Kebutuhan Biochar untuk Industri Besi dan Baja

Seiring perkembangan kesadaran tentang perubahan iklim dan pemanasan global serta target kesepakatan Paris dan Net Zero Emission (NZE) 2050 dengan dekarbonisasi, maka pemanfaatan biomasa menjadi produk-produk biocarbon semakin meningkat. Dan khususnya pada industri besi dan baja, proyeksi kebutuhannya sangat besar, sedangkan suplainya masih sangat terbatas. Hal ini mendorong sejumlah perusahaan besar melakukan investasi untuk produksi biocarbon khususnya biochar / biocoke dalam kapasitas besar. 

 

Produksi kapasitas besar tersebut tentu saja membutuhkan bahan baku biomasa yang berlimpah. Dan khusus di Indonesia, produksi biocoke / biochar dari PKS (palm kernel shell) atau cangkang sawit dikabarkan sudah dimulai tahun lalu. PKS tersebut dipilih karena merupakan limbah biomasa yang tersedia dalam jumlah besar yang dihasilkan dari pabrik sawit. Diperkirakan produksi PKS dan pabrik sawit di Indonesia adalah sekitar 12,5 juta ton/tahun tetapi karena sebagian PKS tersebut digunakan untuk bahan bakar boiler sehingga diperkirakan jumlah PKS yang bisa digunakan atau sisa dari bahan bakar boiler tersebut sekitar 6,25 juta ton / tahun. Dan untuk meningkatkan suplai PKS dari pabrik sawit bisa dilakukan dengan kogenerasi tandan kosong / EFB (empty fruit bunch), untuk lebih detail baca disini.

Selain dari PKS tersebut, produksi biocoke / biochar dan bahkan black pellet (torrified pellet) juga dilakukan dengan bahan baku dari kayu kebun energi. Kebun energi dengan tanaman rotasi cepat seperti kaliandra dan gliricidia sangat potensial diposisikan untuk menghasilkan bahan baku berupa kayu tersebut. Saat ini yang telah dilakukan adalah produksi wood pellet (white pellet) dari kayu kebun energi tersebut. Lebih lanjut untuk pilihan penggunaan kayu kebun energi lebih baik untuk wood pellet (white pellet) atau biocoke / biochar / charcoal lebih detail baca disini.  

Biocoke / biochar / charcoal penggunaannya untuk industri besi dan baja sebagai pengganti kokas yang berasal dari batubara pada blast furnace, sedangkan wood pellet (white pellet) dan torrified pellet (black pellet) digunakan pada pembangkit listrik baik dengan cofiring maupun fulfiring. Selain nilai kalor lebih besar (sekitar 20% dari wood pellet (white pellet)), torrefied pellet (black pellet), juga bersifat hidropobik sehingga bisa disimpan di lapangan terbuka (outdoor) seperti batubara.

Di era saat ini penggunaan arang biocoke / biochar /charcoal untuk menggantikan kokas dari batubara di blast furnace menjadi penting. Biocoke / biochar /charcoal yang berasal dari biomasa adalah material terbarukan yang berkelanjutan sebagai reduktor atau bahan bakar di blast furnace sehingga dari reaksi kimia akan memisahkan atom oksigen dari atom besi dan ini akan mengemisikan CO2. Hal ini akan mengubah bijih besi (iron ore) (Fe2O3) menjadi crude (pig) iron.

Tetapi bedanya karena sumber karbon sebagai reduktor atau bahan bakar.  blast furnace berasal dari sumber terbarukan dan berkelanjutan maka hal tersebut menjadi proses yang carbon neutral. Sedangkan apabila menggunakan kokas dari batubara karena berasal dari sumber fossil maka hal tersebut menjadi proses carbon positive. Demikian juga apabila menggunakan gas alam yang merupakan bahan bakar fossil sebagai sumber karbon untuk reduktor atau bahan bakar di blast furnace tersebut, walaupun dikatakan less carbon intensity. 

