Oleh : Dr. Muhammad Sontang Sihotang,S.Si., M.Si, (Peneliti PUI Karbon & Kemenyan USU, MyUSU, Wartawan Dayak News, Kepala Laboratorium Fisika Nuklir, FMIPA USU)
(Bagian Ketiga)
BAB II: Tinjauan Pustaka
2.1 Teknologi Superkapasitor dan Penyimpanan Energi.Teknologi penyimpanan energi menjadi salah satu kunci dalam pengembangan energi terbarukan, terutama untuk kendaraan listrik (EV), yang memerlukan sistem penyimpanan energi yang efisien.
Superkapasitor adalah perangkat penyimpanan energi elektrokimia yang menawarkan keunggulan dalam hal kapasitansi tinggi, waktu pengisian yang cepat & siklus hidup yang lebih panjang dibandingkan dengan baterai konvensional (Zhang et al., 2018).
Superkapasitor bekerja berdasarkan dua mekanisme utama :
Electric Double Layer Capacitance (EDLC), yang bergantung pada penyimpanan muatan elektrostatik pada antarmuka antara elektroda & elektrolit.
Pseudokapasitansi, di mana terjadi transfer muatan melalui reaksi redoks pada permukaan elektroda.
Karakteristik ini menjadikan superkapasitor ideal untuk aplikasi yang membutuhkan penyimpanan energi dengan performa tinggi & respons cepat. Namun, material yang digunakan untuk elektroda, terutama karbon aktif, sangat menentukan kinerja superkapasitor. Pengembangan superkapasitor berbasis material yang ramah lingkungan & dapat diperbarui, seperti limbah industri dan biomaterial, sangat penting untuk mendukung transisi menuju energi bersih (Ishida, 2021).
2.2 Material Limbah untuk Superkapasitor
Salah satu inovasi penting dalam pengembangan teknologi superkapasitor adalah penggunaan limbah industri & biomaterial sebagai material elektroda. Penggunaan limbah ini tidak hanya mendukung pengelolaan limbah yang lebih efisien, tetapi juga meningkatkan keberlanjutan ekonomi.
Baking Filter Dust (BFD), yang merupakan limbah industri dari proses produksi aluminium PT. INALUM, mengandung karbon aktif & aluminium oksida yang memiliki potensi untuk digunakan sebagai material katoda superkapasitor setelah proses karbonisasi (Johnston & Smith, 2020). Karbon dari BFD dapat diproses menjadi karbon aktif dengan luas permukaan tinggi, sedangkan aluminium oksida dapat meningkatkan konduktivitas elektroda.
TKP, sumber biomaterial yang kaya akan karbon, dapat diproses menjadi karbon aktif melalui proses pirolisis dan aktivasi. Karbon aktif yang dihasilkan memiliki porositas tinggi & konduktivitas yang baik, menjadikannya material yang cocok untuk elektroda superkapasitor, terutama sebagai anoda (Rohmah & Sari, 2017).
TI limbah biomaterial yang kaya akan hidroksiapatit (kalsium fosfat), dapat berfungsi sebagai penguat struktural pada elektroda katoda. Hidroksiapatit dapat meningkatkan konduktivitas listrik & stabilitas elektrokimia, yang berkontribusi pada performa superkapasitor secara keseluruhan (Wang et al., 2019).
Penggunaan material limbah ini tidak hanya mengurangi dampak lingkungan dari limbah industri & biomaterial, tetapi juga menawarkan solusi untuk memproduksi superkapasitor yang lebih ramah lingkungan & ekonomis.
2.3 Konsep Zero Waste & Ekonomi Sirkular
Zero Waste adalah konsep yang berfokus pada upaya untuk meminimalkan produksi limbah dengan memastikan bahwa semua produk & bahan yang digunakan dalam suatu proses dapat didaur ulang atau dimanfaatkan kembali atau dirumuskan / disingkat dengan pilar 7 R (Reduce (mengurangi), Reuse (menggunakan kembali), Recycle (Mendaur ulang), Replace (Menggunakan kembali), & Replant (Menanam kembali), Refill (Mengisi Ulang) & Repair. design, . Dalam konteks penelitian ini, Zero Waste diwujudkan dengan memanfaatkan limbah BFD, tempurung kelapa, dan tulang ikan untuk memproduksi material elektroda superkapasitor.
