METODE CO2 CAPTURE UNTUK MENGURANGI POLUSI GAS KARBONDIOKSIDA _CO2_

Metode CO2 Capture 2012

METODE CO2 CAPTURE UNTUK MENGURANGI POLUSI GAS KARBONDIOKSIDA (CO2) Jeffrey Bastanta Pelawi Program Pascasarjana, Universitas Gadjah Mada

Dalam beberapa dekade terakhir ini, isu pemanasan global (global warming) menjadi sebuah topik yang hangat untuk dibicarakan. Pemanasan global adalah peristiwa naiknya suhu rata-rata permukaan dan lapisan atmosfer bumi yang disebabkan oleh gas rumah kaca. Pengertian gas rumah kaca itu sendiri adalah gas-gas yang berada di lapisan atmosfer yang menyebabkan terjadinya efek rumah kaca misalnya CO2, CH4, SF4, dan sebagainya. Radiasi sinar matahari yang menembus lapisan atmosfer bumi tidak dapat dipantulkan kembali ke angkasa akibat adanya gas-gas rumah kaca tersebut. Sebagai akibatnya, pantulan radiasi sinar matahari terperangkap di lapisan atmosfer dan akhirnya menyebabkan suhu rata-rata permukaan dan lapisan atmosfer meningkat. Gas karbondioksida (CO2) merupakan komponen penyusun terbanyak kedua dalam proses gas rumah kaca setelah uap air. Adanya CO2 di udara sebagian besar disebabkan oleh aktivitas manusia seperti pembakaran bahan bakar fosil pada kendaraan bermotor, industrialisasi, dan sebagainya. Konsentrasi CO2 pada lapisan atmosfer menunjukkan tren kenaikan dalam kurun waktu lebih dari 100 tahun terakhir. Tren kenaikan konsentrasi CO2 ini berbanding lurus dengan tren kenaikan suhu global rata-rata bumi seperti yang ditunjukkan pada gambar 1. Oleh karenanya, dibutuhkan solusi tepat yang dapat mengurangi konsentrasi CO2 secara signifikan.

Jeffrey Bastanta/ 12/337331/PTK/08136

Page 1

Metode CO2 Capture 2012

Copyright: Carbon Dioxide Information Analysis Center (http://cdiac.ornl.gov) Gambar 1. Tren kenaikan konsentrasi CO2 dan suhu rata-rata bumi sejak tahun 1880. Salah satu metode terbaru dan ramah lingkungan yang dikembangkan untuk mengurangi kadar konsentrasi CO2 adalah dengan cara menginjeksikannya ke dalam lapisan bumi. Cara ini lebih dikenal dengan istilah CO2 Sequestration atau CO2 Capture and Storage (CCS). Metode CCS ini sangat cocok untuk diterapkan pada skala industri yang menghasilkan pembuangan limbah CO2 dalam jumlah besar. Di dalam metode ini, CO2 tidak dibuang secara langsung ke lapisan atmosfer, akan tetapi disalurkan melalui pipa untuk diinjeksikan ke dalam lapisan bumi (gambar 2). Tujuannya agar CO2 terperangkap di dalam rongga-rongga pori batuan dalam waktu yang cukup lama, ratusan bahkan ribuan tahun.

Metode Penangkapan dan penyimpanan CO2 (CCS) Metode Penangkapan dan penyimpanan CO2 meliputi langkah-langkah sebagai berikut : 1. Langkah pertama : CO2 ditangkap dari penghasil CO2 yang besar misalnya pembangkit listrik berbahan bakar fosil. 2. Langkah kedua : Transport CO2 (pemindahan CO2). Setelah ditangkap, milyaran ton emisi CO2 dikompresi menjadi cair agar mudah diangkut ke tempat penyimpanan yang sesuai. Untuk

Jeffrey Bastanta/ 12/337331/PTK/08136

Page 2

Metode CO2 Capture 2012 penyimpanan di tambang migas offshore. Co2 diangkut melalui jalur pipa offshore, menggunakan kapal atau kombinasi keduanya. 3. Langkah ketiga adalah penyimpanan CO2. Tempat penyimpanan paling praktis untuk menyimpan emisi karbon dalam jumlah banyak biasanya reservoir minyak atau gas yang sudah tua. Professor Geologi Universitas Edinburgh, Stuart Haszeldine mengungkapkan :”Cukup banyak tempat penyimpanan potensial di bumi ini. Yang diperlukan adalah reservoir berpori dan berlapis yang ditutup batuan lumpur dan garam, kedua bahan yang mudah dicari di dunia.” Saline aquifers merupakan batuan berpori berisi air yang sangat asin. Lapisan ini dapat menjadi tempat untuk menyimpan CO2. Studi Geologi menunjukkan bahwa terdapat banyak lapisan saline aquifers yang berpotensi menampung semua emisi C02 di Eropa sampai abad berikutnya. 4. Langkah keempat adalah monitoring (pemantauan). Memantau dan memverifikasi jumlah CO2 yang tersimpan sangatlah penting jika penyimpanan CO2 digunakan untuk memenuhi komitmen nasional dan atau internasional sebagai dasar perdagangan emisi. Setiap tempat penyimpanan CO2 harus diperiksa untuk mengetahui ada tidaknya kebocoran CO2 dari tempat penyimpanan.