Washed PKS untuk Dekarbonisasi Pabrik Besi dan Baja

Industri baja ini berkontribusi menyumbang CO2 sebanyak 8% secara global, setiap ton produksi baja menghasilkan emisi CO2 rata-rata sebanyak 1,85 ton dan dibanding pertambangan bijih besinya, produksi besi dan baja berkontribusi jauh lebih besar pada emisi CO2. Upaya dekarbonisasi industri baja dimulai dengan penggunaan energi terbarukan untuk peleburan / smelter-nya. Bahan bakar berbasis biomasa berupa arang yang memiliki nilai karbon tinggi bisa menggantikan penggunaan kokas yang berasal dari batubara. Dan penggunaan hidrogen dari sumber energi terbarukan menjadi target puncak dekarbonisasi pada industri baja tersebut.

Saat ini industri baja sebagian besar menggunakan batubara sebagai sumber energi atau reduktornya. Batubara tersebut diolah menjadi kokas dan digunakan pada tungku peleburan atau blast furnace. Diperkirakan sekitar 70% produksi baja dunia menggunakan blast furnace atau proses BF-BO, bahkan di China lebih dari 90% produksi baja menggunakan proses BF-BOF tersebut. Untuk mengurangi intensitas karbon maka digunakan bahan bakar gas atau gas alam sebagai bahan bakarnya. Penggunaan bahan bakar gas (BBG) berupa gas alam tersebut juga sebagai media transisi dan pada dasarnya karena berasal dari bahan bakar fossil maka juga merupakan bahan bakar karbon positif.

Hampir semua emisi CO2 pada sektor produksi baja berasal dari blast furnace (BF) untuk pemunrnian bijih besi (iron ore) menjadi crude iron atau pig iron. Tantangannya sangat besar yakni ada sekitar 1.850 pabrik baja di dunia dengan sekitar 1.000 pabrik tersebut menggunakan blast furnace, dengan produksi pig iron mencapai sekitar 1,5 milyar ton per tahun.

Penggunaan arang pada blast furnace selain menurunkan emisi karbondioksida (CO2), juga emisi sulfurdioksida (SO2) karena kandungan sulfur dari arang sangat rendah (sekitar 100 kali lebih rendah) dibandingkan kokas (coke). Begitu juga penggunaan batu kapur (limestone) akan berkurang sehingga produksi slag otomatis juga berkurang. Demikian juga membuat operasi blast furnace bersifat asam.

Penggunaan bahan bakar karbon berbasis biomasa (biocarbon) berupa arang memiliki efek lebih baik bagi iklim karena merupakan bahan bakar karbon netral. Selain itu secara teknis karena merupakan bahan bakar padat sama seperti kokas yang berasal dari batubara maka praktis tidak banyak bahkan tidak perlu perubahan atau modifikasi pada tungku peleburannya. Tetapi faktor ketersediaan arang berkualitas tinggi, volume besar dan suplai yang kontinyu masih menjadi kendala utamanya.

Hal ini sehingga penggunaan arang atau charcoal untuk menggantikan kokas dari batubara di blast furnace menjadi penting. Arang yang berasal dari biomasa adalah material terbarukan yang berkelanjutan sebagai reduktor atau bahan bakar di blast furnace sehingga dari reaksi kimia akan memisahkan atom oksigen dari atom besi dan ini akan mengemisikan CO2. Hal ini akan mengubah bijih besi (iron ore) (Fe2O3) menjadi crude (pig) iron. 

Tetapi bedanya karena sumber karbon sebagai reduktor atau bahan bakar.  blast furnace berasal dari sumber terbarukan dan berkelanjutan maka hal tersebut menjadi proses yang carbon neutral. Sedangkan apabila menggunakan kokas dari batubara karena berasal dari sumber fossil maka hal tersebut menjadi proses carbon positive. Demikian juga apabila menggunakan gas alam sebagai sumber karbon untuk reduktor atau bahan bakar di blast furnace tersebut, walaupun dikatakan less carbon intensity.  

Penggunaan arang atau material biocarbon untuk metalurgi atau pembuatan baja sebenarnya sudah pernah menjadi hal biasa pada beberapa waktu lalu. Pada era awal tahun 1900an produksi arang dunia mengalami masa kejayaannya dengan produksi lebih dari 500 ribu ton. Pada tahun 1940an produksi arang mengalami penurunan menjadi hampir ½ dari era awal 1900an yang diakibatkan material karbon lainnya yakni penggunaan kokas yang berasal dari batubara yang menggantikan arang atau material biocarbon pada pembuatan baja dan logam-logam lainnya.

