1. KH. Dr. Muhammad Sontang Sihotang
S.Si, M.Si*.(Kepala Laboratorium Fisika Nuklir, Prodi Fisika, Fakultas
Matematika & Ilmu Pengetahuan Alam, Peneliti Pusat Unggulan Ipteks Karbon
& Kemenyan-Universitas Sumatera Utara (USU)-Medan, Peserta Pra Asesmen Mandiri
(PAM) Indonesia Timur Gelombang VI, Mantan Wartawan / Kolumnis / Reporter,
Kepala Biro dan Wilayah, Wakil Pemimpin Redaksi, Wakil Pimpinan Umum (dahulu
& sekarang (Suara USU-Medan, Tabloid Bintang Sport Film (BSF)-Medan,
Garuda-Harian Sore-Medan,Waspada-Medan,Tabloid Duta Bangsa- Jakarta, Dayak
News, Garuda News, Portal Medan, Mabesnews, Wasantaranews, KomandoTopnews.
2. Ir. Nuryana, (Direktur
Kelembagaan dan Kerjasama YGSN (Yayasan Gerakan Solidaritas Nasional), Assessor
Nasional Pra Assessmen Mandiri (PAM) untuk Proses Pemilihan Nominasi Calon
Komisaris Independen BUMN wilayah Indonesia Timur.
3. Erlambang Trisakti, SH (Koordinator
Nasional Pra Asesmen Mandiri (PAM), Sekjen Garuda Asta Cita Nusantara
(GAN),
4. Asnawi Yusuf (Koordinator
Wilayah Pra Asesmen Mandiri (PAM) Indonesia Timur).
Abstrak
Penelitian ini bertujuan untuk
mengembangkan superkapasitor berbasis limbah dengan
memanfaatkan BFD (Baking Filter Dust), tulang ikan, tempurung
kelapa, dan sekam padi sebagai bahan baku utama. Superkapasitor ini
diharapkan dapat meningkatkan kapasitas penyimpanan energi, kecepatan
pengisian, dan ketahanan siklus dengan pendekatan ramah lingkungan melalui
penggunaan limbah industri dan organik. Metode penelitian melibatkan proses
pengolahan limbah untuk menghasilkan komposit yang optimal dalam menyimpan
energi. Penelitian ini juga mendukung ekonomi hijau, ekonomi biru,
dan ekonomi sirkular dalam konteks pencapaian SDG’s serta
meraih Proper Gold Award. Diharapkan penelitian ini memberikan kontribusi
pada pengembangan teknologi penyimpanan energi yang lebih efisien, terjangkau,
dan berkelanjutan.
Kata Kunci : Superkapasitor,
Limbah, Ekonomi Hijau, SDGs, Energi
Pendahuluan
Latarbelakang Masalah
Peningkatan kebutuhan energi dan
pemanfaatan sumber energi terbarukan menjadi fokus utama dalam upaya mencapai
keberlanjutan global. Salah satu teknologi yang berpotensi mendukung solusi
energi terbarukan adalah superkapasitor, yang memiliki keunggulan dalam
kecepatan pengisian dan ketahanan siklus yang lebih baik dibandingkan dengan
baterai konvensional. Superkapasitor, yang mengguna- kan mekanisme penyimpanan
energi elektrostatis, sangat penting dalam aplikasi yang memerlukan daya tinggi
dalam waktu singkat, seperti kendaraan listrik, penyimpanan energi untuk energi
terbarukan, dan perangkat elektronik portabel.
Namun, salah satu tantangan utama
dalam pengembangan superkapasitor adalah kebutuhan akan bahan baku yang
berkualitas tinggi dan terjangkau, serta proses produksi yang ramah lingkungan.
Sebagian besar bahan yang digunakan dalam pembuatan superkapasitor masih
mengandalkan sumber daya tidak terbarukan atau material yang mahal, yang meningkatkan
biaya produksi dan berpotensi membebani lingkungan.
