Oleh : Dr Bambang Sardi, Peneliti Muda – Pusat Riset Material Energi ORNM BRIN
Lingkungan dan bahan bakar merupakan dua aspek yang tak dapat dipisahkan dalam kehidupan modern. Keduanya memiliki hubungan timbal balik yang sangat erat—semakin besar kebutuhan manusia terhadap energi, semakin besar pula tekanan terhadap lingkungan.
Setiap manusia tentu menginginkan lingkungan yang bersih, nyaman, dan sehat. Kesejahteraan sosial dan kualitas hidup masyarakat sering kali diukur dari seberapa baik mereka mampu menjaga kebersihan lingkungan. Namun, di tengah kemajuan teknologi dan industrialisasi yang begitu pesat, keseimbangan antara pembangunan dan pelestarian lingkungan kerap kali tidak berjalan seiring. Ironisnya, kemajuan teknologi yang diharapkan membawa kesejahteraan justru sering kali mempercepat degradasi lingkungan.
Salah satu fenomena nyata yang dapat diamati adalah perkembangan teknologi bahan bakar yang semakin kompleks, namun justru memberikan dampak negatif yang signifikan terhadap kualitas udara, tanah, dan air.
Kemajuan teknologi dalam mengeksplorasi sumber energi memang luar biasa. Saat ini, berbagai pendekatan telah dikembangkan untuk memproduksi bahan bakar, baik melalui metode termal seperti pembakaran (combustion), karbonisasi (pyrolysis), maupun gasifikasi.
Selain itu, terdapat pula pendekatan non-termal seperti fermentasi, ekstraksi, elektrolisis, dan flotasi. Dari berbagai pendekatan tersebut lahirlah beragam jenis bahan bakar, mulai dari gasoline, kerosene, diesel oil, hydrogen, dimetil eter, alkohol, hingga biochar.
Di sisi lain, teknologi energi alternatif juga terus tumbuh, seperti penggunaan baterai litium, pembangkit listrik tenaga air (PLTA), tenaga surya (PLTS), tenaga angin (PLTB), tenaga mikrohidro, serta tenaga panas bumi (geothermal). Namun, di antara sekian banyak inovasi tersebut, realitas di lapangan menunjukkan bahwa ketergantungan pada bahan bakar fosil masih sangat dominan, terutama di negara-negara berkembang seperti Indonesia.
Hingga saat ini, penggunaan bahan bakar cair dan gas yang bersumber dari fosil masih menjadi tulang punggung sistem energi dunia. Secara global, sekitar 60% energi masih dihasilkan dari bahan bakar fosil, sementara di Indonesia, lebih dari 70% pembangkit listrik tenaga uap (PLTU) masih mengandalkan batubara.
Ketergantungan ini tidak hanya menimbulkan persoalan keterbatasan sumber daya, tetapi juga berdampak besar terhadap kerusakan lingkungan dan perubahan iklim. Pembakaran bahan bakar fosil menghasilkan emisi karbon dioksida (CO₂) dalam jumlah besar yang memperparah pemanasan global.
Sementara itu, penggunaan plastik—produk turunan dari minyak bumi dan gas alam—menjadi ancaman lain yang tak kalah serius. Plastik bersifat sangat sulit terurai di tanah. Bahkan membutuhkan waktu ratusan tahun untuk terdegradasi secara alami. Akibatnya, pencemaran plastik telah menjadi isu lingkungan global yang mengancam kehidupan ekosistem darat maupun laut.
Dalam konteks Indonesia, persoalan energi dan lingkungan saling bertaut. Sebagai negara dengan kekayaan alam yang melimpah, Indonesia memiliki peluang besar untuk mengembangkan energi terbarukan. Salah satu upaya yang telah dilakukan adalah pemanfaatan kelapa sawit sebagai bahan baku energi alternatif. Melalui proses pengolahan, kelapa sawit dapat menghasilkan crude palm oil (CPO) yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar nabati.
Namun, di balik potensi tersebut, terdapat tantangan besar berupa limbah tandan kosong kelapa sawit yang mencapai sekitar 45% dari total produksi. Jika tidak dikelola dengan baik, limbah biomassa ini dapat menimbulkan pencemaran lingkungan, merusak kualitas tanah, dan menimbulkan bau tak sedap akibat proses fermentasi alami.