Arang adalah bahan bakar dan reduktor yang berasal dari biomasa yang sangat potensial digunakan pada fase transisi tersebut. Cangkang sawit atau palm kernel shell (PKS) adalah bahan baku biomasa potensial untuk produksi arang tersebut. Kuantitas cangkang sawit juga mencapai jutaan ton sehingga pasokannya bisa diandalkan. Arang sebagai produk karbonisasi atau pirolisis biomasa memiliki nilai kalori tinggi, fixed carbon tinggi dan stabil. Tetapi selain itu ada faktor lain yakni ash chemistry yang mempengaruhi kualitas baja yang dihasilkan. Hal ini sedikit mirip dengan ash chemistry pada wood pellet dari kebun energi kaliandra ataupun gliricidia. 

Pada penggunaan untuk reduktor di blast furnace arang tersebut harus memiliki kandungan phospor rendah, sedangkan pada wood pellet dari kebun energi kaliandra ataupun gliricidia harus memiliki kandungan kalium/potassium yang rendah, demikian juga natrium/sodium dan klorin-nya. Pada wood pellet tersebut kandungan kalium/potasium, natrium/sodium dan klorin mempengaruhi kualitas wood pellet dan juga penggunaannya untuk pembangkit listrik. Pembangkit listrik berteknologi pulverized combustion yang banyak digunakan di dunia akan menolak apabila menggunakan wood pellet dengan kualitas tersebut. Demikian juga pada blast furnace juga akan menolak arang yang memiliki kandungan phospor tinggi. 

Untuk mendapatkan kualitas dengan kandungan phospor rendah tersebut maka cangkang sawit atau PKS harus dicuci dulu. Setelah pencucian kandungan phospor akan turun selanjutnya dikeringkan dan dipirolisis atau karbonisasi untuk menjadi arang cangkang sawit (PKSC = palm kernel shell charcoal). Demikian juga untuk wood pellet tersebut. Hanya bedanya pada produksi wood pellet tidak ada pirolisis atau karbonisasi tetapi setelah kekeringan dan ukuran partikel sesuai lalu pemadatan (biomass densification) dalam pelletiser.

Untuk produksi baja per ton dibutuhkan energi rata-rata 6.000 MJ (setara 50 kg hidrogen) atau setara 200 kg arang dan memerlukan bahan baku biomasa kayu sekitar 600-800 kg. Dengan nilai kalor yang hampir sama dengan biomasa kayu-kayuan maka hal tersebut juga setara dengan penggunaan PKS, yang merupakan limbah perkebunan atau agro industri.

Sementara permintaan untuk low-carbon steel meningkat dengan pesat karena industri-industri baja dan pemerintah seluruh dunia berkomitmen mengurangi emisi karbon dari bahan bakar fossil.  Penggunaan arang atau biocarbon ini pada blast furnace merupakan produksi low carbon steel tersebut, karena belum 100% produksi baja tersebut menggunakan energi terbarukan.  

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 dan Biographite untuk Dekarbonisasi di Industri Besi dan Baja

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 menambah 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%.  Dengan estimasi total emisi CO2 dari bahan bakar fossil pada tahun 2024 sebesar 36,3 giga ton (36,3 milyar metrik ton), maka kontribusi industri besi dan baja sekitar 2,9 giga ton (2,9 milyar metrik ton). 

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. Tetapi penggunaan EAF yang masih menggunakan listrik dari bahan bakar fosil bisa sebagai media transisi sebelum 100% carbon neutral production karena emisi CO2 yang lebih kecil dibanding blast furnace dari kokas yang berasal dari batubara. Emisi CO2 dari blast furnace tersebut sekitar 2,33 ton untuk setiap crude iron / pig iron sedangkan dengan EAF tersebut hanya sekitar 0,66 ton untuk setiap ton crude steel. Bahan baku yang diolah dengan EAF adalah steel scrap dan sekitar 80% steel scrap saat ini didaur ulang dengan EAF. Secara global produksi baja dengan EAF mencapai sekitar 22%. 

