Kendaraan Listrik Fuel Cell Berbahan Bakar Hidrogen Meramaikan Asian Games 2018

Tidak lama lagi, Asian Games XVIII akan segera bergulir di Indonesia yang berpusat di Palembang dan Jakarta dari tanggal 18 Agustus – 2 September 2018. Sepanjang gelaran Asian Games, Indonesia telah tercatat dua kali menjadi tuan rumah yaitu tahun 1962 dan 2018. Ada beberapa hal unik yang terjadi pada Asian games kali ini mulai dari penambahan cabang olahraga E-Sport hingga fasilitas transportasi atlet yang akan menggunakan kendaraan listrik berteknologi fuel cell. Gubernur Sumatera Selatan, Alex Noerdin, telah menyepakati kerjasama antara Provinsi Sumatera Selatan dengan IMS Ecubes untuk bantuan 10 mobil dan beberapa bus listrik berteknologi fuel cell.

Gambar 1. Penandatanganan kerjasama kendaraan listrik fuel cell antara Pemerintah Sumatera Selatan dan IMS Ecubes[1]

Kendaraan listrik fuel cell akan digunakan di area Jakabaring Sports City (JSC). Sementara itu, kendaraan konvensional yang menggunakan bahan bakar solar dan bensin tidak diperbolehkan masuk ke area JSC. Kendaraan listrik fuel cell dari IMS Ecubes akan datang pada awal bulan Agustus sebelum perhelatan Asian Games XVIII digelar. Kendaraan listrik tersebut menggunakan bahan bakar gas hidrogen. Bersama oksigen dari udara, gas hidrogen dan oksigen akan bereaksi secara elektrokimia untuk menghasilkan listrik dan air.

Komponen utama penyusun fuel cell terdiri dari anoda, elektrolit dan katoda. Di anoda, gas hidrogen akan teroksidasi menjadi ion H+ dan menghasilkan listrik. Ion H+ akan menuju katoda melalui elektrolit. Di katoda, oksigen dari udara akan bereaksi dengan ion H+ menghasilkan uap air. Selain itu, baterai digunakan sebagai tempat penyimpanan energi listrik yang dihasilkan oleh fuel cell. Kendaraan listrik fuel cell berbahan bakar hidrogen tidak akan menghasilkan gas rumah kaca seperti CO2, NOx dan SO2. Hal ini dilakukan untuk mewujudkan kesepakatan Paris yang bertujuan mengurangi emisi gas rumah kaca pada tahun 2020. Namun, bagaimana cara memproduksi hidrogen yang sustainable ?

Gambar 2. Skema kendaraa listrik fuel cell berbahan bakar hidrogen[2]

Proses produksi gas hidrogen telah banyak berkembang seperti elektrolisis air. Namun, elektrolisis air membutuhkan energi yang besar dan efisiensinya masih rendah. Pada bulan Mei 2018, para peneliti dari King Fahd University of Petroleum and Minerals memberikan alternatif proses untuk memproduksi hidrogen dari gas CO2 dan metana (CH4) yang merupakan gas rumah kaca. Proses tersebut dinamakan dry reforming. Produk yang dihasilkan dari reaksi CO2 dan CH4 adalah gas sintetik yang terdiri dari gas hidrogen dan gas karbon monoksida (CO).

Proses dry reforming yang dilakukan para peneliti tersebut menggunakan katalis berbasis nikel (Ni), seng (Zn)/cerium (Ce)/yttrium (Y) dan silikat (SiO2)[3]. Silikat bertindak sebagai support sedangkan Zn/Ce/Y berfungsi untuk meningkatkan volume mesopori. Katalis tersebut diproduksi menggunakan metode microwave-assisted hydrothermal dan ion exchange[3]. Proses dry reforming tersebut menggunakan unit reformer yang beroperasi pada temperatur 750oC selama 12 jam dengan massa katalis sebesar 0,3 gram dan rasio umpan CH4/CO2 adalah 1[3].

Gambar 3. Reaksi yang terjadi pada proses dry reforming[3]

Hasil yang diperoleh adalah konversi gas metana lebih dari 80% dan konversi gas CO2 lebih dari 65%[3]. Rasio produk gas H2/CO terbesar dihasilkan oleh katalis nikel yang ditambahkan Ce dengan nilai 2,88 : 1[3]. Gas hidrogen yang dihasilkan dapat digunakan sebagai bahan bakar kendaraan listrik fuel cell. Sementara itu, gas CO dapat direaksikan kembali dengan air (H2O) untuk menghasilkan gas hidrogen dan gas CO2. Reaksi antara gas CO dan H2O dinamakan water gas shift reaction (WGSR). Gas CO2 yang dihasilkan dalam WGSR dapat dimanfaatkan oleh industri makanan untuk pendingin makanan atau industri perminyakan untuk Enhanced Oil Recovery (EOR). Sedangkan gas hidrogen yang dihasilkan dalam WGSR juga dimanfaatkan sebagai bahan bakar kendaraan listrik fuel cell.

