Inovasi energi hijau kembali lahir dari dunia akademik Indonesia. Guru Besar ke-237 Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS), Prof. Dr.-Ing. Doty Dewi Risanti ST MT, memperkenalkan teknologi yang mampu mengubah limbah aluminium menjadi sumber listrik berbasis hidrogen. Terobosan ini dinilai berpotensi mendukung transisi menuju energi bersih sekaligus menjawab tantangan pengelolaan limbah industri yang selama ini masih menjadi persoalan global.
Dalam orasi ilmiah pengukuhannya sebagai profesor, Prof. Doty Dewi Risanti menjelaskan bahwa ketergantungan dunia terhadap sumber energi konvensional telah menimbulkan berbagai dampak ekologis. Selain menghasilkan emisi dan pencemaran lingkungan, penggunaan bahan baku primer secara terus-menerus juga berkontribusi terhadap berkurangnya cadangan sumber daya alam serta meningkatnya volume limbah industri.
Menurut Doty, sistem daur ulang yang selama ini diterapkan masih menghadapi berbagai keterbatasan karena sering kali menyebabkan penurunan kualitas material hasil daur ulang. Kondisi tersebut mendorong perlunya pendekatan baru yang tidak hanya mampu mengelola limbah secara efektif, tetapi juga memberikan nilai tambah dalam bentuk sumber energi berkelanjutan.
Berangkat dari tantangan tersebut, akademisi Departemen Teknik Fisika ITS itu mengembangkan metode berbasis proses fisika-metalurgi untuk memanfaatkan limbah aluminium sebagai bahan baku produksi gas hidrogen. Gas hidrogen yang dihasilkan kemudian dapat digunakan sebagai sumber energi untuk menghasilkan listrik dengan lebih efisien dan ramah lingkungan.
Prof. Doty menilai pendekatan ini selaras dengan konsep ekonomi sirkular yang mengedepankan pemanfaatan kembali material tanpa mengurangi kualitasnya. Bahkan, melalui proses yang tepat, material bekas dapat memiliki nilai dan fungsi yang lebih tinggi dibandingkan sebelumnya.
Aluminium dipilih sebagai bahan utama karena memiliki sejumlah keunggulan strategis. Material tersebut dikenal memiliki kerapatan energi volumetrik yang tinggi, tersedia dalam jumlah melimpah di berbagai negara, serta dapat didaur ulang secara berulang tanpa kehilangan karakteristik dasarnya. Potensi tersebut dinilai sangat relevan bagi Indonesia yang tengah berupaya memperkuat ekosistem energi bersih dan industri berkelanjutan.
Dalam penjelasannya, Prof. Doty mengungkapkan bahwa prinsip dasar teknologi yang dikembangkannya memanfaatkan reaksi antara aluminium dan air untuk menghasilkan gas hidrogen. Namun, proses tersebut menghadapi tantangan berupa lapisan oksida alami atau alumina yang terbentuk di permukaan aluminium dan menghambat pelepasan energi.
Selama ini, berbagai metode telah digunakan untuk mengatasi hambatan tersebut, mulai dari penggunaan katalis alkali, perlakuan mekanis melalui milling dan rolling, sonikasi, hingga modifikasi permukaan secara kimiawi. Meski demikian, sebagian besar metode tersebut belum mampu menghasilkan efisiensi produksi hidrogen secara optimal maupun menjaga kestabilan aliran hidrogen yang dihasilkan.
Untuk menjawab tantangan tersebut, Prof. Doty mengembangkan pendekatan baru yang menggabungkan rekayasa termodinamika proses, modifikasi permukaan aluminium, dan pengendalian reaksi secara lebih terukur. Melalui pemodelan termodinamika, tim peneliti dapat memahami mekanisme reaksi yang terjadi pada kondisi temperatur dan tekanan tinggi sehingga proses produksi dapat berlangsung lebih efektif.
Selain itu, modifikasi permukaan aluminium dilakukan dengan menjaga lapisan oksida pelindung agar tidak mengalami kerusakan berlebihan. Pendekatan ini memanfaatkan mekanisme yang disebut inverse biomimetic lotus-effect untuk meningkatkan efisiensi proses pembentukan hidrogen.
Aspek lain yang menjadi perhatian adalah pengendalian temperatur selama reaksi berlangsung. Sebab, proses pembentukan hidrogen menghasilkan panas yang dapat memicu lonjakan temperatur dan mengganggu kestabilan produksi. Untuk mengatasi hal tersebut, Prof. Doty menerapkan metode co-solvent yang berfungsi sebagai regulator termal alami sehingga suhu tetap terkendali dan aliran hidrogen dapat diproduksi secara stabil.
Penelitian tersebut tidak dilakukan secara mandiri. ITS menjalin kolaborasi dengan sejumlah institusi dan mitra strategis, di antaranya University of Exeter, Inggris, Universitas Kristen Petra Surabaya, perusahaan pengolahan limbah logam Aeramine Ltd, Gringgo Indonesia, serta PLN Nusa Power. Kolaborasi ini diharapkan mampu mempercepat pengembangan teknologi menuju tahap implementasi yang lebih luas.
Inovasi yang dikembangkan Prof. Doty juga memiliki relevansi kuat dengan agenda pembangunan berkelanjutan global atau Sustainable Development Goals (SDGs), khususnya tujuan ke-7 tentang Energi Bersih dan Terjangkau serta tujuan ke-9 mengenai Industri, Inovasi, dan Infrastruktur.
Melalui penelitian ini, Prof. Doty berharap konsep daur ulang berbasis ekonomi sirkular dapat semakin diperhatikan dan diterapkan secara luas. Dengan memanfaatkan limbah aluminium sebagai sumber energi hidrogen, Indonesia dinilai memiliki peluang besar untuk mengembangkan sistem energi yang lebih bersih, efisien, dan berkelanjutan sekaligus mengurangi beban limbah industri di masa depan. (ita)