Muhaimin Iqbal
Author

Carbon Capture Fuel Cells (CCFC) for Energy and Water

Advanced Renewable

Mon , 13 Nov 2023 23:37 WIB

Selain penangkapan carbon yang sederhana dengan menggunakan reactant dan adsorbent yang videonya sudah saya unggah sebelumnya di sini (https://lnkd.in/gQ6jy2DT ), kami di Advanced Renewable Organization (ARO) juga merancang penangkapan carbon dengan teknologi yang canggih, state of the art untuk saat ini yaitu teknologi fuel cells.

Dengan mengadopsi teknologi Solid Oxide Fuel Cells (SOFC) yang beroperasi pada suhu tinggi ( kisaran 600-800 derajat Celsius), secara khusus teknologi Molten Carbonate Fuel Cells (MCFC) yang menggunakan electrolyte dari kombinasi alkali carbonates, maka kita bisa merubah teknologi yang semula hanya berfungsi untuk menghasilkan listrik ini - kina menjadi teknologi yang berdaya guna lipat ganda, menghasilkan listrik, air dan menangkap CO2 sekaligus.

Secara ringkas cara kerjanya saya jelaskan dalam sketsa di bawah ini. Sebagaimana fuel cells standar, inputan bahan bakar di kutub anoda dari fuel cells ini adalah hydrogen yang bisa diperoleh dari biomassa maupun elektrolisa air menggunakan Waste Heat Gas Turbine (WHGT) generator yang sudah saya unggah sebelumnya.

Bedanya dengan fuel cells pada umunya, CCFC ini di kutub katoda-nya menerima dua inputan, yaitu O2 dari udara dan CO2 dari sumber emisi yang hendak kita tangkap CO2-nya. Pada suhu aktivasi tersebut di atas hydrogen akan melepas elektronnya - dan elektron yang bergerak keluar dari kutub anoda menuju kutub katoda inilah yang menjadi aliran listrik.

Di kutub katoda elektron ini akan bertemu dengan O2 dan CO2 membentuk carbonate ion (CO3(2-)). Carbonate ion ini kemudian menyebrang dari katoda menuju anoda melalui electrolyte, dan di anoda bertemu H2 akan menghasilkan air, CO2 dan 2 elektron lagi. Begitu seterusnya sistem ini akan menghasilkan listrik, sedangkan limbahnya air dan CO2.

Memisahkan air dan CO2 adalah mudah karena air berupa cairan pada suhu ruangan sedangkan CO2 berupa gas. Air-nya dikumpulkan menjadi sumber mata air baru, sedangkan CO2-nya ditangkap kembali. Hasil tangkapan CO2 ini sebagian diputar kembali bersama CO2 baru dari sumber emisi, sebagian lain bisa juga diproses melalui apa yang disebut Reverse Water Gas Shift (RWGS).

Hasil dari RWGS ini CO dan air lagi, airnya ditambahkan kembali ke sumber mata air baru di atas, sedangkan CO-nya direaksikan dengan H2 dari sumber yang juga sudah disebutkan di atas, menjadi syngas yang selanjutnya dapat diproses lagi untuk menjadi berbagai bahan bakar cair baru, dari kelompok hydrocarbon seperti diesel, jet-fuel dan bensin, ataupun dari kelompok oxygenates seperti DME, methanol dan ethanol.

Big picture-nya adalah CO2 itu jelas bisa ditangkap dan dimanfaatkan untuk memenuhi kebutuhan dasar utama kita yaitu energi dan air. Dari satu sumber masalah, hadir dua solusi. "Maka sesungguhnya bersama kesulitan itu ada kemudahan, sungguh bersama kesulitan itu ada kemudahan" (QS 94:5-6).