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. Pembangunan blast furnace-blast furnace baru tersebut memang cenderung meningkat yang faktanya yakni pada pertengahan 2024 sekitar 207 juta ton per tahun produksi baru telah diumumkan dan sekitar 100 juta ton per tahun dalam tahap pembangunan.   

Hampir semua emisi CO2 pada sektor produksi baja berasal dari blast furnace (BF) untuk pemunrnian bijih besi (iron ore) menjadi crude iron atau pig iron. Tantangannya sangat besar yakni ada sekitar 1.850 pabrik baja di dunia dengan sekitar 1.000 pabrik tersebut menggunakan blast furnace, dengan produksi pig iron mencapai sekitar 1,5 milyar ton per tahun. 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 arang atau charcoal untuk menggantikan kokas dari batubara di blast furnace menjadi penting. Arang yang berasal dari biomasa adalah material terbarukan yang berkelanjutan sebagai reduktor atau bahan bakar di blast furnace sehingga dari reaksi kimia akan memisahkan atom oksigen dari atom besi dan ini akan mengemisikan CO2. Hal ini akan mengubah bijih besi (iron ore) (Fe2O3) menjadi crude (pig) iron. Tetapi bedanya karena sumber karbon sebagai reduktor atau bahan bakar blast furnace berasal dari sumber terbarukan dan berkelanjutan maka hal tersebut menjadi proses yang carbon neutral. Sedangkan apabila menggunakan kokas dari batubara karena berasal dari sumber fossil maka hal tersebut menjadi proses carbon positive. Demikian juga apabila menggunakan gas alam sebagai sumber karbon untuk reduktor atau bahan bakar di blast furnace tersebut, walaupun dikatakan less carbon intensity. 

Tetapi jika menggunakan hidrogen dari sumber energi terbarukan (green hydrogen) sebagai reductor di blast furnace maka tidak dihasilkan emisi karbon tetapi berupa uap air (H2O), sehingga juga merupakan proses carbon neutral, tetapi hal ini masih butuh lama, diprediksi hingga beberapa puluh tahun ke depan untuk implementasinya. Dan untuk menghasilkan proses yang carbon negative maka pabrik besi dan baja yang sudah beroperasi secara carbon neutral tersebut harus dipasang perangkan CCS (Carbon Capture and Storage), tentu akan menjadi tahap lanjutan selanjutnya. Selain itu penggunaan energi terbarukan sebagai sumber energi EAF juga menjadi semakin penting dan harus dipercepat, yang ini seharusnya juga sejalan dengan penggunaan bio-graphite pada EAF tersebut.  

Penggunaan EAF di pabrik besi dan baja diperkirakan mencapai 550 unit di seluruh dunia dengan produksi baja mencapai sekitar 548 juta ton atau sekitar 30% dari produksi baja dunia yang mencapai sekitar 1,8 milyar ton pada tahun 2024. Penggunaan EAF membutuhkan elektrode graphite dan setiap ton baja yang diproduksi membutuhkan rata-rata 3 kg graphite. Sumber graphite saat ini hampir semua berasal dari sumber fossil sehingga menjadi sumber emisi karbon (carbon positive) dan juga saat ini sekitar 80% suplai graphite dunia berasa dari China. Dengan produksi baja dari EAF sebesar 548 juta ton maka kebutuhan graphite per tahun mencapai lebih 1,6 juta ton. Setiap ton produksi graphite dari bahan fossil mengeluarkan emisi CO2 sebesar 17 – 40 ton.  

Hal ini sehingga penggunaan biographite menjadi penting karena emisi CO2 bersifat carbon neutral. Produksi biographite berasal dari biochar atau arang yang melalui proses pemurnian khusus , biochar atau arang tersebut diubah menjadi graphite dengan kemurnian tinggi yang cocok untuk elektroda EAF tersebut. Penggunaan biographite dilakukan karena selain faktor emisi CO2 di atas juga karena faktor teknis berupa kekuatan, kepadatan dan konduktivitas. Graphite yang ditambang secara alami tidak mampu mencapai spesifikasi teknis tersebut, sedangkan graphite sintetik dari bahan fossil tidak ramah lingkungan dan sangat tergantung dari import. Hal inilah daya dorong untuk produksi biographite tersebut.