Untuk mengatasi hal tersebut,
diperlukan inovasi dalam menggunakan limbah industri dan organik sebagai bahan
baku dalam pembuatan superkapasitor. Pemanfaatan limbah tidak hanya dapat
mengurangi dampak negatif terhadap lingkungan, tetapi juga memberikan solusi
dalam mengurangi biaya produksi dan mendukung prinsip ekonomi sirkular. Limbah
seperti BFD (Baking Filter Dust) dari industri aluminium, tulang ikan, cangkang
kerang, tempurung kelapa, dan sekam padi memiliki potensi besar sebagai
material konduktif dan penyimpan energi dalam superkapasitor.
BFD (Baking Filter Dust), yang
dihasilkan dari proses pemurnian logam aluminium, memiliki senyawa yang dapat
meningkatkan konduktivitas listrik. Sementara itu, tulang ikan mengandung
kalsium fosfat yang memiliki kemampuan meningkatkan kapasitas penyimpanan
energi. Tempurung kelapa dan sekam padi, yang dapat diolah menjadi karbon
aktif, menawarkan potensi besar dalam meningkatkan kapasitas penyimpanan energi
dan konduktivitas. Pemanfaatan limbah organik dan industri ini mendukung
prinsip zero waste dan berkontribusi pada pengurangan emisi karbon, serta dapat
digunakan untuk mengembangkan superkapasitor yang lebih efisien dan
berkelanjutan.
Seiring dengan pertumbuhan kebutuhan
teknologi ramah lingkungan, penelitian ini bertujuan untuk menggali potensi
limbah-limbah tersebut dalam pembuatan superkapasitor, serta mengkaji dampaknya
terhadap penerapan ekonomi hijau, ekonomi biru, dan ekonomi sirkular. Melalui inovasi
ini, diharapkan dapat tercipta teknologi penyimpanan energi yang lebih
terjangkau, efisien, dan ramah lingkungan, yang mendukung pencapaian Tujuan
Pembangunan Berkelanjutan (SDG’s) serta meraih Proper Gold Award yang
mencerminkan komitmen terhadap keberlanjutan.
Dengan latar belakang tersebut,
penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan dan mengevaluasi superkapasitor
berbasis limbah sebagai solusi untuk tantangan teknologi penyimpanan energi di
masa depan.
Rumusan Masalah
Bagaimana potensi limbah PT. Inalum Baking
Filter Dust (BFD) dan tulang ikan dalam pembuatan komposit untuk superkapasitor
?.
Bagaimana sifat fisik dan kimia
komposit limbah BFD dan tulang ikan sebagai bahan superkapasitor ?.
Sejauh mana komposit tersebut mampu
meningkatkan kapasitas penyimpanan energi dan stabilitas siklus superkapasitor ?.
Tujuan
Penelitian ini bertujuan untuk
mencapai beberapa tujuan utama yang berkaitan dengan pengembangan
superkapasitor berbasis limbah dan penerapan ekonomi sirkular :
Menilai potensi limbah BFD dan tulang
ikan sebagai bahan dasar pembuatan komposit superkapasitor.
Menguji sifat fisik dan kimia
komposit limbah BFD dan tulang ikan dalam aplikasi superkapasitor.
Menilai performa superkapasitor
berbasis komposit limbah BFD dan tulang ikan dalam hal kapasitas penyimpanan
energi dan daya tahan siklus.
Objektif
Adapun objektif kajian ini adalah
sebagai berikut:
Mengembangkan superkapasitor berbasis
limbah industri dan organik: Penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi
potensi BFD (Baking Filter Dust), tulang ikan, tempurung kelapa, dan sekam padi
sebagai bahan baku utama untuk pembuatan superkapasitor yang lebih ramah
lingkungan, efisien, dan berkelanjutan.
Menilai kinerja superkapasitor:
Menganalisis kapasitas penyimpanan energi, konduktivitas listrik, kecepatan
pengisian, dan ketahanan siklus dari superkapasitor yang dihasilkan menggunakan
komposit bahan limbah tersebut. Hal ini untuk memastikan bahwa penggunaan
limbah dapat meningkatkan performa dan efisiensi superkapasitor.
