Menangkap Karbon – Apakah Kedalaman Laut merupakan Solusi yang Layak?

Karbon dioksida (CO2) adalah gas rumah kaca penting dan paling umum yang dihasilkan yang membantu menahan panas di atmosfer kita. Gas penahan panas ini berasal dari kedua aktivitas manusia dan alami. 

Sumber alami meliputi proses seperti letusan gunung berapi dan hewan yang menghembuskan karbon dioksida sebagai produk limbah. Sementara itu, aktivitas manusia yang menyebabkan emisi CO2 meliputi kebakaran hutan dan produksi energi yang melibatkan ekstraksi serta pembakaran bahan bakar fosil seperti gas alam, minyak, dan batu bara. Sekitar 45% CO2 yang dikeluarkan manusia sebenarnya tetap berada di atmosfer, secara signifikan berkontribusi pada pemanasan global. 

Tanpa karbon dioksida, planet Bumi akan menjadi sangat dingin, menjadikannya tidak dapat dihuni. Dengan kata lain, peningkatan konsentrasi gas ini di atmosfer kita kini meningkatkan suhu rata-rata global.

Pada tahun 2019, Amerika Serikat saja menghasilkan 5,130 juta metrik ton CO2 terkait energi sementara emisi global telah mencapai 33,621.5 juta metrik ton, menurut perkiraan US Energy (BSIN ) Information Administration.

Akibatnya, terdapat minat yang meningkat terhadap sekuestrasi karbon, sebuah proses yang menangkap dan menyimpan karbon dioksida atmosfer. Pendekatan ini bertujuan mengurangi kadar CO2 di atmosfer dan mengurangi perubahan iklim global.

Upaya untuk mendukung tujuan ini meliputi peralihan ke sistem energi bersih dan dekarbonisasi sektor-sektor dengan emisi tinggi seperti transportasi dan konstruksi. Di antara inisiatif tersebut, sekuestrasi karbon khususnya menonjol sebagai metode kolaboratif dengan lingkungan alami untuk mengatasi perubahan iklim.

Sekuestrasi karbon adalah metode utama untuk menghilangkan karbon dari atmosfer Bumi, dengan fokus utama pada penyimpanan permanen CO2. Proses ini dapat terjadi dalam dua cara: secara biologis dan geologis.

Sekuestrasi karbon geologis melibatkan penyimpanan CO2 dalam formasi bawah tanah. Menurut penilaian nasional 2013 oleh United States Geological Survey (USGS) tentang sekuestrasi karbon geologis, terdapat potensi penyimpanan rata-rata yang diperkirakan sebesar 3,000 gigaton metrik karbon dioksida. Menurut penilaian organisasi tersebut, wilayah Coastal Plains termasuk cekungan pantai dari Texas hingga Georgia memiliki potensi penyimpanan CO2 terbesar.

Salah satu cara yang dilakukan adalah melalui produksi graphene, yang memerlukan CO2 sebagai bahan baku. Graphene adalah material ringan dan fleksibel dengan resistansi sangat tinggi, yang membuatnya bermanfaat dalam sektor konstruksi, energi, elektronik, dan kesehatan.

Selanjutnya, terdapat molekul rekayasa, yang bentuknya diubah untuk membentuk senyawa baru dengan menangkap CO2 dari udara. Sementara itu, Carbon Capture and Storage (CCS) melibatkan penangkapan CO2 yang dihasilkan oleh aktivitas industri, mengompres dan mengangkutnya ke fasilitas bawah tanah yang dalam, dan akhirnya menyuntikkannya ke formasi batuan untuk penyimpanan permanen.

Menyuntikkan karbon dioksida ke dalam reservoir bawah tanah memberikan manfaat meningkatkan produksi minyak. Namun, metode ini tidak tanpa kelemahan. Masalah seperti migrasi dan kebocoran CO2, kontaminasi air tanah, serta risiko seismik yang terkait dengan penyuntikan dapat muncul. Selain itu, banyak wilayah di dunia tidak memiliki fitur geologis yang cocok untuk penyuntikan reservoir.

