Optimalisasi Konversi Energi dari Limbah Plastik secara Pirolisis Menggunakan Katalis ZnO Limbah Baterai

Laporan dunia 2010 menyatakan bahwa konsumsi petroleum dan gas alam terus meningkat dengan pertumbuhan mencapai 1 persen dan 1,5 persen per tahun. Apabila penggunaan minyak dan gas terus dilakukan tanpa upaya konservasi dengan penggantian sumber energi alternatif, maka minyak dan gas hanya akan tersedia hingga 43 dan 167 tahun mendatang (Herliati dkk., 2019). Tak hanya itu, plastik juga meningkatkan polusi dan pemanasan global karena permasalahan limbahnya (Kale dkk., 2015). Diperlukan energi alternatif terbarukan yang mampu menggantikan peran minyak dan gas sebagai sumber energi. Konversi suatu komponen menjadi energi perlu memperhatikan aspek keberlanjutan dan keefektifan. Salah satu sumber dengan keberlanjutan dan keefektifan tinggi dalam konversi energi adalah polimer organik.

Plastik telah menjadi material penting dewasa ini. Plastik termasuk polimer organik sintetis atau semi-sintetis yang menjadi komponen sulit tergantikan sebab kelebihannya yang berupa ringan, kuat, fleksibel, praktis, murah, tahan lama, dan tahan terhadap panas (Syamsiro, 2015). Kelebihan tersebut membuat plastik menjadi bagian tidak terpisahkan dalam kehidupan manusia lebih dari 50 tahun. Sekitar 360 juta ton plastik telah diproduksi pada 2018 dimana 50,1 persen berasal dari Asia, termasuk Indonesia (Filho dkk., 2021). 

Produksi plastik secara global diperkirakan akan terus meningkat dari 300 juta ton di 2015 menjadi 1.800 juta ton di 2050 (Jang dkk., 2020). Secara global hanya 18 persen sampah plastik yang didaur ulang, 24 persen dibakar, dan sisanya 58 persen tertimbun atau masuk ke ekosistem. Satu botol plastik memerlukan waktu 70-450 tahun, bahkan beberapa media melaporkan bahwa ada plastik yang tidak terdegradasi sama sekali (Chamas dkk., 2020).  Hal tersebut diperparah dengan bahan bakar fosil yang dijadikan sebagai bahan bakar utama dalam mobilitas penduduk di Indonesia. Oleh karena itu diperlukan upaya mengurangi limbah plastik dengan mendaur ulang salah satunya dengan mengubahnya menjadi energi alternatif pengganti bahan bakar minyak. 

Plastik merupakan produk turunan minyak bumi, sehingga memiliki kandungan energi tinggi seperti bahan bakar pada umumnya. Berbagai jenis plastik seperti polipropilen, polietilen, dan polistiren memiliki nilai kalor yang setara dengan bahan bakar minyak bumi yang ditunjukkan pada Tabel 1 (Syamsiro, 2015). Sampah plastik berpotensi tinggi dalam konversi bakar minyak. Pemanfaatan sampah plastik ini diharap mampu menggantikan peran bahan bakar minyak sebagai sumber energi utama masyarakat dengan pertimbangan nilai ekonomis, serta membantu mengurangi dampak lingkungan dan pemanasan global yang disebabkan sampah plastik. Metode pengolahan yang telah terbukti efektif diterapkan pada bahan polimer organik adalah pirolisis.

Tabel 1. Nilai Kalor Plastik dan Bahan Bakar Minyak (Syamsiro, 2015)

Baca juga : Kauny Quran Luncurkan Gerakan Melek Quran Ngefek di Kehidupan

Pirolisis merupakan proses degradasi termal material-material polimer organik tanpa melibatkan oksigen. Pirolisis berdasarkan pada pemutusan rantai senyawa kimia, sehingga akan dihasilkan senyawa baru dengan rantai ikatan yang lebih pendek (Pratiwi dan Dahani, 2015). Proses ini berlangsung pada suhu 500-800^oC dengan produk berupa fraksi gas, cair, dan residu padatan. Pada suhu pirolisi, plastik akan meleleh lalu berubah menjadi gas. Rantai hidrokarbon pada plastik akan terpotong menjadi rantai pendek yang ketika proses pendingan dilakukan, gas tersebut berubah menjadi cairan melalui kondensasi. Cairan itulah yang menjadi bahan bakar alternatif sebagai pengganti bahan bakar minyak (Syamsiro, 2015). 