Menilai dampak terhadap ekonomi hijau
dan sirkular: Menilai bagaimana penggunaan limbah dapat mendukung ekonomi
hijau, ekonomi biru, dan ekonomi sirkular, serta berkontribusi pada pengurangan
limbah, pengelolaan sumber daya secara berkelanjutan, dan pencapaian Tujuan Pembangunan
Berkelanjutan (SDG's).
Mencapai penghargaan Proper Gold:
Mengembangkan teknologi yang sesuai dengan standar Proper Gold Award, yang
mencerminkan komitmen terhadap pengelolaan lingkungan yang baik dan
keberlanjutan dalam industri, serta memberikan manfaat jangka panjang bagi
masyarakat dan lingkungan.
Menghasilkan model bisnis untuk
komersialisasi teknologi: Menganalisis potensi pasar dan merancang model bisnis
yang berbasis pada teknologi superkapasitor limbah, yang melibatkan pemangku
kepentingan seperti industri energi terbarukan, startup teknologi hijau, dan
sektor pemerintahan.
Mengevaluasi kelayakan finansial:
Melakukan analisis keuangan melalui NPV, IRR, BEP, RoI, dan Payback Period
untuk menilai kelayakan finansial dari penerapan teknologi superkapasitor
berbasis limbah dalam skala industri.
Dengan tujuan-tujuan tersebut,
penelitian ini diharapkan dapat memberikan kontribusi signifikan dalam
pengembangan teknologi penyimpanan energi yang lebih ramah lingkungan,
terjangkau, dan berkelanjutan, serta mendukung penerapan prinsip ekonomi
sirkular di berbagai sektor industri.
Manfaat
Penelitian ini diharapkan dapat
memberikan berbagai manfaat yang signifikan baik secara ilmiah, teknologis,
lingkungan, maupun ekonomi. Adapun manfaat yang diharapkan dari penelitian ini
antara lain:
Manfaat Ilmiah :
Inovasi Teknologi Penyimpanan Energi:
Penelitian ini memberikan kontribusi pada pengembangan teknologi superkapasitor
yang lebih efisien dan ramah lingkungan dengan memanfaatkan limbah industri dan
organik sebagai bahan baku utama. Hal ini dapat memperkaya literatur ilmiah
tentang material konduktif berbasis limbah dan aplikasinya dalam penyimpanan
energi.
Pemahaman Baru tentang Pemanfaatan
Limbah: Penelitian ini berkontribusi dalam memperkenalkan konsep pemanfaatan
limbah sebagai material yang bernilai untuk teknologi energi, mengarah pada
penerapan lebih luas dalam pengelolaan limbah secara berkelanjutan.
Manfaat Teknologis :
Pengembangan Superkapasitor yang
Ramah Lingkungan: Penelitian ini dapat menghasilkan superkapasitor berbasis
limbah yang lebih terjangkau dan berkelanjutan untuk aplikasi energi terbarukan
dan perangkat elektronik. Penggunaan bahan baku limbah dapat mengurangi
ketergantungan pada sumber daya alam yang tidak terbarukan, mendukung
pengurangan emisi karbon dan mengurangi pencemaran lingkungan.
Peningkatan Efisiensi Penyimpanan Energi:
Superkapasitor yang dihasilkan diharapkan memiliki kapasitas penyimpanan energi
yang lebih besar, kecepatan pengisian yang lebih cepat, dan ketahanan siklus
yang lebih panjang dibandingkan dengan teknologi penyimpanan energi
konvensional.
Manfaat Lingkungan :
Dukungan terhadap Ekonomi Sirkular:
Penelitian ini mendukung prinsip ekonomi sirkular dengan mengurangi limbah yang
dihasilkan oleh industri dan sektor pertanian, serta mengubah limbah tersebut
menjadi produk yang berguna, yaitu superkapasitor. Dengan demikian, penelitian
ini berkontribusi pada pengurangan pencemaran lingkungan dan pemanfaatan sumber
daya yang lebih efisien.
Pengurangan Dampak Lingkungan dari
Bahan Konvensional: Dengan mengurangi penggunaan bahan baku sintetik dan
konvensional yang cenderung lebih merusak lingkungan, penelitian ini menawarkan
solusi ramah lingkungan yang lebih berkelanjutan dalam jangka panjang.
