Fathul Bari
Pendahuluan
Perubahan iklim akibat peningkatan emisi gas rumah kaca, terutama karbon dioksida (CO), menjadi salah satu tantangan terbesar dalam pembangunan berkelanjutan. Seperti di Indonesia, dengan industri dan sektor energi yang terus berkembang, upaya menurunkan emisi CO menjadi prioritas. Salah satu pendekatan inovatif yang berpotensi dalam menangani masalah ini adalah teknologi fotokatalisis berbasis titanium dioksida (TiO), yang dapat mengonversi CO menjadi biofuel. Teknologi ini menawarkan solusi dua sisi, yakni mengurangi emisi gas rumah kaca sambil menghasilkan sumber energi terbarukan yang ramah lingkungan. Namun, pengembangan teknologi ini di Indonesia menghadapi berbagai tantangan, baik dari segi teknis, ekonomi, maupun regulasi, yang perlu diatasi untuk memaksimalkan peluangnya.
Karbon dioksida berpeluang untuk dapat dikonversi langsung menjadi senyawa kimia yang lebih bernilai melalui berbagai metodologi, seperti biokimia, elektrokimia, termokimia dan fotokatalisis. Dari produk senyawa kimia berbasis karbon dioksida ini, methanol menjadi produk yang sangat menjanjikan untuk dipelajari karena methanol memiliki densitas enegi yang baik dan dapat menjadi bahan utama dalam produk industri kimia yang bernilai ekonomi tinggi, seperti DME (dimetil eter) dan sebagai reaktan pada reaksi transesterifikasi biodiesel. Berdasarkan data Badan Pusat Statistik (2018) kebutuhan impor methanol terhitung meningkat setiap tahun. Pada tahun 2016 jumlah kebutuhan impor methanol di Indonesia mencapai 350.026,05 ton, meningkat sekitar dua kali lipat dari tahun 2015, yaitu 219.413,82 ton. Selain itu Indonesia hanya memiliki satu pabrik methanol dengan kapasistas 660.000 megaton per tahun dan kemurnian sebesar 99,85%. Bahan baku pabrik ini bersumber dari gas alam (Budi, 2021).
Carbon Capture Utilization and Storage (CCUS) merupakan teknologi yang digunakan untuk menangkap karbon dioksida dari berbagai sumber. Teknologi ini sangat penting dalam mengurangi emisi karbon mengingat sektor industry merupakan salah satu penyumbang emisi CO2 terbesar yakni sebesar 31%. Karbon dioksida yang ditangkap dan disimpan perlu dibersihkan. Terdapat beberapa teknologi yang telah umum digunakan, seperti absorpsi berbbasis amina, absorbs dengan zat padat, membrane dan pemisahan hibrida. Berdasarkan struktur kristalnya, TiO2 terbagi menjadi tiga bagian yaitu rutile (tetragonal), anatase (tetragonal) dan brookiteI (orthorhombic) (Budi, 2021).
Prinsip Teknologi Fotokatalisis Berbasis TiO
Fotokatalisis berbasis TiO adalah proses yang melibatkan penggunaan katalis, yaitu titanium dioksida, yang mampu menyerap energi cahaya, baik dari sinar matahari maupun sumber cahaya buatan, untuk menggerakkan reaksi kimia. Pada proses konversi CO menjadi biofuel, fotokatalis TiO memanfaatkan foton cahaya untuk mengaktifkan elektron dan menghasilkan pasangan elektron-hole (lubang). Pasangan ini kemudian bereaksi dengan CO dan molekul air (HO) untuk menghasilkan senyawa hidrokarbon yang lebih sederhana, seperti metanol, etanol, dan bahan bakar cair lainnya.
Teknologi ini menarik karena memanfaatkan CO, yang berlimpah di atmosfer, sebagai bahan baku utama, serta menggunakan sinar matahari sebagai sumber energi, sehingga sangat cocok untuk diterapkan di negara tropis seperti Indonesia, yang memiliki potensi energi surya besar sepanjang tahun.
Secara lebih detail, reaksi fotokatilisis terdiri dari lima tahapan utama. Foton diserap untuk selanjutnya terjadi pembentukan muatan pasangan electron-hole. Setelah pasangan ini terbentuk, proses transfer electron-hole pada permukaan semikonduktor ada terjadi dan diikuti oleh penyerapan molekul reaktan. Selanjutanya reduksi-oksidasi akan terjadi pada material katalis. Untuk meningkatkan kualitas produk metanol, proses distilasi perlu dilakuakan dalam pemurnian produk. Teknologi distilasi merupakan teknologi proses separasi yang umum digunakan pada industry. Pada proses pemisahan campuran methanol dan air, distilasi merupakan teknologi yang telah lazim digunakan dan sudah komersial. Selain itu methanol dan air tidak membentuk azeotrope sehingga campuran dapat dipisahkan dengan distilasi sederhana (Budi, 2021).