Selain limbah industri kelapa sawit, persoalan besar lain datang dari kebiasaan hidup konsumtif masyarakat yang menghasilkan tumpukan sampah dalam jumlah besar. Minimnya kesadaran masyarakat terhadap pentingnya pengelolaan limbah, ditambah dengan keterbatasan sistem pengelolaan sampah di tingkat daerah, menyebabkan Tempat Pembuangan Akhir (TPA) dipenuhi oleh limbah organik dan plastik. Berdasarkan data, sekitar 60% komposisi sampah di TPA didominasi oleh limbah organik yang seharusnya masih dapat dimanfaatkan kembali.
Kondisi ini memperburuk kualitas lingkungan dan menjadi salah satu penyebab utama emisi gas metana dari proses pembusukan alami. Oleh karena itu, upaya inovatif untuk mengolah limbah biomassa dan sampah plastik menjadi produk bernilai tambah seperti biochar dan hidrogen menjadi sangat penting.
Pemanfaatan limbah biomassa dan plastik sebagai bahan baku energi bukan sekadar solusi teknis, melainkan juga langkah strategis menuju ekonomi sirkular dan keberlanjutan energi. Salah satu teknologi yang menjanjikan dalam konteks ini adalah karbonisasi (pyrolysis).
Proses karbonisasi memungkinkan konversi bahan organik menjadi biochar, gas, dan cairan bahan bakar melalui pemanasan tanpa oksigen. Teknologi ini kini telah berkembang pesat dalam berbagai bentuk seperti pirolisis konvensional, co-pyrolysis, pirolisis katalitik, pirolisis gelombang mikro (microwave pyrolysis), serta kombinasi keduanya yaitu pirolisis katalitik microwave.
Pemilihan teknologi yang tepat harus mempertimbangkan aspek teknis, lingkungan, ekonomi, dan sosial. Faktor-faktor teknis seperti suhu reaksi, waktu pemanasan, daya input, serta rasio bahan baku terhadap katalis atau aditif menjadi kunci untuk menentukan jenis dan proporsi produk yang dihasilkan. Suhu merupakan variabel paling berpengaruh karena menentukan dominasi produk akhir—apakah berupa biochar, cairan pirolisis, atau gas hidrogen.
Dalam proses karbonisasi, biochar menjadi produk padat utama yang memiliki berbagai potensi aplikasi. Biochar yang dihasilkan dapat digunakan sebagai material penyerap (adsorben) untuk mengikat logam berat atau polutan organik dari air dan tanah. Selain itu, biochar juga berpotensi besar digunakan sebagai material energi, misalnya sebagai lapisan gas difusi (gas diffusion layer) pada proton exchange membrane fuel cell (PEMFC), atau sebagai bahan elektroda dalam baterai.
Namun, agar dapat dimanfaatkan pada aplikasi tersebut, biochar perlu melalui tahap lanjut seperti aktivasi kimia atau konversi menjadi grafit melalui proses pemanasan tinggi. Sementara itu, dari sisi lingkungan, biochar terbukti efektif dalam memperbaiki kualitas tanah, meningkatkan kapasitas tukar kation, serta memulihkan unsur hara di lahan-lahan bekas tambang atau lahan kritis. Misalnya, biochar yang dihasilkan dari sampah di TPA dapat digunakan untuk memperbaiki struktur tanah dan menstabilkan logam berat, sehingga berkontribusi terhadap rehabilitasi ekosistem.
Selain biochar, produk gas dari proses pirolisis dan gasifikasi—khususnya hidrogen—memiliki nilai strategis yang sangat tinggi di era transisi energi. Hidrogen dikenal sebagai bahan bakar bersih (clean fuel) karena hasil pembakarannya hanya menghasilkan air (H₂O). Ketika digunakan dalam fuel cell, hidrogen bereaksi dengan oksigen menghasilkan energi listrik dan uap air tanpa emisi karbon.
Hal ini menjadikan hidrogen sebagai kandidat utama dalam mencapai target net zero emission yang telah dicanangkan banyak negara, termasuk Indonesia. Namun, tantangan terbesar adalah sebagian besar produksi hidrogen saat ini masih berasal dari bahan bakar fosil melalui proses reformasi metana atau gasifikasi batubara yang menghasilkan CO₂. Oleh karena itu, penelitian untuk menghasilkan hidrogen dari sumber non-fosil seperti biomassa dan sampah plastik menjadi sangat penting dan relevan.
