Review Oleh: Ropiudin, S.TP., M.Si. (Dosen Bidang Teknik Sistem Termal dan Energi Terbarukan, Universitas Jenderal Soedirman)
Dalam era transisi energi yang semakin mendesak, pencarian sumber bahan baku yang berkelanjutan dan ramah lingkungan menjadi sangat penting. Salah satu kandidat yang menjanjikan adalah biomassa, yang melimpah dan murah. Penelitian terbaru menunjukkan bahwa biomassa dapat diproses menjadi karbon grafitik terbarukan, yang memiliki potensi besar dalam aplikasi penyimpanan energi. Terutama, penggunaan biomassa dari Acer saccharum (maple manis) dan Arachis hypogaea (kulit kacang tanah) sebagai anoda dalam baterai lithium-ion menunjukkan hasil yang menjanjikan, dengan kapasitas spesifik yang stabil dan efisiensi kolumbik yang tinggi.
Kapasitas spesifik yang dicapai oleh karbon grafitik terbarukan dari kayu jantung maple manis dan kulit kacang tanah masing-masing adalah 180 mAh/g dan 220 mAh/g. Hasil ini menunjukkan bahwa kedua sumber biomassa ini tidak hanya dapat berfungsi sebagai alternatif yang berkelanjutan untuk bahan anoda konvensional, tetapi juga memiliki kinerja yang kompetitif. Menariknya, kedua material ini mempertahankan efisiensi kolumbik 100% selama lebih dari 350 siklus, yang menunjukkan daya tahan dan stabilitas yang sangat baik dalam aplikasi penyimpanan energi.
Analisis lebih lanjut menggunakan voltametri siklik mengungkapkan mekanisme penyimpanan muatan yang berbeda antara kedua material. Puncak oksidasi yang terdeteksi pada voltamogram maple manis menunjukkan adanya interkalasi ion Li, yang sangat cocok untuk aplikasi baterai. Sebaliknya, kulit kacang tanah tidak menunjukkan puncak tersebut, yang mengindikasikan potensi penggunaannya sebagai superkapasitor. Hal ini membuka peluang baru untuk pengembangan perangkat penyimpanan energi yang lebih efisien dan multifungsi.
Studi kinetik yang dilakukan pada enam sumber karbon memberikan wawasan yang lebih dalam mengenai proses dekomposisi termal yang mengarah pada pembentukan karbon grafitik terbarukan. Hasil yang konsisten dari berbagai metode model-free menunjukkan bahwa pendekatan ini dapat menggambarkan proses devolatilization dengan akurat. Pemahaman yang lebih baik tentang proses ini sangat penting untuk mengoptimalkan produksi karbon grafitik dari biomassa dan meningkatkan efisiensinya dalam aplikasi penyimpanan energi.
Karakterisasi morfologi karbon grafitik terbarukan dilakukan menggunakan berbagai teknik seperti SEM, XRD, Raman, dan isotherm adsorpsi nitrogen. Hasil karakterisasi ini memberikan informasi penting mengenai struktur dan sifat fisik dari karbon yang dihasilkan, yang berkontribusi pada kinerja elektroda dalam aplikasi penyimpanan energi. Dengan karakteristik yang menguntungkan, karbon grafitik terbarukan dari maple manis dan kulit kacang tanah dapat menjadi pengganti yang layak untuk elektroda konvensional.
Potensi karbon grafitik terbarukan tidak hanya terbatas pada aplikasi dalam baterai dan superkapasitor. Dengan sifat-sifat unik yang dimilikinya, material ini juga dapat digunakan dalam berbagai aplikasi inovatif lainnya, seperti transistor film tipis organik, sel bahan bakar, baterai organik, dan bioelektronik. Hal ini menunjukkan bahwa pengembangan karbon grafitik terbarukan dari biomassa tidak hanya berkontribusi pada penyimpanan energi yang lebih berkelanjutan, tetapi juga membuka jalan bagi inovasi teknologi yang lebih luas.
Secara keseluruhan, penelitian ini menyoroti pentingnya pemanfaatan biomassa sebagai sumber bahan baku yang berkelanjutan untuk pengembangan material penyimpanan energi. Dengan terus mengeksplorasi dan mengoptimalkan proses produksi karbon grafitik terbarukan, kita dapat berharap untuk mencapai solusi penyimpanan energi yang lebih efisien dan ramah lingkungan, yang pada gilirannya akan mendukung transisi menuju sistem energi yang lebih berkelanjutan. Inovasi dalam bidang ini sangat penting untuk menghadapi tantangan energi global dan mencapai tujuan keberlanjutan yang diinginkan.