Sekuestrasi karbon biologis disebut sebagai bentuk ‘tidak langsung’ atau pasif dari sekuestrasi. Dalam metode ini, CO2 disimpan di lingkungan alami dalam apa yang disebut ‘penyerap karbon’, seperti tanah, hutan, padang rumput, lautan, dan badan air lainnya.

Hutan sebenarnya dianggap sebagai salah satu bentuk sekuestrasi karbon alami terbaik. Pada akhirnya, hutan menyimpan dua kali lipat karbon secara rata-rata dibandingkan yang mereka emisikan. Selama fotosintesis, CO2 terikat pada tumbuhan dan ditukar dengan oksigen. Diperkirakan seperempat emisi CO2 global disekuestrasi bersama hutan dalam bentuk vegetasi lain, seperti padang rumput, ladang, prairie, dll.

Sekarang, mengenai tanah: CO2 ditangkap dan disimpan sebagai karbonat, yang terakumulasi selama ribuan tahun ketika mereka berikatan dengan unsur seperti kalsium. Meskipun CO2 pada akhirnya dilepaskan kembali ke Bumi, proses ini memakan ribuan tahun.

Di lingkungan perairan, termasuk badan air besar, hal ini menyumbang seperempat CO2 yang dihilangkan dari atmosfer Bumi. Secara utama lapisan atas laut yang menyimpan karbon, namun jumlah yang berlebihan dapat menyebabkan pengasaman air dan berdampak buruk pada keanekaragaman hayati.

Fokus yang semakin berkembang kini adalah pada pengembangan teknologi yang dapat memungkinkan sekuestrasi karbon terjadi dalam skala besar.

Klik di sini untuk daftar perusahaan bioteknologi teratas yang bekerja menemukan solusi untuk ancaman pemanasan global.

Cara Sekuestrasi Karbon Ultrafast

Peneliti dari University of Texas at Austin telah menemukan cara baru dan sangat cepat untuk menyimpan karbon yang ditangkap dari atmosfer. Tidak hanya lebih cepat daripada metode konvensional, tetapi juga melakukannya tanpa memerlukan akseleran kimia berbahaya yang digunakan dalam metode konvensional atau agitasi mekanik.

Diterbitkan dalam ACS Sustainable Chemistry & Engineering, penelitian baru ini telah mengembangkan teknik untuk pembentukan hidrasi karbon dioksida secara ultrafast. Material ini unik dan mirip es yang dapat mengubur CO2 di laut dan mencegah pelepasannya ke atmosfer. ​

“Kami menghadapi tantangan besar — menemukan cara untuk secara aman menghilangkan gigaton karbon dari atmosfer kami — dan hidrasi menawarkan solusi universal untuk penyimpanan karbon. Agar mereka menjadi bagian utama dari penyimpanan karbon, kami membutuhkan teknologi untuk menumbuhkannya dengan cepat dan dalam skala besar.” 

– Vaibhav Bahadur, seorang profesor di Departemen Teknik Mesin Walker

Penelitian menunjukkan bahwa hidrasi dapat ditumbuhkan dengan cepat tanpa menggunakan bahan kimia yang menetralkan manfaat lingkungan dari penangkapan karbon. Selain itu, tim melihatnya sebagai cara yang sangat efektif untuk penyimpanan karbon berskala gigaton. Dan jika beberapa kendala dan masalah dapat diatasi, hidrasi dapat menjadi cara pilihan untuk menangkap dan menyimpan karbon.

Tim mencatat bahwa pembuatan hidrasi ini untuk menangkap karbon tidak hanya merupakan proses yang lambat tetapi juga intensif energi, yang selama ini menghalangi menjadi cara penyimpanan karbon yang populer dalam skala besar, sampai sekarang.

Dalam studi baru, peneliti berhasil mencapai peningkatan hingga enam kali lipat dalam laju pembentukan hidrasi dibandingkan cara sebelumnya. Kecepatan proses yang tinggi bersama dengan bebas bahan kimia membuat hidrasi cocok untuk penyimpanan karbon dalam skala besar.

