yang diaktifkan oleh reduksi berbasis hidrogen. Nature, 641(8062), 365–373. https://doi.org/10.1038/s41586-025-08901-7