Manfaat Ekonomi :
Pengurangan Biaya Produksi:
Penggunaan limbah industri dan organik sebagai bahan baku utama dapat
mengurangi biaya produksi superkapasitor, menjadikannya lebih terjangkau dan
ekonomis dibandingkan dengan superkapasitor yang menggunakan bahan baku konvensional.
Hal ini juga membuka peluang bisnis baru di sektor pengelolaan limbah dan
energi terbarukan.
Peningkatan Daya Saing Industri
Energi Terbarukan: Dengan menggunakan bahan baku limbah yang lebih murah dan
ramah lingkungan, penelitian ini dapat memberikan alternatif teknologi yang
lebih kompetitif bagi industri energi terbarukan, membantu industri ini
mengurangi biaya operasional dan meningkatkan daya saing di pasar global.
Penciptaan Lapangan Kerja: Penelitian
ini berpotensi membuka peluang untuk menciptakan lapangan kerja baru, terutama
dalam industri pengelolaan limbah dan energi terbarukan, serta memperkuat
ekonomi hijau dan sirkular yang sedang berkembang.
Manfaat Sosial :
Pemberdayaan Komunitas Lokal:
Penggunaan limbah organik seperti sekam padi dan tulang ikan sebagai bahan baku
dapat memberdayakan komunitas lokal, khususnya di daerah yang bergantung pada
sektor pertanian dan perikanan. Dengan demikian, penelitian ini dapat
berkontribusi pada pengurangan kemiskinan dan pembangunan ekonomi lokal.
Peningkatan Kesadaran Lingkungan:
Melalui penelitian ini, diharapkan dapat meningkatkan kesadaran masyarakat dan
industri mengenai pentingnya pengelolaan limbah yang efisien dan berkelanjutan,
serta pentingnya beralih ke teknologi energi ramah lingkungan.
Manfaat Kebijakan & Regulasi :
Mendukung Kebijakan Energi Nasional:
Penelitian ini sejalan dengan upaya pemerintah untuk mendorong energi
terbarukan dan pengelolaan limbah secara berkelanjutan. Dengan demikian, hasil
penelitian ini dapat menjadi referensi kebijakan untuk mendukung transisi
energi di Indonesia.
Penghargaan Proper Gold: Pencapaian
Proper Gold Award dalam penelitian ini akan memberikan pengakuan internasional
terhadap keberlanjutan dan tata kelola lingkungan yang baik, yang pada
gilirannya dapat mendorong implementasi kebijakan yang lebih proaktif terhadap
teknologi hijau dan pengelolaan limbah.
Manfaat Umum
Inovasi Teknologi: Penelitian ini
berpotensi menghasilkan inovasi dalam bidang teknologi penyimpanan energi
dengan menggunakan material ramah lingkungan dan limbah industri.
Keberlanjutan Lingkungan: Pemanfaatan
limbah BFD dan tulang ikan dapat mengurangi dampak negatif limbah industri dan
biologis terhadap lingkungan.
Peningkatan Ekonomi Lokal:
Pemanfaatan limbah lokal seperti tulang ikan dapat membuka peluang baru di
industri pengolahan bahan baku alami yang lebih berkelanjutan.
Ketersediaan Limbah: Diasumsikan
bahwa limbah BFD, tulang ikan, tempurung kelapa, dan sekam padi tersedia dalam
jumlah yang cukup untuk mendukung proses produksi superkapasitor. Limbah-limbah
ini dapat diakses dengan biaya yang terjangkau dan mudah diolah di skala
industri.
Efektivitas Proses Pengolahan:
Diasumsikan bahwa proses pengolahan bahan limbah untuk menghasilkan komposit
yang berkualitas tinggi dapat dilakukan dengan efisien menggunakan teknologi
pengolahan sederhana, seperti pirolisis, pembakaran, dan penggilingan.