Proses gasifikasi limbah biomassa dan plastik dilakukan pada suhu tinggi antara 700–1300°C dengan tujuan utama menghasilkan gas hidrogen dan sedikit residu padat berupa biochar. Reaksi kompleks yang terjadi selama gasifikasi mengubah komponen organik menjadi gas sintesis (syngas) yang mengandung hidrogen, karbon monoksida, dan metana.
Untuk meningkatkan efisiensi konversi, biochar hasil pirolisis dapat digunakan kembali sebagai katalis atau medium reaksi dalam sistem gasifikasi. Sinergi antara pirolisis dan gasifikasi ini menciptakan sistem tertutup yang efisien, di mana limbah padat diubah menjadi energi, sementara residunya digunakan kembali untuk mendukung proses itu sendiri.
Kombinasi biochar dan hidrogen ini bukan hanya menjawab persoalan teknis, tetapi juga menjadi simbol pendekatan holistik terhadap isu lingkungan dan energi. Biochar berperan sebagai penyerap karbon yang membantu mengurangi konsentrasi CO₂ di atmosfer, sementara hidrogen menawarkan solusi energi bersih yang berpotensi menggantikan bahan bakar fosil. Dengan kata lain, kedua produk ini membentuk “paket solusi” bagi dua masalah utama dunia modern: krisis energi dan krisis lingkungan. Penerapannya di Indonesia akan memberikan manfaat ganda—menurunkan ketergantungan pada bahan bakar fosil sekaligus mengurangi timbunan limbah plastik dan biomassa.
Namun demikian, implementasi teknologi ini tidaklah tanpa tantangan. Salah satu kendala terbesar adalah biaya investasi awal yang tinggi, kebutuhan akan infrastruktur pendukung seperti reaktor pirolisis skala industri, serta ketersediaan teknologi lokal yang masih terbatas. Selain itu, masih rendahnya kesadaran masyarakat dan pelaku industri terhadap potensi limbah sebagai sumber energi juga menjadi hambatan serius.
Dalam banyak kasus, kebijakan pemerintah terkait pengelolaan limbah dan energi terbarukan masih terfragmentasi dan belum sepenuhnya terintegrasi. Oleh karena itu, perlu adanya pendekatan lintas sektor yang melibatkan akademisi, industri, pemerintah, dan masyarakat dalam satu kerangka kolaboratif.
Lebih jauh, riset dan inovasi perlu diarahkan pada pengembangan teknologi pirolisis dan gasifikasi yang lebih efisien, murah, dan ramah lingkungan. Misalnya, pemanfaatan katalis alami seperti zeolit, dolomit, atau abu sekam padi dapat meningkatkan konversi hidrogen sekaligus menurunkan emisi gas berbahaya. Selain itu, integrasi sistem kontrol berbasis kecerdasan buatan (AI) dapat membantu mengoptimalkan kondisi reaksi secara real-time sehingga meningkatkan efisiensi proses. Di sisi lain, pengembangan kebijakan insentif seperti carbon credit dan feed-in tariff untuk energi terbarukan dapat mempercepat adopsi teknologi ini di tingkat nasional.
Pada akhirnya, produksi hidrogen dan biochar dari limbah biomassa dan plastik menawarkan jalan tengah yang menjanjikan antara kebutuhan energi dan pelestarian lingkungan. Keduanya saling melengkapi: biochar menjadi solusi jangka panjang untuk mitigasi karbon dan rehabilitasi tanah, sementara hidrogen menjadi pendorong utama menuju ekonomi hijau berbasis energi bersih. Meskipun masih banyak kekurangan dalam aspek teknis dan ekonomi, langkah kecil menuju implementasi teknologi ini merupakan investasi besar bagi masa depan.
Yang terpenting adalah membangun kesadaran kolektif bahwa pengelolaan limbah bukan sekadar tanggung jawab pemerintah, melainkan kewajiban bersama seluruh elemen masyarakat.
Dengan mengubah paradigma bahwa “limbah adalah sumber daya,” Indonesia dapat bertransformasi dari negara penghasil limbah menjadi pelopor ekonomi sirkular yang berdaya saing global. Hidrogen dan biochar dari limbah biomassa serta sampah plastik bukan hanya sekadar inovasi teknologi, melainkan simbol harapan bagi masa depan energi bersih, lingkungan lestari, dan kemandirian bangsa di tengah hiruk-pikuk krisis energi dunia.*