Kebutuhan akan biochar atau arang untuk reduktor di BF akan sangat besar, sedangkan untuk biographite sebagai elektrode EAF tidak sebesar pada BF. Hal ini sehingga penting untuk mendapatkan sumber bahan baku biomasa sebagai sumber biochar atau arang tersebut dalam volume yang mencukupi, kualitas yang baik dan berkelanjutan. Hal yang sama juga dari sisi produksi biochar atau arang yang terutama menggunakan teknologi pirolisis / karbonisasi, juga harus mampu menghasilkan produk dengan kualitas dan kuantitas yang memadai, berkelanjutan dan proses produksi yang memiliki produktivitas tinggi, efisien dan ramah lingkungan. Biochar  atau arang dengan spesifikasi dengan minimal 85% fixed carbon  dan konversi minimal (gravimetric yield) 30% sebagai acuan untuk memilih teknologi pirolisis tersebut.  

Selain dari kelompok limbah biomasa seperti limbah kehutanan dan limbah perkebunan, kebun - kebun energi secara khusus juga bisa dibuat untuk maksud tersebut, lebih detail baca disini.  Kebun – kebun energi tersebut juga mesti dibuat sesuai peruntukkan lahan dan luasan kebun monokultur kebun energi yang sesuai dengan perencanaan dan prosedur yang benar, dan juga teknologi pirolisis /karbonisasi yang efisien, dan ramah lingkungan. Sumber biomasa sebagai bahan baku arang / biochar juga bisa dikatakan berkelanjutan jika produk yang dipanen lebih sedikit atau sama dengan pertumbuhan kayu kebun tersebut.Hal ini supaya tidak terjadi seperti di Brazil yakni di negara bagian Minas Gerais. Akibat luasnya kebun monokultur eucalyptus yang produk kayunya sebagian besar untuk produksi arang untuk pabrik besi dan baja telah menimbulkan berbagai dampak buruk bagi lingkungan.Brasil adalah produsen arang terbesar di dunia dan menghasilkan 5,2 juta ton pada tahun 2017, 90% di antaranya digunakan oleh industri besi dan baja, dengan 80% arang diproduksi dari kayu perkebunan eucalyptus. 

Sekitar 70% produksi besi dan baja Brasil terjadi di negara bagian Minas Gerais, dan sektor ini unik karena 34% produksi besi menggunakan arang, bukan kokas mineral/batu bara, dan arang juga banyak digunakan dalam produksi baja. Secara historis, hal ini terjadi karena kurangnya kokas mineral di Brasil, tetapi hutan yang melimpah untuk menghasilkan arang. Di Minas Gerais saat ini terdapat sembilan pabrik baja dan 41 pabrik besi yang menghasilkan 3,1 juta ton crude iron pada tahun 2018, yang sekitar 50% di antaranya diekspor. Pada tahun 2018, Brasil memiliki 5,7 juta hektar kebun eucalyptus, dan Minas Gerais terus memiliki area perkebunan terbesar di negara tersebut, mencakup 24% (1,4 juta hektar) dari eucaliptus Brasil. Bahkan perusahaan-perusahaan besi dan baja tersebut juga memiliki perkebunan eucalyptus sebagai upaya untuk mengamankan pasokan arang untuk pabrik besi dan bajanya. Sedangkan di Indonesia juga ada potensi lahan sangat luas bahkan hingga ratusan juta hektar untuk kebun energi tersebut.   

Dekarbonisasi Industri Besi dan Baja Bagian 3 : dari Low Carbon Production ke Carbon Neutral Production

Ketika target dekarbonisasi harus bisa diraih sesuai deadline yang ditentukan tentunya juga berbagai upaya akan dilakukan termasuk melalui fase transisi. Fase transisi pada industri besi dan baja tersebut adalah dari low carbon production menuju neutral carbon production. Ada sejumlah faktor yang mempengaruhi hingga menuju tujuan tersebut terutama kesiapan pasar untuk membeli produk besi dan baja yang dihasilkan dari proses produksi tersebut dan juga kesiapan bahan bakar dan reduktor untuk blast furnace di industri besi dan baja tersebut. Arang adalah bahan bakar dan reduktor yang berasal dari biomasa yang sangat potensial digunakan pada fase transisi tersebut. Arang sebagai produk karbonisasi atau pirolisis biomasa memiliki nilai kalori tinggi, fixed carbon tinggi dan stabil. 