Kinerja Superkapasitor: Diasumsikan
bahwa penggunaan BFD, tulang ikan, tempurung kelapa, dan sekam padi sebagai
bahan baku utama dalam pembuatan superkapasitor dapat menghasilkan kapasitas
penyimpanan energi, kecepatan pengisian, dan ketahanan siklus yang sebanding
dengan superkapasitor konvensional berbasis bahan baku sintetik.
Penerimaan Pasar: Diasumsikan bahwa
pasar energi terbarukan dan perangkat penyimpanan energi akan menerima
teknologi superkapasitor berbasis limbah sebagai alternatif yang lebih
terjangkau dan ramah lingkungan, serta memenuhi standar kualitas dan kinerja
yang dibutuhkan oleh industri.
Dukungan Regulasi: Diasumsikan bahwa
penelitian ini sejalan dengan kebijakan energi terbarukan dan pengelolaan
limbah di Indonesia, dan akan mendapatkan dukungan dari pihak-pihak terkait
untuk implementasi skala lebih besar, termasuk penghargaan Proper Gold.
Hipotesis Utama:
Penggunaan limbah BFD, tulang ikan,
tempurung kelapa, dan sekam padi sebagai bahan baku utama dalam pembuatan
superkapasitor dapat menghasilkan kinerja superkapasitor yang setara atau lebih
baik dalam hal kapasitas penyimpanan energi, kecepatan pengisian, dan ketahanan
siklus dibandingkan dengan superkapasitor berbasis bahan baku konvensional.
Hipotesis Tambahan:
Hipotesis 1: Penggunaan limbah
industri dan organik dalam pembuatan superkapasitor dapat mendukung ekonomi
sirkular dengan mengurangi jumlah limbah yang terbuang dan mengoptimalkan
pemanfaatannya sebagai material konduktif dan penyimpan energi.
Hipotesis 2: Teknologi
superkapasitor berbasis limbah ini memiliki potensi pasar yang luas di sektor
energi terbarukan dan perangkat penyimpanan energi, karena biaya produksi yang
lebih rendah dan keberlanjutan yang lebih baik dibandingkan dengan teknologi
superkapasitor berbasis bahan konvensional.
Hipotesis 3: Penerapan
teknologi superkapasitor berbasis limbah ini akan memberikan dampak positif
terhadap pencapaian SDGs, terutama dalam aspek pengelolaan limbah, energi
terbarukan, dan keberlanjutan industri.
Hipotesis 4: Dengan
implementasi yang tepat, superkapasitor berbasis limbah ini memiliki potensi
untuk meraih penghargaan Proper Gold sebagai bentuk pengakuan terhadap
keberlanjutan dan pengelolaan lingkungan yang baik.
Concept Mapping
Filosofi Kajian
Berikut adalah Concept
Map untuk menggambarkan filosofi kajian dari penelitian
tentang superkapasitor berbasis limbah dan aplikasinya dalam
mendukung ekonomi hijau, ekonomi biru, serta ekonomi sirkular:
Penjelasan Filosofi
Kajian:
Filosofi
Keberlanjutan:
Keberlanjutan adalah
prinsip utama dalam penelitian ini, yang mencakup pengelolaan limbah, energi
terbarukan, dan ekonomi yang ramah lingkungan. Tujuan utama adalah
mengembangkan teknologi superkapasitor berbasis limbah yang mendukung energi
terbarukan dan pengurangan emisi karbon, serta mendukung ekonomi hijau, biru,
dan sirkular.
Ekonomi Hijau:
Dalam konteks ini,
penelitian ini berfokus pada energi terbarukan dan pengelolaan limbah secara
efisien. Limbah seperti BFD, tulang ikan, tempurung kelapa, dan sekam padi
digunakan sebagai bahan baku utama, yang tidak hanya mengurangi biaya produksi
tetapi juga berkontribusi pada pengurangan limbah dan pencemaran.
Ekonomi Biru:
Pengelolaan sumber
daya laut seperti tulang ikan dan cangkang kerang berhubungan dengan ekonomi
biru, yang mencakup pengelolaan sumber daya alam yang berkelanjutan dari sektor
kelautan, serta penggunaan limbah laut untuk inovasi teknologi yang ramah
lingkungan.
