Review Oleh: Ropiudin, S.TP., M.Si. (Dosen Bidang Teknik Sistem Termal dan Energi Terbarukan, Universitas Jenderal Soedirman)
Grafena, alotrop karbon dua dimensi dengan struktur sarang lebah, telah menjadi bahan yang menarik perhatian besar di berbagai bidang ilmiah dan teknis. Sebagai dosen di bidang Teknik Sistem Termal dan Energi Terbarukan, saya melihat potensi grafena tidak hanya dalam inovasi material, tetapi juga sebagai bagian penting dalam strategi pengembangan energi terbarukan. Narasi ini menggambarkan bagaimana biochar, yang dihasilkan dari pirolisis biomassa, dapat menjadi prekursor yang efisien untuk produksi grafena dan derivatnya, memberikan dampak positif pada efisiensi energi dan pengurangan jejak lingkungan.
Produksi grafena umumnya berasal dari grafit melalui metode eksfoliasi mekanis, kimia, dan elektrokimia. Namun, dengan meningkatnya pemanfaatan sumber energi terbarukan, termasuk bioenergi dari residu hutan dan kayu, kita dapat memprediksi peningkatan produksi biochar yang signifikan. Biochar ini, yang dihasilkan dari pirolisis biomassa, memiliki potensi besar sebagai bahan dasar untuk sintesis grafena yang bernilai tinggi, terutama melalui pendekatan yang memaksimalkan output energi dan meminimalkan dampak lingkungan negatif.
Proses pirolisis, sebagai salah satu metode pengolahan biomassa, mampu menghasilkan biochar yang dapat dimodifikasi lebih lanjut menjadi material sejenis grafena. Penggunaan metode Hummers dan interkalasi dengan garam persulfat dalam modifikasi biochar ini membuka jalan untuk memperoleh material yang menyerupai grafena. Pengurangan emisi gas beracun selama proses ini, serta minimnya keberadaan logam berat dalam bahan baku, menjadikan biochar sebagai bahan yang ramah lingkungan untuk aplikasi lanjutan.
Karakterisasi material melalui teknik analisis seperti Raman dan XPS menunjukkan bahwa selain struktur morfologi asli dari biomassa kayu, struktur grafit yang tergraphitasi juga hadir dalam biochar. Ini membuktikan bahwa pirolisis biomassa mampu menghasilkan prekursor yang memiliki potensi tinggi untuk dimodifikasi menjadi grafena. Keunggulan lain yang diungkapkan oleh narasi ini adalah peningkatan konduktivitas listrik pada sampel yang telah dimodifikasi, menunjukkan sifat sejenis grafena yang dapat meningkatkan kinerja material dalam aplikasi teknis tertentu.
Dalam konteks energi terbarukan, biochar yang dimodifikasi menjadi grafena atau derivatnya dapat digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk sebagai elektroda dalam baterai atau superkapasitor, yang memainkan peran penting dalam teknologi penyimpanan energi masa depan. Selain itu, bahan ini dapat digunakan dalam pemurnian air dan sebagai katalis dalam reaksi kimia, menambah nilai ekonomi dan keberlanjutan dari proses produksi biochar.
Namun, tantangan tetap ada dalam hal optimalisasi proses dan skala produksi. Diperlukan penelitian lebih lanjut untuk meningkatkan efisiensi energi selama proses pirolisis, serta menurunkan biaya produksi grafena dari biochar. Selain itu, penting untuk mengatasi potensi isu teknis terkait dengan kemurnian dan kualitas material grafena yang dihasilkan dari biochar, sehingga dapat bersaing dengan grafena yang dihasilkan melalui metode konvensional.
Secara keseluruhan, pendekatan ini menawarkan harapan besar dalam pengembangan energi terbarukan dan bahan-bahan bernilai tinggi dari sumber daya alam yang melimpah. Dengan pemanfaatan biochar dari pirolisis biomassa sebagai prekursor grafena, kita dapat menciptakan material dengan nilai tambah yang tinggi, sambil tetap menjaga komitmen terhadap keberlanjutan lingkungan dan efisiensi energi.