Reaksi yang terjadi pada proses pirolisis dikelompokkan menjadi tiga tahap yaitu permulan, perambatan, dan penghentian (Pratiwi dan Dahani, 2015). Keuntungan pirolisis yaitu mengurangi volume limbah plastik di lingkungan dengan mengubahnya menjadi bahan bakar minyak sebagai sumber energi. Fraksi cair, padat, dan gas yang dihasilkan dapat dipakai sebagai bahan bakar dan bahan kimia sebagai chemical feed stock, sehingga mampu mengurangi permasalahan lingkungan (Naimah dan Aidha, 2017). 

Karakteristik degradasi termal adalah reaksi yang berjalan lebih cepat dengan adanya katalis (Pratiwi dan Dahani, 2015). Kelebihan digunakan katalis yaitu mampu menurunkan fraksi cair dan meningkatkan fraksi gas yang akan dikondensasi menjadi minyak. Katalis berfungsi menurunkan temperatur reaksi, mempercepat reaksi, dan menghasilkan produk dengan atom karbon yang lebih spesifik dengan rantai hidrokarbon yang lebih ringan (Naimah dan Aidha, 2017). Berbagai katalis telah diterapkan pada pirolisis. Katalis nanopartikel ZnO memilihi hasil pirolisis produk cair mencapai 82,93 persen (Asmara dan Kholidah, 2019).

Keterbaruan inovasi yang diajukan adalah pada inovasi katalis nanopartikel ZnO yang disintesis dari limbah baterai berdasarkan green concept. Setidaknya terdapat 16 persen Zn dalam baterai bekas berdasarkan penelitian yang dilakukan Aziz dan Abdul pada 2021. Selain itu, limbah tersebut termasuk limbah berbahaya dan beracun bagi makhluk hidup dan lingkungannya (Ratman dan Syafrudin, 2010). Sehingga, baterai perlu perlakuan khusus dalam pengelolaan limbah agar tidak mencemari lingkungan hidup. Pemanfaatan ZnO dari limbah baterai ini diharapkan dapat mengurangi dampak limbah berbahaya dan beracun, khususnya pada baterai. 

ZnO merupakan material semikonduktor yang dapat disintesis dari limbah baterai primer 1,5 volt. Lempeng Zn yang telah dipisahkan dari komponen baterai lainnya, dibersihkan dari zat pengotor yang kemudian dipotong-potong untuk memperluas permukaan bidang sentuh. Selanjutnya lempeng Zn dilarutkan dengan HCl pekat sehingga dihasilkan larutan ZnCl₂ kemudian diendapkan dengan NaOH sehingga terbentuk ZnO setelah proses kalsinasi dilakukan Proses pengambilan ZnO dari baterai tersebut dilakukan dengan metode presipitasi. Dipilih metode presipitasi sebab rendemen produk yang dihasilkan mencapai 92,18% (Shihab dkk., 2022).

Inovasi pirolisis limbah plastik menggunakan katalis ZnO limbah baterai bekas dianggap memberikan dampak positif terhadap penyelesaian masalah melimpahnya sampah plastik yang kurang diimbangi dengan pengolahan dan daur ulang. Dengan menguranginya sampah plastik, dampak pemanasan global dan pencemaran akibat sampah plastik dapat menurun. Konversi plastik menjadi bahan bakar minyak diharapkan merupakan suatu perubahan dalam penggantian energi bahan bakar fosil menjadi bahan bakar yang lebih berkelanjutan. Pemanfaatan baterai bekas sebagai katalis pirolisis mempercepat proses dan mengurangi sampah baterai yang kurang diperhatikan. Diharapkan melalui inovasi ini, energi bersih dan terbarukan dalam pembangunan berkelanjutan dapat semakin dekat untuk menjadi nyata dengan menjadikannya sebagai transisi pergantian bahan bakar minyak menjadi hidrogen.

Powered by Froala Editor

Update berita dan artikel RM.ID menarik lainnya di Google News

Dapatkan juga update berita pilihan dan breaking news setiap hari dari RM.id. Mari bergabung di Grup Telegram "Rakyat Merdeka News Update", caranya klik link https://t.me/officialrakyatmerdeka kemudian join. Anda harus install aplikasi Telegram terlebih dulu di ponsel.