Ekonomi Sirkular:
Prinsip ekonomi
sirkular tercermin dari pemanfaatan limbah yang sebelumnya dianggap tidak
berguna, diubah menjadi material yang berguna untuk menghasilkan
superkapasitor. Proses ini mengarah pada pengurangan sampah dan pemanfaatan
kembali sumber daya, yang dapat diterapkan dalam industri yang lebih luas.
Limbah Organik dan
Industri sebagai Bahan Superkapasitor:
Limbah-limbah seperti
BFD, tulang ikan, tempurung kelapa, dan sekam padi diproses untuk menjadi bahan
baku yang dapat meningkatkan kinerja superkapasitor. Tulang ikan menyediakan
porositas untuk kapasitas penyimpanan energi, tempurung kelapa dan sekam padi
memberikan karbon aktif yang meningkatkan kapasitas penyimpanan dan
konduktivitas listrik, sementara BFD meningkatkan stabilitas dan konduktivitas.
Pengembangan Kinerja
Superkapasitor:
Fokus utama
penelitian ini adalah meningkatkan kinerja superkapasitor, termasuk kapasitas
penyimpanan energi yang lebih tinggi, kecepatan pengisian yang lebih cepat, dan
ketahanan siklus yang lebih panjang. Dengan menggunakan limbah sebagai bahan
baku, diharapkan dapat mengurangi biaya produksi dan mendorong adopsi teknologi
energi ramah lingkungan.
Pencapaian SDG’s
& Proper Gold Award:
Penelitian ini
mendukung Tujuan Pembangunan Berkelanjutan (SDG's), khususnya dalam pengelolaan
limbah dan energi terbarukan, dengan tujuan akhir untuk meraih penghargaan
Proper Gold Award, yang menilai kinerja keberlanjutan lingkungan industri.
Skop Penelitian
Penelitian ini
bertujuan untuk mengembangkan superkapasitor berbasis limbah yang dapat
meningkatkan kapasitas penyimpanan energi, konduktivitas listrik, dan ketahanan
siklus, dengan menggunakan limbah industri dan organik. Untuk memastikan bahwa
penelitian ini sesuai dengan tujuan yang telah ditetapkan, skop penelitian akan
dibatasi pada aspek-aspek berikut:
1. Bahan Baku Limbah
yang Digunakan
Penelitian ini akan
memfokuskan pada penggunaan empat jenis limbah utama, yaitu:
BFD (Baking Filter
Dust): Limbah yang dihasilkan dari proses pemurnian logam aluminium di PT.
Inalum.
Tulang Ikan: Limbah
biologis dari industri perikanan, khususnya tulang ikan yang kaya akan kalsium
fosfat.
Tempurung Kelapa:
Limbah organik yang dapat diubah menjadi karbon aktif.
Sekam Padi: Limbah
pertanian yang dapat diolah menjadi karbon aktif dengan kapasitas penyimpanan
energi yang tinggi.
Catatan: Meskipun
cangkang kerang dan limbah plastik juga dapat digunakan, penelitian ini tidak
akan memasukkan kedua jenis limbah tersebut dalam skop utama untuk menjaga
fokus penelitian pada bahan yang lebih relevan dan lebih mudah diolah.
2. Proses Pengolahan
Limbah
Penelitian ini akan
mencakup beberapa proses pengolahan limbah sebagai berikut:
Pengolahan BFD:
Menggunakan pembakaran dan pencucian kimiawi untuk meningkatkan konduktivitas
listrik dan mengurangi bahan berbahaya.
Pengolahan Tulang
Ikan: Menggunakan pembakaran dan penggilingan untuk mengubahnya menjadi
nano-partikel yang meningkatkan porositas dan kapasitas penyimpanan energi.
Pengolahan Tempurung
Kelapa dan Sekam Padi: Kedua limbah ini akan diubah menjadi karbon aktif
melalui pirolisis untuk meningkatkan kapasitas penyimpanan energi dan
konduktivitas listrik.
