Menjadikan Energi Nuklir “Terbarukan”: Metode Ekstraksi Uranium Dari Air Laut

Sejauh ini, energi nuklir belum dianggap sebagai “energi terbarukan”. Anggapannya, ketersediaan bahan bakar nuklir, yakni uranium dan thorium, terbatas dan bisa habis. Sementara “energi terbarukan” seperti energi surya dan bayu tidak. Walau realitanya, semua moda energi itu terbatas dan suatu saat pasti habis (energi surya dan bayu akan habis ketika matahari menelan bumi di akhir usianya).

Namun, jika dilihat dari perspektif lain, energi nuklir bisa dianggap sebagai “terbarukan”. Caranya adalah dengan mengekstrak uranium dari air laut.

Tidak banyak orang yang tahu bahwa air laut mengandung uranium. Kelarutan uranium dalam air laut memang kecil, rerata hanya 3 ppb (part per billion), atau sekitar 3 mikrogram per liter air. Namun, mengingat volume air laut sangat besar, sekitar 1,37 milyar km³, maka kandungan uranium di dalamnya juga luar biasa besar, mencapai 4,5 milyar ton [1].

Sebagai perspektif, satu unit PLTN tipe LWR berdaya 1000 MWe membutuhkan 200 ton uranium tiap tahunnya [2], sementara PLTN maju seperti MSR dan SCFR berdaya sama membutuhkan 800-1000 kg uranium tiap tahun [3]. Konsumsi listrik dunia tahun 2016 mencapai sekitar 22 ribu TWh [4]. Jika 10% saja dari potensi uranium air laut bisa diekstrak, menggunakan PLTN maju, maka 10% potensi itu cukup untuk menerangi seluruh dunia selama 161 ribu tahun ke depan!

Baca juga Perkembangan Teknologi Reaktor Maju, Bagian 1

Konsentrasi uranium dalam air laut dikendalikan oleh reaksi kimia ajeg antara air dan bebatuan yang mengandung uranium. Jadi, ketika sejumlah uranium diekstrak dari air laut, jumlah yang sama dilepaskan oleh bebatuan ke laut untuk menggantikannya [5]. Dengan demikian, uranium dalam air laut senantiasa “terbarukan”, secara praktis hingga planet ini menemui ajalnya kelak. Menurut Dr. James Conca, mustahil bagi manusia untuk mengekstrak uranium dengan cukup cepat untuk menurunkan konsentrasinya dalam air laut, karena suplainya akan terus menerus terbarukan! [6]

Ide untuk mengekstrak uranium dari air laut sudah ada beberapa saat setelah Perang Dunia II. Namun, saat itu, menambang uranium di daratan masih dianggap lebih praktis dan murah [1]. Saat inipun, kendala terbesar dalam mengekstrak uranium dari air laut adalah membuat material yang bisa mengekstrak uranium dengan biaya setara penambangan uranium di daratan [7].

Baca juga Menguji Sustainabilitas Energi Nuklir Dengan Uranium dan Thorium Domestik

Pada tahun 2002, kelompok dari Japan Atomic Energy Research Institute (JAERI) mendesain fabrik absorben polimer untuk mengekstrak uranium dari air laut. Fabrik ini mengandung kelompok amidoksin yang mampu membentuk ikatan kompleks dengan ion uranil trikarbonat. Fabrik ini direndam dalam laut selama 450 hari dan didapatkan 1,083 gram uranium [1]. Estimasi biayanya saat itu mencapai JPY 25.000 per kg uranium, atau sekitar USD 300 per kg uranium [1]. Harga ini masih sekitar 3x lipat harga uranium yang ditambang di darat.

