Oleh:
Wahdiyatun Nisa
Dosen Jurusan Teknik Elektro di Politeknik Negeri Samarinda
Perubahan iklim global saat ini menjadi salah satu persoalan lingkungan dan energi yang paling serius di dunia. Salah satu faktor utama yang mendorong terjadinya pemanasan global adalah meningkatnya konsentrasi gas rumah kaca di atmosfer, khususnya karbon dioksida (CO₂). Gas ini sering digunakan sebagai indikator utama untuk mengukur tingkat pemanasan global karena kontribusinya yang sangat besar terhadap peningkatan suhu bumi.
Dalam satu abad terakhir, para ilmuwan mencatat bahwa konsentrasi CO₂ di atmosfer meningkat secara signifikan. Berbagai laporan ilmiah menunjukkan bahwa suhu rata-rata global saat ini telah meningkat sekitar 1,5°C dibandingkan dengan era pra-industri. Apabila tren peningkatan emisi CO₂ terus berlanjut, konsentrasi gas ini diperkirakan dapat mencapai 500 hingga 800 ppm pada periode antara tahun 2050 hingga 2100.
Sementara itu, sejumlah kajian ilmiah menyebutkan bahwa batas aman konsentrasi CO₂ di atmosfer berada pada kisaran 350 hingga 550 ppm agar dampak perubahan iklim ekstrem, seperti mencairnya es di wilayah kutub dan kenaikan permukaan laut, dapat dihindari.
Salah satu teknologi yang dikembangkan untuk mengurangi emisi CO₂ adalah Carbon Capture and Storage (CCS). Teknologi ini dirancang untuk menangkap CO₂ dari sumber emisi berskala besar, seperti pembangkit listrik dan industri berat, kemudian mengangkut serta menyimpannya secara aman di bawah permukaan bumi. Tujuan utama CCS adalah mencegah pelepasan CO₂ ke atmosfer dalam jumlah besar sehingga dapat menekan laju pemanasan global.
Secara umum, teknologi CCS terdiri dari tiga tahapan utama, yaitu penangkapan CO₂, transportasi, serta injeksi dan penyimpanan. Pada tahap penangkapan, CO₂ dipisahkan dari gas buang yang dihasilkan oleh proses pembakaran bahan bakar fosil atau kegiatan industri. Setelah itu, CO₂ dikompresi agar lebih mudah diangkut menuju lokasi penyimpanan. Pada tahap terakhir, gas tersebut diinjeksikan ke dalam formasi geologi tertentu untuk disimpan dalam jangka panjang.
Proses penangkapan CO₂ sendiri dapat dilakukan melalui tiga metode utama, yaitu pre-combustion, post-combustion, dan oxyfuel combustion. Metode pre-combustion dilakukan dengan memproses bahan bakar sebelum proses pembakaran. Dalam metode ini, bahan bakar direaksikan dengan oksigen dan uap air melalui proses gasifikasi sehingga menghasilkan campuran gas yang terdiri dari CO₂, karbon monoksida (CO), dan hidrogen (H₂). Gas CO kemudian direaksikan kembali dengan uap air untuk menghasilkan tambahan hidrogen dan CO₂. Setelah itu, campuran H₂ dan CO₂ dipisahkan, di mana CO₂ ditangkap untuk disimpan sementara hidrogen dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar.
Metode kedua adalah post-combustion, yaitu pemisahan CO₂ dari gas buang setelah proses pembakaran berlangsung. Pada metode ini, CO₂ biasanya dipisahkan menggunakan pelarut kimia seperti monoethanolamine (MEA) yang mampu mengikat CO₂ dari gas buang pembakaran. Sementara itu, metode oxyfuel combustion dilakukan dengan membakar bahan bakar menggunakan oksigen murni atau hampir murni.
Proses ini menghasilkan gas buang yang sebagian besar terdiri dari CO₂ dan uap air. Setelah uap air dipisahkan melalui proses pendinginan, gas CO₂ yang tersisa memiliki tingkat kemurnian yang tinggi sehingga lebih mudah untuk disimpan.
Setelah proses penangkapan, CO₂ harus diangkut menuju lokasi penyimpanan. Transportasi ini dapat dilakukan melalui pipa, kapal, maupun truk tangki. Di antara ketiga metode tersebut, penggunaan pipa merupakan cara yang paling umum digunakan karena lebih efisien untuk volume besar. Dalam proses ini, CO₂ biasanya dikompresi hingga tekanan sekitar 8 MPa agar densitasnya meningkat sehingga biaya transportasi dapat ditekan. Untuk jarak yang lebih pendek, CO₂ juga dapat diangkut menggunakan kapal atau truk dalam bentuk cair pada suhu dan tekanan tertentu.
Tahap berikutnya adalah penyimpanan, yang merupakan bagian paling krusial dalam sistem CCS. CO₂ disimpan dengan cara menginjeksikannya ke dalam formasi geologi yang berada pada kedalaman lebih dari 800 hingga 1000 meter di bawah permukaan bumi. Beberapa jenis formasi yang umum digunakan antara lain reservoir minyak dan gas yang telah habis, formasi batuan salin dalam, serta lapisan batu bara yang tidak dapat ditambang.