Gambar 4. Grafik konversi CO2 (kiri)  dan CH4 (kanan)  selama 12 jam menggunakan berbagai jenis katalis[3]

Oki Muraza, salah satu peneliti berkebangsaan Indonesia dalam penelitian tersebut, menyebutkan bahwa Indonesia memiliki potensi yang sangat besar untuk memproduksi gas hidrogen dari gas metana dan gas CO2[4]. Gas metana dapat diperoleh dari gas alam atau biogas. Cadangan gas alam Indonesia sangat besar tetapi tidak berkelanjutan sedangkan biogas dapat kita peroleh secara berkelanjutan dari proses anaerobik limbah peternakan, limbah rumah tangga maupun limbah cair.

Sementara itu, gas CO2 dapat diperoleh dari lapangan gas Natuna yang terhenti operasinya pada tahun 2017 karena terkendala oleh tingginya kandungan gas CO2. Komposisi gas di lapangan gas Natuna adalah gas CO2 71%, gas metana 27%, 1% C2+ dan 1% N2/H2S[5]. Cadangan gas di lapangan gas natuna sebesar 222 trillion cubic feet (TCF) yang merupakan salah satu ladang gas alam terbesar di Asia[5]. Kandungan CO2 yang tinggi di lapangan gas Natuna harus mampu diolah menjadi sesuatu yang lebih bermanfaat. Biogas dari limbah dan gas CO2  dari lapangan gas Natuna dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku produksi gas hidrogen yang berkelanjutan melalui proses dry reforming.

Oki menambahkan bahwa China telah memiliki demo plant CO2 reforming[4]. Sedangkan Jepang memiliki Chiyoda dan Jerman memiliki Lurgi yang sama-sama sedang bersaing ketat untuk mengembangkan teknologi CO2 reforming[4]. Oki pun berharap Indonesia dapat memanfaatkan sumber daya alamnya menggunakan teknologi dry reforming untuk memproduksi gas hidrogen sebagai bahan bakar masa depan.

Gambar 5. Lokasi dan profil lapangan gas Natuna[6]

Jika teknologi dry reforming dapat direalisasikan di Indonesia, maka kendaraan listrik berteknologi fuel cell dapat berkembang pesat. Ajang Asian Games XVIII ini dapat menjadi titik awal untuk memperkenalkan kendaraan listrik berteknologi fuel cell dan mencari alternatif teknologi untuk memproduksi hidrogen secara berkelanjutan. Indonesia harus mampu mengoptimalkan lapangan gas Natuna yang kaya CO2 dan biogas yang berasal dari berbagai jenis limbah agar mampu bersaing dalam memproduksi gas hidrogen sebagai bahan bakar fuel cell.

Pasalnya, kendaraan listrik fuel cell berbahan bakar hidrogen tidak hanya digunakan pada Asian Games 2018 tetapi juga akan digunakan pada Olimpiade 2020 di Jepang. Bahkan, Jepang telah menyiapkan sebuah kota khusus yang listriknya berasal dari pembangkit listrik tenaga fuel cell berbahan bakar hidrogen. Apakah Indonesia siap untuk menjadikan Asian Games XVIII sebagai titik awal berkembangnya kendaraan listrik fuel cell berbahan bakar hidrogen yang diproduksi dari gas rumah kaca?

Referensi

[1] Ecubes Arcola. 2017. 25 Year Partnership on Zero Emission Mobility, Low Carbon Energy and Technology Education in South Sumatra Between South Sumatra and Ecubes Arcola. London : United Kingdom

[2] Puyvelde, D.V. 2018. Refuelling Your Car with Hydrogen. Diakses dari : https://www.energynetworks.com.au/news/energy-insider/refuelling-your-car-hydrogen pada tanggal 5 Juli 2018

[3] Bawah, A-R., Malaibari, Z.O dan Muraza, O. 2018. Syngas Production from CO2 Reforming of Methane over Ni Supported on Hierarchical Silicate-1 Fabricated by Microwave-Assisted Hydrothermal Synthesis. International Journal of Hydrogen Energy, 43, 13177-13189

[4] Muraza, O. 2018. Merawat Mimpi. Diakses dari : https://www.facebook.com/omzmuluk pada tanggal 5 Juli 2018

[5] Hanif, A., Suhartanto, T dan Green, M.L.H. 2002. Possible Utilisation of CO2 on Natuna’s Gas Field Using Dry Reforming of Methane to Syngas (CO & H2). Melbourne : Society of Petroleum Engineers

[6] Suhartanto, T., York, A.P.E., Hanif, A., Al-Megren, H dan Green, M.L.H. 2000. Potential Utilisation of Indonesia’s Natuna Natural Gas Field Via Methane Dry Reforming to Synthesis Gas. Catalyst Letters, 71, 49-54

Artikel Berhubungan:

Sponsor Warstek.com:
Fauzi Yusupandi

Fauzi Yusupandi

Mahasiswa S2 Teknik Kimia ITB

Yuk Ajukan Pertanyaaan atau Komentar