Jeffrey Bastanta/ 12/337331/PTK/08136

Page 3

Metode CO2 Capture 2012

Copyright: Lars Maltha (www.lm-illustration.dk) Gambar 2. Skema metode carbon capture and storage (CCS). Tentu saja ada beberapa kriteria pemilihan lapisan struktur geologi mana sajakah yang layak untuk dijadikan ‘tempat tinggal’ CO2 dalam rentang waktu yang cukup lama tersebut. Namun dari beberapa kriteria yang ada, kriteria utama yang harus dipenuhi menyangkut karakteristik formasi batuan seperti porositas dan permeabilitas. Porositas adalah perbandingan volume rongga-rongga terhadap volume total seluruh batuan, sedangkan permeabilitas adalah kemampuan batuan untuk mengalirkan fluida melewati rongga-rongga efektif yang terhubung di dalamnya. Dari definisi tersebut kita dapat menyimpulkan bahwa porositas dan permeabilitas yang kecil pada batuan akan memperlambat proses migrasinya CO2 dari satu tempat ke tempat yang lain. Dengan kata lain, kecilnya porositas dan permeabilitas akan menyebabkan CO2 terperangkap di dalam rongga-rongga pori batuan dalam waktu yang cukup lama.

Jeffrey Bastanta/ 12/337331/PTK/08136

Page 4

Metode CO2 Capture 2012 Di dalam metode CCS ini, CO2 diinjeksikan pada kedalaman lebih dari 800 meter. Pada kedalaman tersebut, dengan kondisi tekanan dan temperatur tertentu, CO2 berwujud superkritis yang mempunyai densitas antara 500-700 kilogram per meter kubik (kg/m3). Densitas CO2 ini lebih rendah dari densitas fluida yang terlebih dahulu mengisi rongga-rongga pori batuan, dalam hal ini hidrokarbon atau air formasi. Lebih rendahnya densitas CO2 menimbulkan terjadinya ‘buoyant flow’ yang mana menyebabkan terdesaknya hidrokarbon untuk keluar dari ronggarongga pori batuan.

Copyright: US DOE, the Energy Lab. Gambar 3. Skema kombinasi CCS dan EOR atau lebih dikenal dengan nama CO2-EOR.

Jeffrey Bastanta/ 12/337331/PTK/08136

Page 5

Metode CO2 Capture 2012 Selain proses ‘bouyant flow’ tersebut, ada faktor lain yang dapat membantu mempermudah proses keluarnya hidrokarbon dari rongga-rongga pori batuan. CO2 yang diinjeksikan akan saling melarutkan ketika ‘bercampur’ dengan hidrokarbon (gambar 3).. Tegangan permukaan antara dua fase tersebut akan turun, salah satunya akibat rendahnya viskositas (kuantitas kekentalan fluida yang menggambarkan resistensi suatu fluida untuk mengalir) CO2 yang kemudian menurunkan viskositas hidrokarbon. Hal ini memungkinkan CO2 lebih mudah melakukan penetrasi ke dalam rongga-rongga pori batuan dan menggantikan hidrokarbon. Selanjutnya, hidrokarbon akan bermigrasi pada kedalaman yang lebih rendah dan akhirnya terperangkap di bawah formasi batuan yang sulit ditembus (seal) membentuk akumulasi hidrokarbon. Dari proses tersebut, ada keuntungan ganda yang bisa diperoleh dalam satu waktu yaitu mengurangi konsentrasi CO2 di udara dan meningkatkan laju produksi minyak. Kombinasi metode CCS dengan proses terdesaknya hidrokarbon pada rongga-rongga pori batuan tersebut dikenal dengan nama CO2-Enhanced Oil Recovery (CO2-EOR). Selain itu ada juga tiga tehnik untuk menangkap CO2 dari bahan bakar fosil, yaitu post-combustion, pre-combustion dan oxyfuel combustion capture. 1.

Tehnik post-combustion menangkap CO2 dari gas buang pembangkit listrik setelah bahan

bakar fosil dibakar. Gas buang akan melewati absorber tower yang mempunyai bahan kimia khusus (biasanya amina). Amina berfungsi untuk menyerap CO2 dari gas buang. Amina yang kaya CO2 tersebut dipanaskan untuk melepaskan CO2 murni. Kemudian dimampatkan menjadi cair sehingga dapat dipindahkan jauh dari tempat asal. Setelah dingin, amina disirkulasikan kembali ke system penangkapan untuk dipakai ulang. Tehnik post-combustion dianggap sebagai tehnik penangkapan terbaik dan telah digunakan selama bertahun-tahun. Tehnik dasar ini digunakan industry minuman bersoda selama kurang lebih 60 tahun. Tantangan tehnik ini adalah memperbesar skala dan proses untuk menangani sejumlah besar CO2 yang kebanyakan dihasilkan industry pembangkit listrik. 2.

