Penulis Muhammad Sontang Sihotang (kiri) foto bersama dengan Ketua Umum Ikatan Warga Islam PT Inalum (IWII) Tanjung Gading, Edy Prayitno.
PENGEMBANGAN BIO-BRIKET NANO KARBON HYBRID BERBASIS DAUN KERING USU & BFD INALUM UNTUK MENDUKUNG NET ZERO EMISSION
Oleh: Dr. Muhammad Sontang Sihotang, S.Si, M.Si
Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara, Medan, Indonesia
Editor: Zul Anwar Marbun, Wartawan Koranmedan.com.id
ABSTRAK
Permasalahan limbah biomassa dan limbah industri merupakan salah satu tantangan dalam pengembangan energi berkelanjutan. Di lingkungan Universitas Sumatera Utara (USU), daun kering yang dihasilkan dari aktivitas pemeliharaan lingkungan kampus berpotensi dimanfaatkan sebagai bahan baku energi alternatif. Di sisi lain, industri peleburan aluminium PT INALUM menghasilkan Baking Filter Dust (BFD) yang memerlukan pengelolaan lebih lanjut agar tidak menimbulkan dampak lingkungan. Penelitian terdahulu menunjukkan bahwa daun kering USU dapat diolah menjadi briket dengan nilai kalor 6115 cal/g, kadar air 4,35%, kadar abu 5,65%, dan karbon 78,68%, sedangkan kombinasi BFD dan arang tempurung kelapa menghasilkan briket dengan karakteristik terbaik pada komposisi 60% BFD dan 40% arang tempurung kelapa, dengan nilai kalor 6557,3 cal/g dan fixed carbon 86,2%. (Talenta)
Makalah ini mengusulkan pengembangan lebih lanjut berupa bio-briket nano-karbon hybrid, yaitu material bahan bakar padat yang mengintegrasikan karbon hasil karbonisasi daun kering dengan fraksi karbon/mineral dari BFD melalui proses penghalusan dan rekayasa ukuran partikel hingga skala nano atau submikro, diikuti proses pencampuran, densifikasi, dan karakterisasi. Konsep hybrid diharapkan dapat meningkatkan homogenitas, densitas, stabilitas termal, karakteristik pembakaran, dan pemanfaatan limbah. Karakterisasi dirancang menggunakan analisis proksimat dan ultimat, nilai kalor, FTIR, XRD, SEM-EDS, TGA/DTG, serta analisis ukuran partikel dan struktur permukaan. Penelitian diarahkan untuk menghasilkan model material yang tidak hanya berfungsi sebagai bahan bakar alternatif, tetapi juga sebagai pendekatan ekonomi sirkular melalui pemanfaatan dua jenis limbah secara simultan. Kontribusi terhadap net zero emission harus dibuktikan melalui analisis siklus hidup dan neraca karbon, sehingga klaim net zero tidak hanya didasarkan pada penggunaan biomassa, tetapi pada keseluruhan sistem produksi dan penggunaannya.
Kata kunci: bio-briket, nano-karbon, hybrid, daun kering, Baking Filter Dust, INALUM, biomassa, energi terbarukan, ekonomi sirkular, net zero emission.
1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Transisi menuju sistem energi rendah karbon membutuhkan inovasi yang mampu menggabungkan penyediaan energi alternatif dengan pengurangan limbah. Salah satu pendekatan yang berkembang adalah pemanfaatan limbah biomassa melalui proses karbonisasi dan densifikasi menjadi briket. Biochar briquette merupakan salah satu alternatif bahan bakar padat yang diproduksi melalui konversi termokimia biomassa menjadi material kaya karbon kemudian didensifikasi. Literatur terbaru menunjukkan bahwa briket biochar berpotensi menjadi substitusi bahan bakar fosil, meskipun manfaat iklimnya tetap harus dievaluasi berdasarkan sumber biomassa, proses produksi, dan pola penggunaannya. (ScienceDirect)
Daun kering merupakan salah satu sumber biomassa yang relatif mudah diperoleh di kawasan perkotaan dan lingkungan perguruan tinggi. Selama ini daun kering sering diperlakukan sebagai limbah yang dikumpulkan dan dibuang atau dibakar secara terbuka. Padahal, biomassa tersebut mengandung karbon organik yang dapat dikonversi menjadi material karbon melalui karbonisasi.
Penelitian Sihotang, Sudiati, dan Aisyah telah menunjukkan potensi daun kering di lingkungan USU sebagai bahan baku briket. Hasil penelitian tersebut menghasilkan briket dengan kadar air 4,35%, kadar abu 5,65%, karbon 78,68%, nilai kalor 6115 cal/g, dan laju pembakaran 1,5 g/menit. Hasil tersebut menunjukkan bahwa daun kering mempunyai potensi sebagai bahan bakar alternatif. (Talenta)
Selain biomassa, terdapat peluang pemanfaatan limbah industri. PT INALUM sebagai industri peleburan aluminium menghasilkan Baking Filter Dust (BFD). Penelitian sebelumnya oleh Sihotang et al. mengembangkan briket hybrid berbasis BFD dan arang tempurung kelapa. Komposisi 60% BFD dan 40% arang tempurung kelapa menghasilkan nilai kalor 6557,3 cal/g, fixed carbon 86,2%, kadar abu 3,38%, kadar air 3,22%, volatile matter 7,2%, dan sulfur 0,47%, serta dilaporkan memenuhi SNI No. 01-6235-2000. (TALENTA Publisher)
Kedua penelitian tersebut membuka peluang pengembangan lebih lanjut.
Jika daun kering dan BFD sebelumnya dikaji secara terpisah atau dengan bahan karbon lain, maka penelitian ini mengusulkan integrasi daun kering USU dan BFD INALUM sebagai sistem material hybrid, kemudian dikembangkan melalui pendekatan nano-karbon.
Pendekatan tersebut menjadi penting karena perubahan ukuran partikel dapat memengaruhi luas permukaan, kontak antarfase, homogenitas campuran, transfer panas, dan karakteristik reaksi selama pembakaran. Penelitian terhadap briket daun kering juga menunjukkan bahwa ukuran partikel yang lebih kecil dan homogenitas material berhubungan dengan sifat mekanik briket. (ScienceDirect)
Dengan demikian, penelitian ini tidak hanya berorientasi pada pembuatan briket, tetapi diarahkan untuk membangun material karbon hybrid berbasis dua jenis limbah, yaitu limbah biomassa kampus dan limbah industri aluminium.***