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 www.WasantaraOnline.com dan media online www.komando.top.
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).
Pandangan Umum
Secara Umum, 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.
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 menggunakan 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.
Dalam 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.
Jadi, 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
Adapun 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.
Cakupan 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.
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.
Insha Alloh akan kami sajikan ya Bapak / Ibu yang terkasih dimana-saja berada.
Penulis : Dr. Muhammad Sontang Sihotang