Namun apa yang sebenarnya menghilangkan kebutuhan akan bahan kimia, yang memungkinkan penyerapan yang lebih baik, efisiensi energi, dan biaya yang efektif, adalah magnesium, yang menjadi ‘bumbu rahasia’ penelitian ini.

Magnesium (Mg), logam abu-abu mengilap dengan densitas rendah, titik leleh rendah, dan reaktivitas kimia tinggi, secara alami terdapat dalam kombinasi dengan unsur lain. Logam ini berfungsi sebagai pemicu yang menghilangkan kebutuhan agen kimia. Penambahan magnesium didukung oleh penggelembungan karbon dioksida pada aliran tinggi dalam konfigurasi reaktor tertentu. Tekanan reaktor di sini menjadi faktor utama laju sekuestrasi.

Jadi, peningkatan laju sekuestrasi CO2, yang didasarkan pada konsumsi gas bersih, berasal dari aliran tinggi gas masuk dan keluar secara konstan dalam kehadiran magnesium. Metode ini meningkatkan laju pertumbuhan dengan terus memperbarui antarmuka gas–air–hidrasi.

Apa yang membuat teknologi ini lebih mudah diimplementasikan adalah kemampuannya bekerja dengan baik pada air laut, yang berarti tidak memerlukan proses desalinasi kompleks untuk menghasilkan air tawar. Pembentukan busa cepat dengan air asin akan secara signifikan meningkatkan kinerja ekonomi teknologi, menurut tim. Menurut Bahadur, yang memimpin penelitian:

“Hidrasi merupakan opsi penyimpanan karbon yang menarik karena dasar laut menawarkan kondisi termodinamika yang stabil, yang melindungi mereka dari dekomposisi.” 

Dengan cara ini, penyimpanan karbon pada dasarnya siap digunakan untuk setiap negara di planet ini yang memiliki garis pantai. Oleh karena itu, metode penyimpanan karbon ini menjadi “lebih mudah diakses dan layak secara global serta membawa kita lebih dekat pada pencapaian masa depan berkelanjutan,” tambahnya.

Menurut peneliti, busa akan memungkinkan pendekatan baru untuk mengangkut dan menyekuestrasi CO2. Namun implikasi kemajuan ini melampaui sekuestrasi karbon saja. Pembentukan hidrasi ultrafast bahkan dapat diterapkan dalam pemisahan gas, penyimpanan, dan desalinasi.

Dengan cara ini, teknologi baru menawarkan solusi serbaguna untuk berbagai industri. Oleh karena itu, para peneliti telah mengajukan dua paten terkait teknologi ini, dan bahkan mempertimbangkan untuk mendirikan startup guna mengkomersialkannya.

Tidak Semua Inisiatif Berhasil 

Mengingat pentingnya dekarbonisasi lingkungan, ilmuwan dan pemimpin dunia sedang mengeksplorasi berbagai cara dan teknologi baru untuk mencapai target iklim. 

Tahun lalu, ilmuwan menemukan mikroba di lepas pantai sebuah pulau vulkanik dekat Sisilia yang memakan CO2 “dengan kecepatan luar biasa.” Mikroba tersebut, pertama kali ditemukan pada September 2022, “sangat efisien dalam mengonsumsi CO2 melalui fotosintesis”, lebih cepat daripada cyanobacteria lain yang diketahui. Ilmuwan menyatakan bahwa proses mikroba jauh lebih efisien secara modal dibandingkan intervensi teknologi dan juga “secara inheren dapat diskalakan” karena “dapat diterapkan di berbagai lingkungan, dari kolam terbuka hingga bioreaktor.”

Beberapa bulan lalu, ilmuwan National Institute of Standards and Technology (NIST) melaporkan mengembangkan peralatan pengujian dengan akurasi tinggi untuk mengukur kinerja material (sorben) yang digunakan untuk menjebak dan menghilangkan karbon dari udara. Alat ini memungkinkan NIST menciptakan material uji tingkat riset (RGTM) sorben untuk industri penangkapan udara langsung (DAC). Ini memungkinkan perusahaan menguji sorben mereka dan memverifikasi efektivitasnya sebelum melakukan skala besar.

