Mencapai Keberlanjutan dengan Penangkapan, Pemanfaatan, dan Penyimpanan Karbon (CCUS)

Asia mengalami April terpanas pada tahun 2022 ini. Pada bulan Juli, gelombang panas di musim panas melanda Eropa dengan banyak perhatian terpusat pada Inggris. Saat pemanasan global mempercepat pencairan gunung es di Kutub Utara dan Antartika, kenaikan permukaan laut merupakan ancaman lingkungan bagi wilayah pesisir dan pulau-pulau di Asia. Kedua ancaman ini akan makin berdampak pada perekonomian Asia, seiring dengan meningkatnya kebutuhan listrik untuk mendukung kebutuhan AC, serta biaya infrastruktur untuk melindungi kota-kota pesisir, dan kawasan pertanian.

Sebagai metode penting dalam mencapai hingga 20% dari pengurangan karbon yang diperlukan secara global, carbon capture (penangkapan karbon) dapat dilakukan dengan dua pendekatan. Pertama, penangkapan karbon pada sumbernya dengan menghilangkan CO2 melalui proses pengolahan kimia, dari pembangkit listrik dan gas buang. Sementara, penangkapan karbon dari udara langsung (DAC) menghilangkan CO2 yang ada di atmosfer dengan memindahkan udara dalam jumlah besar melalui sistem pemisahan. Di kedua pendekatan tersebut, karbon harus disimpan melalui penangkapan dan penyimpanan karbon (CCS); atau dimanfaatkan melalui penangkapan dan pemanfaatan karbon (CCU).

Baca Juga: PLN Klaim Berhasil Reduksi 32 Metrik Ton Emisi Karbon pada 2022

Dalam kedua pendekatan, energi yang cukup besar (biasanya terbarukan) diperlukan untuk mencapai hasil penangkapan karbon. Oleh karena itu, solusi teknologi digital sangat penting dalam mengoptimalkan dan meningkatkan ekonomi CCS dan CCUS.

Keharusan ekonomi yang mendorong

Mitigasi karbon menjadi perhatian utama bagi perusahaan energi, seperti Petronas, Pertamina, PTT, Sinopec, dan sebagian besar pemain energi utama Asia lainnya, yang telah mengumumkan target keberlanjutan. Pemangku kepentingan utama juga telah menyuarakan urgensi untuk mencapai emisi nol karbon bersih. Aturan pengungkapan SEC yang diusulkan tentang risiko perubahan iklim untuk perusahaan publik Amerika Serikat, persyaratan Kesepakatan Hijau Eropa yang ketat untuk pengurangan emisi, dan tuntutan dari komunitas investasi, dan pelobi lingkungan untuk pelaporan yang dapat diaudit makin mempercepat penyebab ini.

Faktor ekonomi utama terletak pada penetapan harga pajak karbon, kredit karbon, dan penggantian kerugian karbon. Penetapan harga ini mematok penghapusan karbon dioksida dari emisi yang ditangkap dan disimpan–di Eropa, sekitar US$75 per ton CO2 dan khususnya, pajak karbon juga naik. Baru-baru ini, kesepakatan kredit karbon yang disepakati, oleh Airbus, Microsoft, dan lainnya telah mengubah arah untuk mematok harga CO2 yang dikeluarkan dari udara dan disimpan dengan aman–lebih dari US$100 per ton. Tingkat penetapan harga ini membuat proyek menarik.

Inovasi tingkat lanjut dapat mengurangi biaya penangkapan karbon. Penangkapan karbon diperlukan untuk mencapai komitmen sementara dunia bertransisi ke sumber energi bebas karbon. Namun, teknologi penangkapan langsung dari udara/direct air capture (DAC) muncul sebagai solusi jangka panjang untuk menghilangkan peningkatan kadar CO2 yang terakumulasi di atmosfer saat ini. DAC membantu perusahaan yang tertinggal di area dekarbonisasi menangani emisi yang sulit dikurangi dari industri seperti baja, semen, transportasi udara, dan pertanian, yang karena ketergantungan industri ini pada panas tinggi (misalnya dalam peleburan baja) atau kebutuhan bahan bakar terkonsentrasi (transportasi udara).

Terobosan besar telah dibuat dalam penangkapan karbon dari udara langsung. Konsumsi energi adalah tantangan ekonomi terbesar. Seorang penemu yang diakui di bidang DAC, Bill Gross, CEO Heliogen dan pendiri Carbon Capture Inc., menggabungkan efisiensi terobosan dalam tenaga surya dengan konsep penangkapan udara langsung baru—memanfaatkan perangkat lunak pemodelan proses—untuk mengubungkan teknologi surya lebih dekat dengan penangkapan udara langsung, meningkatkan ekonomi secara keseluruhan.

Juga karena penangkapan udara langsung menghilangkan CO2 dari udara pada konsentrasi yang jauh lebih rendah, proses ini membutuhkan zat penghilang yang lebih efektif, seperti zeolite, dan pelarut cair dan padat. Perangkat lunak pemodelan rekayasa serentak membantu penemu seperti Bill Gross dan Carbon Engineering Inc. (dan mitra mereka 1PointFive) mengevaluasi ribuan alternatif proses, dan kemudian mensimulasikan peningkatan untuk memahami dampak antara modal dan biaya operasi, memilih desain, dan bergerak cepat ke dalam implementasi.

