Limbah Kelapa Sawit sebagai Masa Depan Transportasi Listrik

Kendaraan Listrik 

Apabila diperhatikan, belakangan ini sangat sering kita jumpai kendaraan listrik di jalanan, terutama mobil pribadi, motor pribadi, dan sepeda listrik. Padahal hal ini adalah pemandangan yang jarang kita lihat dulu. Hal ini disebabkan karena pemerintah Indonesia semakin mendorong penggunaan mobil listrik di tengah masyarakat, karena kekhawatiran akan meningkatnya emisi gas rumah kaca akibat pembakaran bahan bakar fosil kendaraan bermotor. DataIndonesia.id mencatat peningkatan emisi gas rumah kaca dari bahan bakar minyak (BBM) yang mencapai 9,3 juta ton CO₂ pada tahun 2022. Karena itulah pemerintah berusaha meningkatkan penggunaan kendaraan listrik oleh masyarakat Indonesia. 

Kendaraan listrik, yang menggunakan listrik sebagai sumber energi yang tersimpan dalam baterai, menjadi sorotan utama sebagai solusi peningkatan emisi kendaraan berbahan bakar fosil (fossil fueled-based vehicle). Tentu saja keunggulan utamanya terletak pada minimnya emisi karbon, yang meminimalkan dampak negatif terhadap pemanasan global di Indonesia. Namun, sebenarnya, masih ada permasalahan terkait pengembangan kendaraan listrik di pasaran, yaitu ketergantungan pada baterai litium. 

Proses produksi baterai litium sebenarnya menghasilkan emisi karbon lebih besar dibandingkan emisi karbon yang dihasilkan dari kendaraan berbahan bakar fosil (Peiseler et al., 2023). Selain itu, baterai litium memiliki energy density yang kecil, yaitu hanya sebesar 200 Wh/liter (Thomas, 2009). Artinya, baterai litium membutuhkan ruang penyimpanan (volume) yang besar untuk menyimpan energi yang cukup. Hal ini menyebabkan sulitnya penggunaan baterai lithium pada kendaraan besar, karena semakin besar kendaraan, semakin banyak energi yang dibutuhkan, semakin besar baterai yang disimpan di dalam kendaraan tersebut, semakin berat kendaraan tersebut. Baterai litium dinilai kurang efisien karena hal tersebut.

Fuel Cell

Inovasi dalam bentuk fuel cell sebagai “baterai alternatif” pada kendaraan listrik menjadi solusi yang menarik untuk mengurangi ketergantungan terhadap baterai litium. Fuel cell merupakan suatu alat yang dapat mengkonversi gas hidrogen untuk menghasilkan energi listrik melalui reaksi elektrokimia berdasarkan reaksi berikut:

Dengan keunggulan berupa energy density yang lebih tinggi hingga hampir dua kali lipat energy density litium (PatiL et al., 2011),  kendaraan dengan baterai fuel cell lebih ringan dan efisien daripada yang menggunakan baterai litium, terutama kendaraan – kendaraan besar seperti bus dan truk (Thomas, 2009). 

Asam Format

Baca juga : PYCH Binaan BIN Buat Kegiatan Rutin Di Berbagai Desa Di Tanah Papua

Gas hidrogen memiliki nilai volumetric energy density yang rendah, yang artinya dibutuhkan tempat penyimpanan yang besar untuk menyimpan gas hidrogen. Permasalahan ini dapat diantisipasi dengan cara menyimpan gas hidrogen dalam bentuk asam format. Asam format, dengan rumus kimia CH₂O₂ merupakan asam lemah yang dapat digunakan untuk menyimpan hidrogen. Asam format adalah asam karboksilat paling sederhana yang membuatnya dapat terurai secara hayati. Asam format dapat melepas hidrogen dengan reaksi sebagai berikut.

Hidrogen yang dilepas dari asam format dapat dibakar dan menghasilkan energi listrik. 

Asam format memiliki beberapa sifat, yaitu asam format memiliki efisiensi energi yang tinggi yaitu 60%, lebih tinggi dari metode penyimpanan hidrogen yang lain (Mardini & Bicer, 2021). Selain itu, asam format juga lebih mudah disimpan daripada hidrogen murni, tidak perlu disimpan pada temperatur atau tekanan tinggi (Eppinger & Huang, 2017). Asam format juga memiliki volumetric energy density yang tinggi terhadap H₂, yaitu 53 gr H₂/L,. Sifat – sifat dari asam format tersebut membuat asam format berpotensi menjadi tempat penyimpan energi yang baik.

Asam format dapat diproduksi dari beberapa metode, misalnya metode yang biasanya digunakan di industri adalah hidrolisis metol format, tetapi proses tersebut membutuhkan energi yang besar, rumit, dan mahal (Chua et al., 2019; Leonard, 1981). Padahal, ada cara yang lebih efektif, aman, dan sangat cocok dilakukan di Indonesia untuk memproduksi asam format, yaitu menggunakan limbah tandan kosong kelapa sawit.