Bulan ini, peneliti Australia mengusulkan penggunaan tenaga surya untuk menangkap dan menyimpan karbon dalam limbah pertambangan. Mereka saat ini melakukan penilaian dan analisis pertama penggunaan panas matahari terpusat untuk aktivasi serpentin guna menghasilkan bahan baku teraktivasi untuk proses penangkapan dan penyimpanan karbon melalui mineralisasi karbon.

Ilmuwan bahkan menemukan cara mengubah gas rumah kaca secara langsung menjadi bahan bakar padat yang dapat digunakan untuk memanaskan rumah atau menggerakkan industri. Misalnya, peneliti di MIT dan Harvard University mengembangkan dan mendemonstrasikan proses penangkapan serta konversi elektrokimia gas menjadi bubuk. Format padat kemudian digunakan di laboratorium untuk menghasilkan listrik melalui sel bahan bakar.

Jadi, jelas terdapat fokus yang lebih besar pada penangkapan dan penyimpanan karbon, dengan banyak penelitian dan pendanaan yang diinvestasikan dalam upaya tersebut. Namun, tidak semua inisiatif berhasil. Contoh menonjolnya adalah startup iklim berbasis AS, Running Tide.

Dalam proses penghilangan karbon Running Tide, jaringan pelampung kayu mengembangkan “mikrohutan” alga laut untuk “menyerap karbon dari udara dan air” serta batu kapur untuk “menjadi antasid bagi lapisan permukaan laut.” Alga laut kemudian dipotong untuk tenggelam ke laut, di mana ia menyerap CO2 dan tetap terkubur dalam kedalaman selama ribuan tahun.

Perusahaan tersebut, menurut situs webnya, dilaporkan telah menghilangkan 25.000 ton karbon melalui dua jalur:

• Peningkatan alkalinitas laut
• Penurunan biomassa

Running Tide juga menjual kredit karbon, yang mewakili satu ton karbon yang dihilangkan dari siklus cepat. Sekitar setahun yang lalu, startup tersebut menyampaikan kredit penghilangan karbon pertama dari proyek laut terbuka, dengan kredit tersebut dijual sebelumnya kepada raksasa e‑commerce Shopify. Kemudian, Microsoft (MSFT ) juga membeli kredit karbon dari startup tersebut.

Pada bulan Juni, startup tersebut mengumumkan bahwa mereka akan tutup. Pendiri dan CEO Running Tide, Mark Odlin, dalam sebuah posting LinkedIn:

“Sayangnya, hari ini kami memulai proses penutupan operasi global Running Tide karena kami tidak dapat memperoleh jenis pembiayaan yang tepat untuk melanjutkan pekerjaan kami dengan urgensi yang dibutuhkan.”

Menurut posting tersebut, pasar karbon bersifat sukarela dan tidak ada “permintaan yang diperlukan untuk mendukung penghilangan karbon skala besar” sambil menambahkan, “integritas kami akan dinilai berdasarkan apakah kami mencapai kondisi kemenangan dan tidak ada hal lain.”

Dalam posting tersebut, ia mengklaim bahwa startup itu “menjalankan proyek penghilangan karbon terbesar yang berhasil di laut terbuka,” juga “dengan biaya terendah, di lingkungan paling keras, dengan standar kualitas tertinggi.”

Perusahaan tersebut dilaporkan telah menenggelamkan sekitar 19 ribu ton serpihan kayu ke perairan pantai Islandia. Penimbunan besar ini “sepenuhnya tidak diawasi”, menyatakan surat kabar mingguan Islandia, Heimildin, yang juga menyoroti kurangnya pengawasan operasi, serta kurangnya verifikasi klaim perusahaan bahwa mereka telah menyekuestrasi 25.000 ton karbon di dasar laut.

Penutupan Running Tide dan pertanyaan tentang operasinya menunjukkan bahwa meskipun semua upaya dan penelitian memicu kegembiraan, inisiatif tidak selalu terwujud dan diperlukan lebih banyak dukungan pemerintah serta terobosan teknologi untuk benar‑benar membawa perubahan.