Baca Juga: Kurangi Emisi Karbon, PLN Gunakan Biomasa pada PLTU

Penangkapan dan Penyimpanan Karbon (CCS)

Teknologi digital sudah banyak digunakan dalam penangkapan karbon untuk mengoptimalkan desain dan pengoperasian sistem penangkapan. Technology Center Mongstad (TCM), salah satu pusat pengujian dan inovasi terbesar untuk penangkapan karbon, telah membangun platform pengumpulan dan pemodelan data terintegrasi, berdasarkan solusi pemodelan canggih AspenTech, untuk memahami detail utama tentang bagaimana kinerja sistem penangkapan di tingkat pelarut.

Wawasan yang diberikan dapat mencakup degradasi pelarut dan reklamasi, opsi pengurangan emisi, termasuk pengkontrolan temperatur proses dan pemilihan lokasi dalam aliran emisi untuk menghilangkan karbon. TCM sekarang memeriksa penggunaan model yang sama dengan pelatihan operator untuk sistem penangkapan karbon. Aplikasi pelatihan kembar digital virtual seperti ini sangat penting mengingat skala dan kecepatan sistem penangkapan karbon yang diprojesikan dalam ekonomi dunia.

Proyek penangkapan karbon paling awal yang mencapai manfaat ekonomi positif adalah proyek di mana CO2 disuntikkan ke dalam reservoir produksi untuk peningkatan pengambilan minyak/ enahanced oil recovery (EOR). Proyek-proyek tersebut telah dilaksanakan secara efektif oleh beberapa perusahaan. Kinder Morgan memanfaatkan inovasi perangkat lunak untuk menciptakan alur kerja terintegrasi guna mengoptimalkan penempatan sumur, mengoptimalkan produksi, mencapai hasil produksi yang lebih tinggi, dan menjaga CO2 tetap berada di dalam reservoir.

Pada tahap pendanaan, perusahaan dapat memanfaatkan simulasi, dan alat pemodelan ekonomi, untuk mengoptimalkan desain dan pemilihan teknologi dengan cepat agar sesuai dengan sistem pemrosesan, dengan penyimpanan target. Setelah itu, pada tahap implementasi, kedua alat dapat dioptimalkan bersama, menggunakan reduced order model (ROM) dan AI untuk mencapai rencana eksekusi yang paling aman dan efektif. Dalam jangka panjang, selama pengoperasian sistem manajemen karbon, teknologi digital sangat penting untuk memungkinkan audit kinerja aset CCS yang andal dan transparan.

CCUS dan solusi jangka panjang

Perspektif Teknologi Energi Badan Energi Internasional (IEA) 2020 mewakili sudut pandang umum bahwa CCUS hampir dipastikan akan memainkan peran kunci dalam pengurangan emisi gas rumah kaca (GRK), dan transisi energi global. CCUS sudah dipasang di pembangkit listrik dan industri yang ada untuk mengatasi emisi karbon dioksida, menyediakan jalan, dan mendukung peningkatan cepat untuk produksi hidrogen "biru" rendah karbon. Ini adalah pendekatan saat ini yang paling efektif untuk beberapa emisi yang menantang di industri berat, seperti produksi semen, dan baja.

Adair Turner, Ketua, Komisi Transisi Energi menduga, "Sebagai teknologi rendah karbon, tetapi bukan nol-karbon, CCUS memiliki peran pelengkap dalam dekarbonisasi di samping elektrifikasi bersih besar-besaran, hidrogen, dan sumber daya hayati berkelanjutan. Tindakan kolektif oleh pemerintah, perusahaan, dan investor diperlukan sekarang untuk memastikan bahwa CCUS dapat meningkatkan dan memainkan peran penting tetapi terbatas ini dalam dekarbonisasi industri dan memberikan beberapa penghilangan karbon yang penting untuk menjaga agar 1,5 derajat Celcius tetap hidup."

Baca Juga: Menteri Energi G20 Harapkan Percepatan Transisi Energi Jadi Komitmen Bersama di KTT Bali

EIA Amerika Serikat memproyeksikan bahwa permintaan energi global akan meningkat 50% mulai sekaranga ini hingga 2050. Hal ini sebagian disebabkan oleh peningkatan kelas menengah di negara-negara berkembang, yang didorong oleh peningkatan populasi global. Peningkatan fokus industri pada efisiensi energi dapat mengurangi percepatan peningkatan energi, tetapi pendorong pertumbuhan mendasar tetap ada. Meningkatnya kebutuhan energi global akan mempercepat kebutuhan akan cara yang lebih efektif dan berkelanjutan untuk menyalurkan energi ini ke semua konsumen–mulai dari industri, mobilitas, hingga penggunaan domestik.

Pergeseran ke energi terbarukan dan peningkatan terkait elektrifikasi adalah tren penting yang terus berlanjut. Sementara, perusahaan industri melihat bahan bakar fosil proyek, sebagai sumber energi yang sangat signifikan selama empat puluh tahun ke depan, diperlukan kemajuan pesat dalam meningkatkan kapasitas dunia untuk melaksanakan proyek penangkapan karbon secara ekonomis.

Penulis: Ron Beck Senior Director (Industry Marketing) dan Fauzi Djauhari (Senior Principal Solution Consultant, Aspen Technology, Inc.)