Tahun 2016, Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) dan Oak Ridge National Laboratory (ORNL) mengeluarkan hasil penelitian mereka, yang melanjutkan penelitian JAERI [7]. Serat polietilen yang di-coating dengan amidoksin digunakan untuk mengikat senyawa uranium dioksida yang terlarut dalam air laut. Serat tersebut direndam selama sebulan, lalu ditarik kembali ke permukaan untuk diolah menggunakan perlakuan asam. Perlakuan ini memisahkan uranium dalam bentuk uranium kompleks dan meregenerasi serat sehingga bisa digunakan berulang kali. Pengujian PNNL kala itu menunjukkan bahwa mereka mampu mengekstrak 6 gram uranium per kg adsorben setelah direndam 50 hari dalam air laut,

Penelitian PNNL terbaru menunjukkan hasil yang lebih menjanjikan lagi. Material adsorben berupa serat akrilik ini dikembangkan oleh perusahaan energi bersih LCW Supercritical Technologies dan didukung oleh PNNL. Ujicoba yang dilakukan PNNL menghasilkan yield setara dengan serat polietilen yang dikembangkan sebelumnya, berkisar 5 gram uranium per kg adsorben setelah direndam sebulan [8]. Serat akrilik ini lebih murah dan lebih durable, sehingga diproyeksikan biaya ekstraksinya bisa setara dengan biaya penambangan uranium di darat.

Chien WAi, presiden LCW, juga mengatakan bahwa limbah benang. Serat ini berpotensi pula untuk digunakan dalam pembersihan air laut serta untuk mengekstrak logam lain, misalnya Vanadium [8].

LCW berniat untuk mengajukan pendanaan tambahan untuk menguji performa serat akriliknya di Teluk Meksiko, dipimpin oleh PNNL. Material serat akrilik ini bekerja lebih baik di air hangat, sehingga laju ekstraksinya bisa ditingkatkan hingga 3-5 kali lipat di perairan utara Amerika Serikat yang relatif dingin. Hal ini dapat meningkatkan keekonomiannya lebih jauh [8].

Baca juga Menguak Mitos Bahaya Limbah Radioaktif

Bahan bakar nuklir merupakan komponen pembiayaan paling rendah dalam PLTN, sehingga sekalipun harga uranium 10x lebih mahal dari harga saat ini, dampaknya terhadap harga listrik tidak begitu signifikan. Khususnya di reaktor maju. Namun, kunci paling penting dari penelitian ini adalah menjadikan uranium benar-benar “terbarukan”, dengan suplai yang melimpah di lautan dan terus menerus diperbarui dari batuan di kerak bumi. Ketika ekstraksi uranium dari air laut sudah benar-benar komersial, maka secara praktis energi nuklir pun benar-benar “terbarukan”, cukup untuk memenuhi kebutuhan energi umat manusia hingga bumi ditelan matahari di akhir hayatnya.

Referensi

1. Ken Ferguson. Uranium Extraction from Seawater. (http://large.stanford.edu/courses/2012/ph241/ferguson2/). Diakses pada 27 Juni 2018.
2. Jacopo Buongiorno. 2010. PWR Description. Massachusetts: Center for Advanced Nuclear Energy Systems, Massachusetts Institute of Technology.
3. Andika Putra Dwijayanto. 2016. Kenapa Energi Nuklir? Yogyakarta.
4. Electricity Domestic Consumption. (https://yearbook.enerdata.net/electricity/electricity-domestic-consumption-data.html). Diakses pada 27 Juni 2018.
5. Canadian Nuclear Association. There’s Uranium in Seawater. And It’s Renewable. (https://cna.ca/news/theres-uranium-seawater-renewable/). Diakses pada 27 Juni 2018.
6. James Conca. Is Nuclear Power A Renewable Or A Sustainable Energy Source? (https://www.forbes.com/sites/jamesconca/2016/03/24/is-nuclear-power-a-renewable-or-a-sustainable-energy-source/#59faaca6656e). Diakses pada 27 Juni 2018.
7. James Conca. Uranium Seawater Extraction Makes Nuclear Power Completely Renewable. (https://www.forbes.com/sites/jamesconca/2016/07/01/uranium-seawater-extraction-makes-nuclear-power-completely-renewable/#2f80da96159a). Diakses pada 27 Juni 2018.
8. World Nuclear News. First yellowcake from seawater for US team. (http://www.world-nuclear-news.org/UF-First-yellowcake-from-seawater-for-US-team-1406187.html). Diakses pada 27 Juni 2018.