#1. ExxonMobil (XOM)

Sebagai salah satu perusahaan publik terkemuka yang berinvestasi besar dalam teknologi penangkapan dan penyimpanan karbon (CCS), dengan beberapa proyek yang sedang berjalan untuk mengurangi jejak karbonnya, ExxonMobil (XOM ) dapat memperoleh manfaat signifikan dari penelitian University of Texas tentang sekuestrasi karbon berbasis laut.

Teknologi sekuestrasi karbon berbasis laut dapat membantu ExxonMobil meningkatkan kepemimpinan teknologinya dan mengurangi biaya regulasi terkait emisi karbon.

Secara finansial, hal ini dapat menghemat sejumlah besar dengan menurunkan potensi kewajiban pajak karbon dan menciptakan aliran pendapatan baru melalui penjualan kredit karbon. Selain itu, kemajuan ini dapat meningkatkan peringkat lingkungan, sosial, dan tata kelola (ESG) ExxonMobil, menjadikannya lebih menarik bagi investor yang peduli lingkungan. Perusahaan melaporkan pendapatan sebesar $413,7 miliar pada tahun 2023​​.

#2. Occidental Petroleum (OXY)

Occidental Petroleum (OXY ) adalah pemimpin dalam mengembangkan proyek CCS berskala besar, khususnya yang mengintegrasikan karbon yang ditangkap ke dalam proses pemulihan minyak yang ditingkatkan (EOR). Dengan mengadopsi sekuestrasi karbon berbasis laut, Occidental dapat lebih mendiversifikasi inisiatif CCS-nya dan meningkatkan praktik keberlanjutannya. 

Secara finansial, teknologi ini memberikan manfaat ganda: membantu mengurangi kewajiban pajak karbon dan menghasilkan pendapatan tambahan melalui kredit karbon. Selain itu, memanfaatkan karbon yang ditangkap dalam EOR dapat meningkatkan tingkat pemulihan minyak, sehingga meningkatkan efisiensi produksi dan profitabilitas. Perusahaan melaporkan pendapatan sebesar $28,92 miliar pada tahun 2023.

Pemikiran Akhir

Mencegah pemanasan lebih lanjut pada atmosfer Bumi dan mengatasi perubahan iklim merupakan prioritas global. Berbagai langkah, termasuk mengurangi penggunaan bahan bakar yang menghasilkan karbon dan menetapkan target mengikat secara hukum untuk emisi net‑zero, telah diadopsi. Penangkapan dan penyimpanan CO2 merupakan solusi penting lainnya untuk dekarbonisasi planet kita.

Sekuestrasi karbon ini dapat dicapai dengan beberapa cara, dengan kedalaman laut menawarkan lokasi yang menarik untuk melakukannya. Laut merupakan penyerap karbon, menggunakan pompa karbon biologis—fitoplankton—untuk mengangkut CO2 permukaan ke dasar laut melalui rantai makanan, di mana ia disimpan dalam jangka panjang. Pompa fisik, yang digerakkan oleh sirkulasi laut, juga membantu menyekuestrasi karbon terlarut.

Mengingat kapasitas penyimpanan yang luas dan kemampuan alami untuk menyerap CO2, serta isolasinya dari atmosfer, laut dalam menjadi metode populer untuk penyimpanan karbon. Tekniknya berkisar dari injeksi CO2 langsung ke laut dalam hingga penambahan nutrisi untuk merangsang pertumbuhan fitoplankton dan memanfaatkan tekanan tinggi serta suhu rendah untuk membentuk hidrasi padat.

Namun, pendekatan ini tidak tanpa tantangan, seperti yang diilustrasikan oleh kasus Running Tide, serta muncul masalah seperti pengasaman, biaya, pemantauan, verifikasi, dan keberlanjutan.

Hanya melalui penelitian dan pengembangan yang terus‑menerus, seperti yang dilakukan oleh peneliti dari University of Texas, kita dapat menemukan solusi yang membantu menyimpan karbon tanpa merusak lingkungan. Secara keseluruhan, kedalaman laut menawarkan opsi yang menjanjikan namun tidak pasti untuk tujuan sekuestrasi karbon.

Klik di sini untuk daftar lima saham penangkap karbon teratas.