Profesor ITS Kembangkan Limbah Aluminium sebagai Sumber Energi

SURABAYA - Sumber Energi Hijau telah menjadi kebutuhan inovasi dalam menciptakan kehidupan yang berkelanjutan untuk masa depan. Mendukung hal tersebut, Guru Besar ke-237 Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Doty Dewi Risanti hadirkan solusi energi ramah lingkungan dari limbah aluminium menjadi listrik. 

Guru Besar dari Departemen Teknik Fisika ITS tersebut mengungkapkan bahwa saat ini sumber energi konvensional telah banyak memberikan kerugian ekologis. Di sisi lain, ketergantungan pada bahan baku primer juga menyebabkan deplesi dan menghasilkan limbah industri yang masif dengan proses daur ulang yang belum maksimal. “Daur ulang yang tidak optimal menyebabkan penurunan kualitas material yang seharusnya dapat dikelola dengan lebih efektif,” jelasnya dalam orasi ilmiah pengukuhannya sebagai profesor.

Berangkat dari hal tersebut, dengan menggunakan proses fisika-metalurgi, Doty memanfaatkan limbah aluminium menjadi gas hidrogen untuk menghasilkan listrik dengan lebih efektif dan efisien. Perempuan kelahiran 1974 tersebut menawarkan alternatif energi yang mampu mendukung siklus energi tertutup dengan prinsip ekonomi sirkular. “Hal ini dapat memastikan bahwa penggunaan ulang material tidak menurunkan kualitas dan bahkan mampu menaikkan tingkat kualitasnya,” imbuhnya. 

Lebih lanjut, aluminium spesifik dipilih sebagai bahan baku dikarenakan potensi yang dimilikinya sebagai sumber energi. Material ini memiliki kerapatan energi volumetrik tinggi, ketersediaan melimpah di skala global, serta dapat didaur ulang secara kontinyu. Menurut Doty, Indonesia memiliki potensi untuk bertransformasi dari sistem daur ulang berbasis peleburan sederhana ke proses daur ulang sirkular maju dengan memanfaatkan tramp element dari logam yang hendak dilebur.

Proses peleburan sederhana mengakibatkan tidak semua limbah terproses. Sebagai alternatif, limbah yang tidak terproses dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi. Lulusan doktoral dari RWTH Aachen University, Jerman tersebut menjelaskan bahwa prinsip utama yang digunakan dalam proses ini adalah reaksi antara aluminium dan air untuk menghasilkan gas hidrogen. Namun, kendalanya terletak pada lapisan natural oksida pasif alumina yang perlu dibuka untuk dapat melepaskan energi. 

Umumnya, menurut Doty, strategi yang digunakan untuk mengatasi hal tersebut adalah menggunakan katalis alkali dan katalis lain, perlakuan awal dengan milling/rolling, sonikasi, serta perlakuan permukaan secara kimiawi sederhana. Namun, hal ini masih belum mampu menghasilkan efisiensi produksi mendekati 100 persen serta menjaga aliran hidrogen stabil. Untuk itu, Doty mengambil terobosan melalui aspek termodinamika proses, modifikasi permukaan aluminium, dan pengendalian proses reaksi.

Dalam rekayasa tersebut, termodinamika proses dilakukan melalui pemodelan yang bertujuan untuk mengetahui mekanisme reaksi pada temperatur dan tekanan tinggi. Modifikasi permukaan aluminium juga dilakukan agar lapisan oksida pelindung tidak terlalu rusak sehingga terjadi mekanisme inverse biomimetic lotus-effect. “Hal tersebut dilakukan guna meningkatkan efisiensi produksi,” tambah Kepala Laboratorium Material Fungsional Maju Departemen Teknik Fisika ITS tersebut. 

Selain itu, pada pengendalian proses berfokus pada pencegahan lonjakan temperatur akibat proses pelepasan panas saat reaksi. Untuk mencegah lonjakan tersebut, reviewer nasional Pekan Ilmiah Mahasiswa Nasional (Pimnas) sejak tahun 2020 tersebut menggunakan metode co-solvent. “Co-solvent tersebut berfungsi sebagai regulator termal alami untuk menekan lonjakan temperatur serta menjaga produksi hidrogen stabil dan terkontrol,” terangnya.

Tidak berhenti di sana, Doty menyampaikan bahwa penelitian ini telah bekerja sama dengan berbagai pihak seperti University of Exeter, Inggris dan Universitas Kristen Petra Surabaya. Selain itu, dalam proyek ini industri pengolahan limbah logam Aeramine Ltd dan Gringgo Indonesia serta PLN Nusa Power juga turut memberikan dukungannya dalam mengembangkan inovasi ini ke depannya.

Dedikasi Doty dalam mengembangkan inovasi energi ini sejalan dengan pencapaian Sustainable Development Goals (SDGs) poin ke-7 tentang Energi Bersih dan Terjangkau serta poin ke-9 tentang Industri, Inovasi, dan Infrastruktur. Doty berharap agar daur ulang berlandaskan prinsip sirkularitas dapat lebih diperhatikan untuk dijalankan.