3. Pembuatan Superkapasitor
Penelitian ini akan mencakup pembuatan
komposit superkapasitor dengan memadukan bahan-bahan limbah yang telah
diproses. Langkah-langkah pembuatan superkapasitor meliputi:
- Pencampuran
bahan baku limbah (BFD, tulang ikan, tempurung kelapa, dan sekam
padi) dengan binder (seperti resin atau epoxy) untuk membentuk
komposit.
- Pembentukan
elektroda dan pemasangan komposit pada casing
superkapasitor.
- Pengujian
kinerja meliputi kapasitas penyimpanan energi, kecepatan
pengisian, dan ketahanan siklus.
4. Pengujian Kinerja
Superkapasitor
Pengujian kinerja
akan dilakukan untuk mengukur beberapa parameter berikut:
Kapasitas Penyimpanan
Energi: Diukur dalam satuan mAh/g.
Kecepatan Pengisian:
Waktu yang diperlukan untuk mengisi superkapasitor hingga kapasitas penuh.
Ketahanan Siklus :
Jumlah siklus pengisian dan pengosongan yang dapat dilakukan sebelum kapasitas
superkapasitor menurun secara signifikan.
5. Analisis Keuangan
dan Model Bisnis
Penelitian ini juga
akan melakukan analisis keuangan untuk mengevaluasi kelayakan finansial
dari implementasi teknologi superkapasitor berbasis limbah, dengan mencakup:
- NPV (Net Present Value)
- IRR (Internal Rate of Return)
- Payback Period (PP)
- Break-Even Point (BEP)
- Return on Investment (RoI)
Selain itu, model
bisnis akan dianalisis untuk menggambarkan penerapan pasar, pengembangan
produk, dan kemitraan industri yang mungkin diperlukan untuk skala
komersial.
Ruang Lingkup
Geografis
Penelitian ini akan
dilakukan di laboratorium riset di universitas atau fasilitas pengolahan limbah
yang telah memiliki fasilitas pengolahan bahan limbah industri dan organik,
dengan sampel limbah yang diperoleh dari industri lokal di wilayah Indonesia.
State of the Art
Superkapasitor adalah
teknologi penyimpanan energi yang digunakan dalam aplikasi yang
membutuhkan pengisian cepat dan pengeluaran energi
tinggi dalam waktu singkat, seperti pada kendaraan listrik, perangkat
elektronik portabel, dan penyimpanan energi untuk sistem energi terbarukan.
Superkapasitor memiliki keunggulan dibandingkan dengan baterai konvensional,
yaitu kecepatan pengisian yang lebih cepat, ketahanan
siklus yang lebih tinggi, dan kemampuan untuk bertahan lebih lama
meskipun dalam siklus pengisian yang tinggi. Seiring dengan permintaan energi
yang semakin meningkat dan kebutuhan untuk penyimpanan energi yang lebih
efisien, inovasi dalam pengembangan superkapasitor menjadi sangat penting.
Teknologi
Superkapasitor Terkini
Superkapasitor umumnya menggunakan
bahan-bahan seperti karbon aktif, graphene, dan carbon
nanotubes untuk menghasilkan kapasitas penyimpanan energi yang
besar dan konduktivitas listrik yang tinggi. Bahan-bahan ini
dapat menyimpan energi dalam elektroda melalui interaksi
elektrostatis. Dalam beberapa tahun terakhir, fokus telah beralih pada
penggunaan bahan-bahan berbasis alam dan limbah sebagai
bahan alternatif yang lebih murah dan ramah lingkungan untuk superkapasitor.
- Bahan
Baku Superkapasitor Konvensional:
- Karbon
Aktif:
Karbon aktif yang diperoleh dari bahan alami seperti batok
kelapa, arang, atau tungku pembakaran adalah
salah satu material yang banyak digunakan dalam pembuatan superkapasitor
(Zhang et al., 2019). Bahan ini menawarkan kapasitas penyimpanan energi
yang cukup tinggi dan konduktivitas yang baik.
- Graphene
dan Carbon Nanotubes (CNTs): Graphene dan CNTs adalah material yang
telah banyak digunakan dalam riset superkapasitor karena kemampuannya
yang luar biasa dalam konduktivitas listrik dan kapasitas
penyimpanan energi (Baker et al., 2017). Meskipun material ini
sangat efektif, biaya produksinya relatif tinggi, sehingga menghambat
adopsi yang lebih luas dalam aplikasi industri.