Sedangkan kondisi neutral carbon 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. Begitu juga penggunaan bahan bakar hidrogen pada blast furnace (dengan energi listrik untuk operasional pabrik juga dari energi terbarukan) juga mampu mencapai kondisi neutral carbon production tersebut, dan bahkan penggunaan bahan bakar hidrogen pada blast furnace ini dianggap akan menjadi tujuan puncak (ultimate goal) pada dekarbonisasi pada industri besi dan baja ini. Dengan target tercapai net zero emission pada 2050 dan 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.

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. Intensitas CO2 pada industri ini hanya sedikit mengalami penurunan sehingga penggunaan energi terbarukan menjadi semakin penting dan dipercepat. 

Sebagai contoh kasus adalah industri besi dan baja Jepang. Sebagai produsen baja lebih dari 85 juta ton per tahun dengan penggunaan utama pada proyek konstruksi domestik dan pembuatan otomotif dan dengan lebih 25% (lebih dari 21 juta ton) diexport menjadikan industri baja Jepang memiliki pengaruh signifikan di pasar global. Ketergantungan terhadap batubara yang sangat dominan menjadi problem utama dekarbonisasi dan apalagi Jepang adalah juga pengimport batubara terbesar ketiga di dunia. Lebih jauh dekarbonisasi di Jepang dinilai tidak memadai karena ketertinggalannya industri baja Jepang terhadap produsen-produsen baja utama dunia lainnya. Jepang adalah negara G7 yang tidak mengimplementasikan waktu penghapusan penggunaan batubara (coal phaseout).

Nippon Steel bahkan dilabeli climate laggard atau lambat merespon krisis iklim di kawasan Asia. Hal ini karena strategi dekarbonisasi tidak memadai atau tidak sesuai dengan IPCC’s 1.5°C warming pathway atau the IEA’s net-zero pathways. Kondisi ini mengancam target dekarbonisasi nasional maupun global dan membuat industri baja Jepang beresiko. Sementara permintaan untuk low-carbon steel meningkat dengan pesat karena industri-industri baja dan pemerintah seluruh dunia berkomitmen mengurangi emisi karbon dari bahan bakar fossil.  Industri baja Jepang butuh segera melakukan dekarbonisasi untuk tetap bisa kompetitif di pasar global. Melakukan dekarbonisasi dengan menginvestasikan pada   low-carbon steel production akan mengatasi resiko-resiko tersebut dan bisa membuat posisi industri baja Jepang sebagai pemimpin pada transisi hijau industri baja global. 

 

Terkait masalah bahan bakar atau sumber energi terbarukan maka biomasa memiliki posisi dan peran strategis yakni pada operasional blast furnace arang yang merupakan produk dari karbonisasi biomasa digunakan sebagai bahan bakar dan reduktor, sedangkan pada produksi listrik untuk operasional pabrik besi dan baja tersebut maka biomasa bisa digunakan sebagai sumber energi terbarukan atau pembangkit listrik biomasa. Hal itulah maka ketersediaan biomasa menjadi sangat penting sehingga pembuatan kebun energi sebagai sumber biomasa tersebut menjadi sangat dibutuhkan. Tidak hanya sumber energi, kebun tersebut juga bisa berperan untuk produksi pangan dan pakan, yang keduanya sangat bermanfaat bagi kehidupan manusia. Dan tentu saja optimalisasi pemanfaatan kebun tersebut dengan memanfaatkan seluruh bagian pohon (whole tree utilization) juga memberi keuntungan maksimal secara finansial / ekonomi serta dengan pengelolaan yang baik juga akan memberikan keuntungan atau perbaikan lingkungan. Dan idealnya pada tahun 2050 industri-industri baja tersebut menggunakan electric arc furnaces / EAF,  100% hidrogen pada blast furnace dan bahkan kombinasi carbon capture, untuk mencapai net zero emission 2050 atau bahkan negative emission sehingga sangat baik bagi iklim.