Konsep ini terkait erat dengan ekonomi sirkular, yang merupakan model ekonomi di mana bahan baku yang digunakan dalam proses produksi diolah sedemikian rupa agar dapat terus dimanfaatkan tanpa menghasilkan limbah. Ekonomi sirkular menekankan pentingnya daur ulang dan pemanfaatan kembali sumber daya alam dalam sistem produksi untuk mengurangi jejak karbon dan mendorong keberlanjutan (Ishida, 2021).
Dalam konteks pengembangan superkapasitor berbasis limbah ini, konsep ekonomi sirkular diterapkan dengan mengolah limbah industri dan biomaterial yang umumnya dianggap sebagai sampah menjadi produk bernilai tinggi. Dengan demikian, proses ini mendukung tujuan Sustainable Development Goals (SDGs), terutama SDG 12 (Konsumsi dan Produksi yang Bertanggung Jawab) dan SDG 13 (Penanganan Perubahan Iklim).
2.4 Penerapan Ekonomi Hijau dan Biru
Ekonomi hijau adalah pendekatan pembangunan ekonomi yang berfokus pada penggunaan sumber daya secara efisien, pengurangan emisi karbon, dan pencegahan kerusakan lingkungan. Prinsip-prinsip ekonomi hijau diterapkan dalam kajian ini dengan memanfaatkan limbah industri dan biomaterial yang tersedia secara lokal dan meminimalkan penggunaan bahan baku yang tidak dapat diperbarui (UNEP, 2019).
Sementara itu, ekonomi biru berfokus pada pemanfaatan sumber daya laut secara berkelanjutan. Walaupun kajian ini tidak secara langsung menggunakan sumber daya laut, konsep ekonomi biru diterapkan dalam pemanfaatan tulang ikan (TI), yang merupakan limbah dari sektor perikanan. Ini membantu mengurangi limbah dari industri perikanan, sekaligus memanfaatkan bahan biomaterial (TKP) yang melimpah di lingkungan pesisir.
Kombinasi ekonomi hijau dan ekonomi biru dalam Kajian ini mendukung upaya pengurangan emisi, efisiensi sumber daya & pelestarian lingkungan. Selain itu, penerapan kedua konsep ini mendukung SDG 7 (Energi Bersih & Terjangkau) & SDG 14 (Kehidupan Bawah Laut), yang menekankan pentingnya pengelolaan sumber daya laut secara berkelanjutan.
2.5 Proper Award & Inovasi Lingkungan
Proper Award adalah penghargaan yang diberikan oleh Kementerian Lingkungan Hidup & Kehutanan kepada perusahaan yang berhasil mencapai standar tinggi dalam pengelolaan lingkungan, terutama dalam mengurangi emisi, mengelola limbah dengan efisien & menerapkan teknologi ramah lingkungan. Proper Gold merupakan kategori tertinggi dalam penghargaan ini, yang menunjukkan bahwa perusahaan tersebut telah melakukan inovasi yang signifikan dalam perlindungan lingkungan (Kementerian Lingkungan Hidup & Kehutanan, 2020).
Kajian ini mendukung pencapaian Proper Award dengan memanfaatkan Baking Filter Dust (BFD), yang merupakan limbah dari PT. INALUM, sebagai bahan baku untuk pengembangan superkapasitor. Dengan cara ini, PT. INALUM dapat mengurangi limbah yang dihasilkan dari proses industrinya dan memanfaatkannya untuk teknologi energi bersih, sehingga dapat mendukung kategori Proper Gold atau Proper Hijau.
Selain itu, inovasi teknologi superkapasitor berbasis limbah ini berkontribusi terhadap upaya global untuk mengurangi dampak lingkungan dari sektor industri dan mendorong perusahaan untuk mengadopsi teknologi yang lebih berkelanjutan.
Bab Tinjauan Pustaka ini mencakup berbagai aspek yang relevan dengan penelitian, mulai dari teknologi superkapasitor hingga pemanfaatan limbah sebagai material elektroda. Dengan mengadopsi konsep Zero Waste, ekonomi sirkular, serta penerapan ekonomi hijau dan biru, penelitian ini mendukung inovasi yang ramah lingkungan dan berkelanjutan. Melalui kontribusi terhadap Proper Award, kajian ini mendorong industri untuk mengelola limbahnya dengan lebih baik, sekaligus mendukung pencapaian target SDGs.
(bay KABIRO Medan ).