Tehnik pre-combustion biasanya diterapkan pada Integrated Gasification Combine Cycle

(IGCC) yaitu pembangkit listrik tenaga batu bara dan penangkapan CO2 dilakukan sebelum batu bara benar-benar membara. Batu bara dipanaskan secara perlahan untuk mengeluarkan synthetic gas yang terdiri dari karbon monoksida dan hydrogen. Karbon monoksida yang direaksikan dengan air untuk menghasilkan hydrogen dalam jumlah lebih banyak daripada CO2. Jeffrey Bastanta/ 12/337331/PTK/08136

Page 6

Metode CO2 Capture 2012 CO2 dipisahkan dan dikompresimenjadi cair agar mudah dipindahkan. Hidrogen yang dihasilkan digunakan sebagai bahan bakar pembangkit listrik. Kekurangan tehnik pre-combustion adalah tidak dapat dilakukan retro-fitted pada pembangkit batu bara jenis lama yang saat ini masih banyak digunakan untuk menyediakan listrik di dunia tetapi merupakan metode alternatif yang efisien untuk pembangkit batu bara di masa mendatang. 3.

Tehnik oxyfuel combustion yaitu membakar bahan bakar fosil dengan oksigen murni alih-

alih dengan udara. Gas buang yang dihasilkan hampir seluruhnya terdiri dari CO2 dan air. Air dikeluarkan melalui kondensasi sedangkan CO2 dikompresi agar dapat dipindahkan. Tehnik ini dapat menghasilkan tingkat penangkapan CO2 yang sangat tinggi, kekurangannya metode ini membutuhkan banyak energy untuk menghasilkan oksigen murni sehingga relative tidak efisien. Masih diperlukan banyak penelitian untuk memperbaiki tehnik ini. Mengingat urgensi penanggulangan emisi gas rumah kaca semakin mendesak, alternatif pengembangan metode CCS ternyata tidak samapai pada metode itu saja, pengembangan CCS biologi juga coba untuk terus dilakukan. Konsep CCS mikrobiologi dikembangkan dengan memanfaatkan mikroalga, dalam penelitian labolatorium mikroalga terbukti dapat menyerap 60.000 ppm Karbondioksida perharinya. Meskipun begitu, tetap saja dalam pelaksanaan nya diperlukan pengembangan mikroalga yang benar-benar tepat agar bisa melaksanakan fungsi absorpsi tersebut dengan baik.

Kesimpulan Kesimpulan yang dapat diambil dari seluruh uraian diatas adalah pertama bahwa CCS membuat kita mampu memisahkan CO2, membuatnya cair (melarutkannya) dan menyimpannya untuk menurunkan emisi. Kedua, walaupun tahapan separasi tergolong mahal namun secara keseluruhan CCS dapat digolongkan sebagai salah satu pilihan murah untuk menurunkan produksi gas “rumah kaca”.

Jeffrey Bastanta/ 12/337331/PTK/08136

Page 7

Metode CO2 Capture 2012 Ketiga, teknologi ini terus dikembangkan dan diteliti oleh berbagai industri atau perusahaan pada sektor energi di seluruh belahan dunia, dan terakhir tanpa investasi berkemanjutan dan harga CO2 yang stabil maka CCS tidak akan dapat dikomersialisasikan pada pasar sektor energi. Keempat, metode CCS dapat pula dikembangkan pada sektor mikrobiologi memanfaatkan bantuan mikroalga.

IV. Daftar Pustaka Carbon Dioxide Information Analysis Center (http://cdiac.ornl.gov) Lars Maltha (www.lm-illustration.dk), Princip for CO2 lagring i geolag (Møller & Kompagni / Mærsk Olie og Gas AS)

US DOE, the Energy Lab. ArdiansyahNegara ,injeksi-karbondioksida-co2-ke-dalam-lapisan-bumi (http://www.ardiansyahnegara.com/blog/injeksi-karbondioksida-co2-ke-dalam-lapisan-bumi1)

diakses

pada 21 Desember 2014

Maria G Soemitro, Menangkap dan Menyimpan CO2 Dengan Carbon Capture Storage (http://green.kompasiana.com/iklim/2011/05/20/menangkap-dan-menyimpan-co2-dengancarbon-capture-storage-364498.html) diakses pada 21 Desember 2014 Mohamad Sidik Boedoyo. Jakarta, Januari 2008, PENERAPAN TEKNOLOGI UNTUK MENGURANGI EMISI GAS RUMAH KACA, Peneliti Pusat Teknologi Sumberdaya Energi Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi.

Jeffrey Bastanta/ 12/337331/PTK/08136

Page 8

Metode CO2 Capture 2012

Jeffrey Bastanta/ 12/337331/PTK/08136

Page 9