Biochar untuk Biographite sebagai Komponen Penting Baterai Kendaraan Listrik

 

Penggunaan bahan bakar fosil membuat sektor transportasi menyumbang CO2 sebanyak 24% secara global. Dengan emisi CO2 dari penggunaan bahan bakar fossil pada tahun 2024 diperkirakan mencapai 36,3 giga ton (36,3 milyar metrik ton), berarti sektor transportasi menyumbang 8,71 giga ton (8,71 milyar ton) CO2. Upaya mengurangi emisi CO2 dari sektor transportasi dilakukan dengan 2 hal, yakni penggunaan energi terbarukan dan penggunaan kendaraan listrik. Penggunaan kendaraan listrik harus dengan catatan bahwa sumber energi yang digunakan harus berasal sumber energi terbarukan. Jangan hanya menggunakan kendaraan listrik tetapi sumber energinya masih berasal dari sumber energi fossil. Biofuel adalah sumber energi terbarukan untuk sektor transportasi yang bisa langsung digunakan dengan sedikit modifikasi kendaraan atau bahkan tanpa modifikasi mesin sama sekali. Pertanyaan prioritas kendaraan listrik dulu ataukah penggunaan biofuel dulu, lebih detail bisa dibaca disini.

Kendaraaan listrik memang bisa sebagai solusi dekarbonisasi pada sektor transportasi dengan catatan seperrti diatas. Dan tentu akan lebih baik lagi apabila produksi kendaraaan listrik tersebut juga menggunakan material dari sumber terbarukan misalnya graphite untuk batterai berasal dari biochar ataupun material penyusunnya seperti chasis, body dan komponen logam lainnya dari “green steel” atau “low carbon steel”. Terkait graphite dari biochar atau biographite, dengan rata-rata setiap mobil membutuhkan 70 kg, dengan proyeksi menurut Badan Energi Internasional (IEA) produksi mobil listrik tahun 2030 (termasuk bus, van, dan truk berat) mencapai 145 juta unit maka kebutuhan biographite mencapai lebih dari 10 juta ton. Bahkan menurut the Economist pada tahun tersebut, permintaan graphite diperkirakan akan melebihi pasokan sebesar 2 juta metrik ton, sehingga mengancam industri baja dan baterai. Ini artinya produksi graphite perlu ditingkatkan tetapi tentu akan lebih produksi itu adalah biographite, bukan graphite sintetik yang berasal dari bahan fossil.  Sedangkan di Indonesia sendiri, pemerintah menargetkan 2 juta mobil listrik dan 13 juta kendaraan listrik roda dua pada tahun 2030. Penggunaan biographite bermaksud menggantikan graphite yang berasal dari sumber fossil yang selama ini masih umum digunakan dan dengan China sebagai produsen utamanya (mengendalikan lebih dari 80% produksi graphite global). 

Di samping itu, Indonesia yang kaya akan nikel dengan cadangan mencapai sekitar 5,3 miliar ton bijih, setara dengan sekitar 55 juta ton metrik logam nikel (East Asia Forum, 2024) dan merupakan pemilik cadangan terbesar di dunia. Dan Australia diperingkat kedua yakni sekitar 24 juta ton metrik logam nikel sedangkan cadangan nikel global diperkirakan sekitar 130 juta ton metrik. Hal ini semestinya menempatkan Indonesia di posisi strategis pada era penggunaan kendaraan listrik tersebut. Pada tahun 2023, Indonesia memproduksi sekitar 1,8 juta ton metrik nikel, yang menyumbang hampir setengah dari total produksi dunia (Statista, 2023). Nikel membantu meningkatkan kepadatan energi dan kapasitas penyimpanan baterai, sehingga memungkinkan mobil listrik memiliki jangkauan yang lebih jauh. Setiap baterai mobil listrik diperkirakan menggunakan nikel sebanyak 30 kg dengan proyeksi produksi mobil listrik tahun 2030 menurut Badan Energi Internasional (IEA) mencapai 145 juta unit  maka kebutuhan nikel mencapai hampir 4,5 juta ton.

Selain penambangan nikel yang harus dikelola dengan benar sehingga ramah lingkungan, kekayaan SDA nikel tersebut juga mestinya bisa diolah menjadi produk jadi di dalam negeri. Jangan hanya mengeksport produk setengah jadi atau bahkan bahan mentah yang hanya memberikan nilai tambah kecil yang kurang menguntungkan.  Apalagi kalau semua nikel tersebut di eksport ke China dan di sisi lain juga China sebagai produsen graphite terbesar di dunia maka hal itu akan membuat China sebagai produsen utama baterai mobil listrik dunia. Dengan produksi biographite maka Indonesia menjadi tidak tergantung dari import dan juga hilirisasi nikel maka produksi baterai listrik sendiri sangat dimungkinkan bahkan menjadi pemain utama produk baterai tersebut. Nikel juga digunakan untuk produksi baja tahan karat (stainless steel) yang penggunaannya sangat luas.  

