Teknologi Penangkapan dan Penyimpanan Karbon: Melindungi Bumi dan Meningkatkan Efisiensi Energi
Teknologi penangkapan dan penyimpanan karbon (CCS), juga dikenal sebagai sequestration, melibatkan penangkapan, transportasi, injeksi, dan penahanan CO2 dalam struktur geologis seperti reservoar minyak dan gas yang telah habis, akuifer salin darat dan laut yang terletak dalam kerak bumi, gua garam, atau lapisan batubara yang tidak dapat ditambang. Pendekatan ini tidak hanya digunakan untuk meningkatkan produksi dari operasi minyak dan gas yang ada, tetapi juga sebagai sarana untuk mengurangi emisi gas rumah kaca (GHG).
CCS menyediakan alternatif tambahan dalam pemanfaatan energi berbasis bahan bakar fosil, sambil memberikan waktu transisi tambahan bagi sistem energi untuk bergerak menuju bahan bakar dengan karbon yang dikurangi atau nol karbon, seperti energi terbarukan. Beberapa manfaat ekonomi dan sosial CCS antara lain: pengurangan emisi CO2 ke atmosfer sehingga potensial mengurangi perubahan iklim berbahaya, inovasi dan akses ke teknologi terbaru, penciptaan lapangan kerja, pembangunan ekonomi yang berkelanjutan, aliran pendapatan sekunder dari konversi emisi GHG menjadi komoditas perdagangan, pengurangan polusi udara, serta peluang pemulihan minyak dan gas yang ditingkatkan.
Ada beberapa tantangan dalam penerapan CCS, antara lain mengurangi biaya penangkapan dan meningkatkan skala proses, mengidentifikasi dampak lingkungan, menentukan implikasi peningkatan tekanan dalam formasi penyimpanan, mengelola air terdesak selama injeksi skala besar, memprediksi migrasi pluma CO2, mempercayai pemilihan lokasi, mengembangkan strategi pemantauan hemat biaya, melibatkan industri keuangan dan asuransi, kepastian regulasi dan politik, melatih tenaga kerja, serta meningkatkan kesadaran dan penerimaan publik.
Aplikasi dan Komponen Sistem CCS
Teknologi CCS dapat diterapkan pada proses dengan emisi skala besar, termasuk pembangkit listrik batu bara dan gas, pengolahan gas alam, produksi pupuk, serta pembuatan bahan baku industri seperti besi dan baja, semen, dan pulp serta kertas. Penerapan CCS pada proses-proses ini dapat memainkan peran utama dalam mengurangi emisi GHG. Teknologi pemisahan dan penangkapan karbon telah beroperasi dalam skala besar di industri gas alam dan pupuk selama beberapa dekade. Sistem CCS terdiri dari empat komponen utama: penangkapan, transportasi, injeksi, dan pemantauan.
Penangkapan adalah pemisahan CO2 dari aliran emisi dan kompresinya menjadi keadaan cair atau superkritik. Konsentrasi CO2 yang dihasilkan biasanya lebih dari 99 persen. Transportasi terdiri dari pengiriman CO2 dari sumber ke reservoar penyimpanan, biasanya melalui pipa setelah dikeringkan dan dikompresi. Injeksi adalah penyerapan CO2 ke dalam reservoar penyimpanan bawah tanah yang bergantung pada formasi geologis. Setelah diinjeksikan, lokasi penyimpanan harus dipantau untuk memastikan CO2 tetap berada di reservoar selama berabad-abad.
Teknologi Penangkapan CO2
CO2 dapat ditangkap dari sumber emisi stasioner besar seperti fasilitas gas alam, pembangkit listrik bahan bakar fosil, pabrik besi dan baja, pabrik semen, dan pabrik kimia. Komponen penangkapan adalah langkah yang paling mahal dan hampir sepenuhnya bergantung pada teknologi. Teknologi pemisahan utama meliputi absorpsi cair, adsorpsi padat, dan pemisahan membran. Teknologi lain termasuk looping kimia, pemisahan kriogenik, dan proses padat regenerasi kering.
Teknologi penangkapan dari penggunaan bahan bakar fosil dibagi menjadi penangkapan pasca pembakaran dari gas buang, penangkapan pra pembakaran dari syngas, dan pembakaran oksigen melalui pembakaran langsung bahan bakar dengan oksigen. Sebagian besar proses pembakaran saat ini menggunakan udara dan menghasilkan gas buang dengan konsentrasi CO2 rendah, sehingga lebih cocok untuk teknologi penangkapan pasca pembakaran.
Penangkapan Pasca Pembakaran dan Pra Pembakaran
Penangkapan pasca pembakaran ditambahkan di bagian belakang pabrik setelah sistem kontrol polusi. Proses absorpsi kimia menggunakan larutan amina seperti mono-ethanol-amine (MEA) untuk menyerap CO2. MEA adalah pelarut tradisional yang murah dan bekerja pada tekanan rendah, namun memiliki kelemahan seperti panas reaksi tinggi, daya serap terbatas, dan masalah korosi. Amina sekunder dan tersier menawarkan variasi dalam kebutuhan panas regenerasi dan tingkat korosi.
Absorpsi fisik berdasarkan Hukum Henry cocok untuk CO2 pada tekanan parsial tinggi dan suhu rendah. Adsorpsi fisik padat menggunakan adsorben seperti zeolit, karbon, dan kerangka logam organik (MOF) untuk menarik CO2 dari campuran gas. Proses ini dapat dilakukan melalui pressure swing adsorption (PSA) atau varian lainnya.
Teknologi penangkapan pra pembakaran melibatkan penghapusan CO2 dalam pengolahan upstream bahan bakar fosil sebelum pembakaran. Bahan bakar dikonversi menjadi syngas melalui gasifikasi, kemudian diproses untuk menghasilkan H2, daya listrik terintegrasi, atau poligenerasi. Keuntungannya meliputi konsentrasi CO2 yang lebih tinggi yang mengurangi biaya penangkapan, emisi SOx dan NOx yang lebih rendah, serta penggunaan berbagai bahan bakar hidrokarbon sebagai umpan.
Pembakaran Oksigen
Pembakaran oksigen membakar bahan bakar dalam O2 murni bukan udara, sehingga buang gas terutama terdiri dari air dan CO2 tanpa nitrogen. CO2 dengan kehalusan tinggi dapat dipulihkan melalui kondensasi air. Manfaat utamanya adalah aliran CO2 sangat murni yang lebih mudah difilter, pengurangan pembentukan NOx, dan penurunan ukuran serta biaya modal peralatan pabrik. Namun, tantangannya adalah biaya modal tinggi karena kebutuhan O2 dan kebutuhan daya listrik besar untuk unit pemisahan udara kriogenik.