- Superkapasitor
Berbasis Limbah:
Pemanfaatan limbah organik dan industri untuk
pembuatan superkapasitor telah berkembang pesat dalam beberapa tahun
terakhir. Ini mengarah pada pencarian bahan yang lebih murah dan berkelanjutan daripada
bahan konvensional yang mahal dan sulit diperoleh. Penelitian terbaru
menunjukkan bahwa berbagai jenis limbah dapat digunakan sebagai bahan
komposit untuk superkapasitor, dengan keunggulan dalam mengurangi biaya
produksi dan dampak lingkungan.
- BFD
(Baking Filter Dust): Limbah dari industri aluminium, BFD,
mengandung senyawa yang dapat digunakan untuk meningkatkan konduktivitas
dan kestabilan superkapasitor (Hwang et al., 2018). Meskipun biasanya
dianggap limbah berbahaya, BFD dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan
bahan konduktif yang bermanfaat.
- Tulang
Ikan:
Limbah biologis dari industri perikanan, khususnya tulang ikan, mengandung kalsium
fosfat yang dapat digunakan untuk meningkatkan kapasitas
penyimpanan energi dalam superkapasitor. Selain itu, tulang ikan
memiliki struktur poros yang mendukung peningkatan area
permukaan untuk penyimpanan energi (Xie et al., 2019).
- Tempurung
Kelapa:
Tempurung kelapa telah banyak diteliti sebagai bahan yang dapat diproses
menjadi karbon aktif untuk digunakan dalam
superkapasitor. Karbon aktif dari tempurung kelapa memiliki luas
permukaan tinggi, yang sangat ideal untuk penyimpanan energi dan konduktivitas
listrik (Ramli et al., 2017).
- Sekam
Padi:
Sekam padi merupakan limbah pertanian yang juga dapat diolah
menjadi karbon aktif. Sekam padi mengandung selulosa dan lignin,
yang dapat diubah menjadi karbon aktif yang
memiliki kapasitas penyimpanan energi yang cukup baik
(Liu et al., 2019).
Pengembangan
Superkapasitor Berbasis Limbah
Pemanfaatan limbah dalam pembuatan
superkapasitor tidak hanya berfokus pada pengurangan biaya dan keberlanjutan,
tetapi juga mencakup aspek teknologi tinggi dalam pembuatan
komposit material dengan kinerja yang lebih baik. Penelitian
terkini menunjukkan bahwa kombinasi beberapa bahan baku limbah, seperti BFD, tulang
ikan, tempurung kelapa, dan sekam padi, dapat
menghasilkan superkapasitor dengan kinerja lebih baik dibandingkan
dengan menggunakan satu jenis bahan baku saja. Kolaborasi antara bahan-bahan
ini dapat menghasilkan komposit dengan kapasitas penyimpanan energi yang
lebih besar dan kecepatan pengisian yang lebih cepat, sambil
mempertahankan keberlanjutan yang tinggi.
- Komposit
BFD dan Tulang Ikan: Kombinasi ini menawarkan konduktivitas
tinggi dan kapasitas penyimpanan energi yang
signifikan. BFD dapat memperkuat konduktivitas, sementara tulang ikan
memberikan struktural poros untuk peningkatan penyimpanan
muatan energi (Hwang et al., 2018).
- Tempurung
Kelapa dan Sekam Padi: Kedua bahan ini kaya akan karbon
aktif dan memiliki luas permukaan tinggi, yang ideal
untuk peningkatan kapasitas penyimpanan energi dalam
superkapasitor (Ramli et al., 2017; Liu et al., 2019).
Tulisan ini terbagi kedalam 4 seri (yang terhormat
para pembaca sekalian, penulis memohon ampun & maaf atas kesabarannya menanti
serial tulisan lainnya yang akan datang, in sha Alloooh akan kami sajikan ya
Bapak / Ibu yang terkasih dimana-saja berada)…..(ms2)