Pada kedalaman tersebut, CO₂ berada dalam kondisi cair atau superkritis. Karena densitasnya lebih rendah dibandingkan air, CO₂ cenderung bergerak ke arah atas sehingga diperlukan lapisan penutup batuan (cap rock) yang kuat untuk menahannya.
Reservoir minyak dan gas yang telah habis sering dianggap sebagai lokasi penyimpanan yang ideal karena data geologi dari wilayah tersebut umumnya sudah tersedia secara lengkap. Selain itu, infrastruktur pengeboran yang ada juga dapat dimanfaatkan kembali. Bahkan, injeksi CO₂ pada reservoir minyak dapat memberikan manfaat tambahan melalui metode Enhanced Oil Recovery (EOR), yaitu teknik peningkatan produksi minyak dengan memanfaatkan tekanan dari CO₂ yang diinjeksikan.
Untuk memastikan keamanan penyimpanan CO₂, sistem monitoring menjadi tahap yang sangat penting. Pemantauan dilakukan terhadap kondisi lapisan penutup batuan, keberadaan patahan geologi, kondisi sumur injeksi, serta area yang berpotensi menjadi jalur migrasi CO₂. Monitoring yang baik diperlukan untuk meminimalkan risiko kebocoran yang dapat membahayakan lingkungan maupun manusia.
Meskipun teknologi CCS mampu mengurangi emisi CO₂ secara signifikan, penerapannya masih menimbulkan berbagai kontroversi. Salah satu persoalan utama adalah kebutuhan energi yang cukup besar dalam proses penangkapan dan kompresi CO₂. Akibatnya, pembangkit listrik yang menggunakan teknologi CCS memerlukan tambahan bahan bakar sekitar 24 hingga 40 persen dibandingkan pembangkit tanpa CCS. Selain itu, biaya produksi listrik juga meningkat secara signifikan.
Jika pembangkit listrik tanpa CCS menghasilkan listrik dengan biaya sekitar 0,043 hingga 0,052 dolar AS per kWh, maka penerapan CCS dapat meningkatkan biaya listrik hingga 43 sampai 91 persen. Meskipun demikian, teknologi ini mampu menghindari sekitar 81 hingga 88 persen emisi CO₂ dari proses pembangkitan listrik.
Selain persoalan biaya, sejumlah proyek CCS di dunia juga menunjukkan berbagai tantangan dalam implementasinya. Salah satu contoh yang sering dibahas adalah proyek Petra Nova di Amerika Serikat. Proyek ini awalnya dianggap sebagai tonggak penting dalam pengembangan CCS pada sektor pembangkit listrik. Sistem CCS pada pembangkit listrik berkapasitas 240 MW tersebut mulai beroperasi pada tahun 2017 dengan target menangkap sekitar 4,2 juta ton metrik CO₂ dalam tiga tahun pertama operasinya.
Namun dalam praktiknya, proyek ini menghadapi berbagai kendala operasional. Sistem CCS pada Petra Nova mengalami gangguan operasi hingga sekitar 30 persen sebelum akhirnya dihentikan pada tahun 2020. Hingga akhir masa operasinya, proyek tersebut hanya mampu menangkap sekitar 3,54 juta ton metrik CO₂, atau sekitar 16 persen lebih rendah dari target awal yang telah ditetapkan.
Analisis dari Institute for Energy Economics and Financial Analysis (IEEFA) menunjukkan bahwa para investor proyek ini mengalami kerugian lebih dari 23 juta dolar Amerika Serikat selama tiga tahun pengoperasian. Ironisnya, selama beroperasi, proyek tersebut juga menghasilkan lebih dari 1,1 juta ton metrik CO₂ dari turbin gas yang digunakan untuk memasok kebutuhan energi sistem CCS itu sendiri. Kondisi ini menunjukkan bahwa implementasi CCS masih menghadapi berbagai tantangan teknis maupun ekonomi.
Melihat berbagai pengalaman tersebut, penerapan teknologi CCS di Indonesia perlu dipertimbangkan secara matang, khususnya pada sektor pembangkit listrik tenaga uap (PLTU). Perencanaan proyek CCS harus dilakukan berdasarkan kajian ilmiah yang komprehensif, perhitungan teknis yang akurat, serta analisis ekonomi yang realistis agar tidak menimbulkan kerugian besar di masa depan.
Secara keseluruhan, teknologi Carbon Capture and Storage dapat menjadi salah satu solusi untuk mengurangi emisi CO₂ dalam jangka menengah, terutama selama masa transisi dari energi fosil menuju energi terbarukan. Teknologi ini memiliki potensi besar untuk menekan emisi dari sektor industri dan pembangkitan listrik, namun masih menghadapi berbagai keterbatasan dari sisi biaya, kebutuhan energi, serta risiko teknis.
Oleh karena itu, penerapan CCS perlu diimbangi dengan upaya lain seperti pengurangan sumber emisi, peningkatan efisiensi energi, serta pengembangan teknologi cofiring biomassa sambil terus mempercepat pengembangan energi terbarukan yang lebih berkelanjutan. (***/rdh)
Editor : Muhammad Ridhuan