Biochar untuk Biographite, Material Penting untuk Industri Strategis Masa Depan

Trend dekarbonisasi terus berjalan pada semua sektor khususnya pada industri-industri strategis seperti industri energi, industri besi dan baja serta industri alat-alat transportasi. Kontribusi sejumlah industri tersebut dalam menghasilkan emisi CO2 yang menanmbah konsentrasi di atmosfer (carbon positive) sangat signifikan yakni industri energi khususnya pembangkit listrik menyumbang 27,45%, industri baja menyumbang 8%, dan dari industri sektor transportasi 24%. Berbagai upaya dilakukan untuk mengurangi emisi CO2 dari sumber fossil tersebut. Biographite menjadi salah satu komponen penting untuk maksud tersebut. Penggunaan graphite saat ini berasal dari sumber fossil yakni petcoke dan tar batubara yang merupakan graphite sintetis. Hal ini karena graphite yang ditambang di alam tidak bisa memenuhi spesifikasi teknis yang diharapkan berupa kekuatan, kepadatan dan konduktivitas. 

Graphite adalah bahan yang penggunaannya yakni untuk pembuatan baja, baterai lithium ion, pembangkit listrik tenaga nuklir, fuel cell dan industri pertahanan. Pada industri baja setiap ton baja yang dihasilkan dengan EAF menghabiskan 2 – 4 kg elektrode graphite. Rata-rata setiap baterai mobil listrik mengandung graphite 70 kg. Menurut the Economist pada tahun 2030 permintaan graphite diperkirakan akan melebihi pasokan sebesar 1,2 juta metrik ton, sehingga mengancam industri baja dan baterai. Sedangkan menurut IEA untuk Eropa kebutuhan graphite diprediksi akan meningkat berkisar 20 – 25 kali dari tahun 2020 sampai 2040. Termasuk mengapa saat ini belum adanya kapasitas baterai sangat besar sehingga bahkan pembangkit listrik batubara atau dari sumber fossil bisa ditiadakan sangat mungkin karena terkendala masalah graphite ini. Selain graphite, nikel merupakan komponen penting dalam baterai lithium-ion yang digunakan pada mobil listrik dengan rata-rata 30 kg, khususnya pada katoda. Nikel membantu meningkatkan kepadatan energi dan kapasitas penyimpanan baterai, sehingga memungkinkan mobil listrik memiliki jangkauan yang lebih jauh. 

Pada industri baja kondisi carbon neutral production akan dicapai ketika produksi besi dan baja pada industri tersebut 100% menggunakan energi terbarukan. Penggunaan tungku listrik (EAF/Electric Arc Furnace) bisa dilakukan sepanjang listrik yang dihasilkan dari sumber energi terbarukan. Dan faktanya memang saat ini untuk mencapai tujuan tersebut masih jauh karena pembangunan blast furnace – basic oxygen furnace (BF -BOF) masih banyak dilakukan, yang seharusnya adalah EAF (Electric Arc Furnace) atau saat ini hanya sekitar 30% secara global industri besi dan baja menggunakan EAF ini. Bahkan organisasi Asosiasi Energi Internasional (IEA / International Energy Association) menyoroti tentang masalah kritis ini untuk mencapai target Paris Agreement’s net-zero pada tahun 2050. Dengan rata-rata umur pakai blast furnace 20 tahun maka upaya industri besi dan baja untuk mencapai target harus dirumuskan dan diprogramkan dengan baik. Bahkan apabila upaya penggantian blast furnace tidak mengikuti target waktu tersebut maka akan menjadikan pencapaian net zero emission 2050 dalam bahaya. Hal ini sehingga penggunaan energi terbarukan sebagai sumber energi EAF menjadi semakin penting dan harus dipercepat, yang ini seharusnya juga sejalan dengan penggunaan bio-graphite pada EAF tersebut.

Penggunaan biographite ini akan mengurangi emisi CO2 dan mengurangi ketergantungan terhadap import. Bio-graphite yang pada dasarnya berasal dari biomasa menawarkan solusi alternative yang berkelanjutan terhadap graphite yang berasal dari bahan fossil. Ketika pada aplikasi di pabrik baja dengan EAF walaupun biographite mengeluarkan emisi CO2 ketika digunakan, tetapi CO2 atau karbon ini berasal dari biomasa. Dan biomasa dari tumbuhan tersebut menyerap CO2 dari atmosfer ketika tumbuhnya, membuatnya proses tersebut carbon neutral. Proses produksi bio-graphite dimulai dari mengkonversi biomasa menjadi biochar. Selanjutnya dengan pemurnian khusus biochar tersebut diubah menjadi graphite dengan kemurnian tinggi yang cocok untuk elektroda baja tanur busur listrik (EAF) dan anoda baterai.

Graphite demand / supply showing market deficit beginning 2025E

 

 

 Source: Macquarie Research (March 2023)

Dengan potensi berbagai aplikasi pada sejumlah industri strategis tersebut, maka bio-graphite bukan sekedar material baru yang ramah lingkungan tetapi merupakan material penting penopang industri masa depan. Kekurangan akan material ini dapat memperlambat transisi ke kendaraan listrik dan penyimpanan energi terbarukan, yang berdampak pada banyak industri. Dan khusus pada industri baja kekurangan material ini akan mengancam akan meningkatkan biaya pembuatan baja dan menghambat kemajuan menuju tujuan iklim. Hal inilah sehingga pengembangan produksi biochar untuk biographite sangat penting dan perlu diakselerasi untuk tumbuhnya berbagai green industry atau renewable industry masa depan.