Limbah Tandan Kosong Kelapa Sawit

Tandan kosong kelapa sawit (TKKS) merupakan bagian dari buah kelapa sawit (Elaeis guineensis Jacq.) Jumlahnya sekitar 20 – 22% dari keseluruhan buah kelapa sawit segar. Biasanya, pada industri kelapa sawit, daging buah dan lapisan kernel buah dijadikan minyak crude palm oil dan crude palm kernel oil, dan limbah TKKS-nya dibakar atau dijadikan pupuk. Karena besarnya industri kelapa sawit di Indonesia, limbah TKKS di Indonesia pada tahun 2019 mencapai 51,8 juta ton (Indriati et al., 2020). Padahal, TKKS merupakan biomassa lignoselulosa yang berpotensi dijadikan asam format sebagai bahan bakar kendaraan listrik fuel cell. Biomassa ini mengandung 36,67% selulosa, 13,5% hemiselulosa, 31,16% lignin, 17,79% senyawa ekstraktif, and 0,89% abu (Harapan et al., 2019). 

Baca juga : Kawal Arus Mudik Hingga Arus Balik, PLN Siaga di Zona Utama Transportasi Publik

Gambar 1 Tandan kosong kelapa sawit (Khor et al., 2009)

Proses Pembuatan Asam Format dari TKKS

TKKS dapat dikonversi menjadi asam format dengan beberapa metode seperti gasifikasi dan reforming process dengan supercritical H­₂O, tetapi metode ini cukup rumit dan membutuhkan biaya yang mahal (Panjaitan & Gozan, 2017). Oleh karena itu, digunakan metode hidrolisis asam dengan H₂SO₄ dan dekomposisi senyawa pentosa sebagai proses utama dalam pembentukan asam format. 

Secara umum, proses pembuatan asam format dari TKKS terbagi menjadi empat tahap utama, yaitu tahap pretreatment, tahap delignifikasi, tahap hidrolisis, dan tahap dekomposisi. Tahapan tersebut dapat dilihat pada diagram alir proses pada Gambar 2. Pada tahap pertama, yaitu proses pretreatment, TKKS akan dicuci, dikeringkan, dan diperkecil ukuranya. Hal ini dilakukan untuk membersikan TKKS dari pengotor, mengurangi kadar air, dan juga menyamakan ukuran TKKS sehingga reaksi yang terjadi dapat lebih merata.

Gambar 2 Diagram alir proses pembentukan asam format dari TKKS

Tahap kedua adalah delignifikasi. Proses delignifikasi merupakan proses penghilangan lignin dari TKKS karena lignin tidak dapat diproses menjadi asam format pada tahap selanjutnya. Proses delignifikasi biasanya menggunakan bantuan basa kuat seperti NaOH. Berdasarkan metode yang dilakukan oleh Harapan et al (2019), kondisi operasi pada proses delignifikasi adalah menggunakan 700 mL NaOH untuk setiap 70 g TKKS.

Setelah itu, selulosa yang tersisa dari proses delignifikasi akan dipisahkan dan dikeringkan, kemudian dilanjutkan dengan tahap ketiga, yaitu hidrolisis untuk melakukan proses konversi menjadi selulosa menjadi glukosa dengan bantuan katalis asam H₂SO₄ (Harapan et al., 2019). Katalis H₂SO₄ bekerja dengan cara menyediakan proton H⁺ yang dapat memutus ikatan glikosidik pada selulosa, sehingga tersisa rantai – rantai glukosa.

Baca juga : Libur Lebaran, Telaga Sarangan di Magetan masih Jadi Wisata Favorit

Glukosa tersebut akan diteruskan pada proses dehidrasi menjadi levulinic acid dan asam format (Panjaitan & Gozan, 2017). Reaksinya dapat dilihat pada Gambar 3.

Gambar 3. Reaksi pembentukan glukosa menjadi asam format (Panjaitan & Gozan, 2017)

Sementara itu, bagian hemiselulosa dari TKKS ((C5H8O4)n) dapat diproses melalui proses dekomposisi menjadi furfural. Asam format dapat diproduksi dari pembelahan gugus formil dari furfural (Panjaitan & Gozan, 2017). Selanjutnya, asam format dapat dimurnikan dan diuji kualitasnya, untuk selanjutnya digunakan sebagai bahan bakar pada fuel cell komersil.

Penutup

Limbah dari industri kelapa sawit, seperti tandan kosong kelapa sawit (TKKS), yang sebelumnya dapat menjadi sumber potensi pencemaran lingkungan, saat ini dapat diolah menjadi salah satu sumber energi listrik yang dapat mendukung perkembangan kendaraan listrik di Indonesia. Melalui perkembangan kendaraan listrik berbasis fuel cell dan asam format, Indonesia tidak hanya mendukung perkembangan kendaraan listrik di Indonesia sebagai upaya pengurangan emisi karbon, tetapi juga mengurangi limbah TKKS dengan memanfaatkanya menjadi sumber energi hijau.

Jane Rahel Limawan
Woman Engineer

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.