Review Oleh: Ropiudin, S.TP., M.Si. (Dosen Bidang Teknik Sistem Termal dan Energi Terbarukan, Universitas Jenderal Soedirman)
Dalam beberapa tahun terakhir, minat terhadap pemanfaatan nanomaterial dalam proses kimia yang didorong oleh energi surya semakin meningkat. Namun, keraguan mengenai kemampuan teknologi dengan tingkat kesiapan rendah (low-TRL) ini untuk mengurangi dampak lingkungan yang mungkin ditimbulkan oleh pendekatan konvensional masih menjadi perdebatan. Penelitian ini memberikan wawasan yang mendalam tentang pentingnya melakukan studi siklus hidup (life cycle assessment, LCA) yang komprehensif untuk menilai kelebihan dan kekurangan dari sistem ini, yang sangat penting untuk pengembangan dan peningkatan proses di masa depan.
Studi ini melakukan LCA dari cradle-to-gate pada dua metode katalisis, yaitu elektrokatalisis dan fotokatalisis, dengan reformasi metana uap (steam methane reforming, SMR) sebagai kasus dasar. Dengan unit fungsional 1 kg hidrogen, hasilnya menunjukkan bahwa elektrokatalisis memiliki dampak perubahan iklim (GWP100) yang lebih besar dibandingkan fotokatalisis dan SMR, masing-masing sebesar 7,04 kg CO2-Eq dan 56,63 kg CO2-Eq. Temuan ini menunjukkan bahwa meskipun elektrokatalisis menjanjikan, dampak lingkungan yang dihasilkan perlu diperhatikan secara serius.
Salah satu temuan menarik dari penelitian ini adalah bahwa fotokatalisis memiliki dampak utama yang berasal dari tahap sintesis katalis, yang menyumbang 95,87% dari total emisi. Sebaliknya, dalam elektrokatalisis, fase reaksi di elektroliser menjadi kontributor utama (96,10%) terhadap GWP100, yang disebabkan oleh konsumsi besar elektrolit cair. Hal ini menunjukkan bahwa pemilihan bahan dan proses dalam pengembangan teknologi ini sangat krusial untuk meminimalkan dampak lingkungan.
Dalam konteks ini, solid polymer electrolyte muncul sebagai kandidat potensial untuk menggantikan elektrolit cair, yang dapat mengurangi dampak lingkungan dari proses elektrokatalisis. Namun, ketidakpastian dalam data inventaris untuk kedua teknologi ini menyebabkan fluktuasi signifikan dalam hasil toksisitas manusia (HTPinf), di mana input reagen yang besar untuk sintesis katalis skala besar menjadi faktor penyumbang. Ini menunjukkan perlunya penelitian lebih lanjut untuk mengoptimalkan proses dan mengurangi risiko terhadap kesehatan manusia.
Penelitian ini juga mengeksplorasi potensi penggunaan sumber energi terbarukan dengan memvariasikan pasokan listrik dari campuran listrik konvensional ke energi hidro dan angin. Hasilnya menunjukkan perbaikan signifikan dalam GWP100, dengan fotokatalisis mengalami peningkatan 14% dan 10%, sedangkan elektrokatalisis meningkat 5,33% dan 3,73%. Temuan ini menyoroti pentingnya integrasi energi terbarukan dalam produksi hidrogen, yang dapat menjadi langkah strategis menuju keberlanjutan.
Secara keseluruhan, penelitian ini memberikan gambaran yang jelas tentang tantangan dan peluang yang dihadapi dalam pengembangan teknologi nanomaterial untuk aplikasi energi terbarukan. Dengan pemahaman yang lebih baik tentang siklus hidup dan dampak lingkungan dari berbagai metode katalisis, kita dapat merancang sistem yang lebih efisien dan ramah lingkungan di masa depan.
Akhirnya, penting untuk terus mendorong penelitian dan pengembangan dalam bidang ini, serta kolaborasi antara akademisi, industri, dan pembuat kebijakan untuk menciptakan solusi yang inovatif dan berkelanjutan. Dengan demikian, kita dapat memastikan bahwa teknologi yang dikembangkan tidak hanya efisien secara ekonomi, tetapi juga berkontribusi pada tujuan keberlanjutan global.
