Muhaimin Iqbal
Author

Hidrogen Regeneratif dari Teori Abad Terakhir

Advanced Renewable

Tue , 14 May 2024 12:12 WIB

Bahwa energi baru bisa dilahirkan kembali dari limbah penggunaan energy sebelumnya, ini bukan teori baru. Teorinya sudah dikembangkan oleh para ilmuwan dari beberapa abad silam. Dua yang kami eksplorasi adalah pertama Boudouard reaction, temuan ilmuwan Perancis abad 20, Octave Leopold Boudouard. Dan yang kedua temuan ilmuwan Italy abad 18 Felice Fontana yang disebut Water Gas Shift (WGS).

Yang kami lakukan kemudian mengintegrasikan dua teori dari dua ilmuwan tersebut, menjadi solusi energi bersih, khususnya produksi hydrogen yang murah dan sustainable seperti pada ilustrasi di bawah. Formula kedua teori tersebut sudah sering saya share, kali ini saya share contoh perhitungan pada mass and energy balance-nya.

Dengan teorinya Boudouard, bila kita reaksikan 214 kg arang (unsur C) dengan 786 kg emisi CO2, hasilnya berupa energi baru, yaitu gas CO sebesar 1,000 kg setara kandungan energi 10,000 MJ. Dari sisi masa, 1,000 kg MJ berasal dari masa C dan masa CO2. Tetapi dari sisi energi, 10,000 MJ adalah berasal dari energy yang dibawa oleh unsur C (6,500 MJ) dan energi yang ditambahkan dalam bentuk panas (3,500), karena Boudourad reaction bersifat endotermik - butuh panas.

Berdasarkan hukum kekekalan energi atau hukum termodinamika 1, energi tdak bisa diciptakan ataupun dimusnahkan, dia hanya berubah bentuk. Di Boudouard reaction , energi yang tersimpan di unsur C dan energi panas yang ditambahkan, berubah menjadi energi yang tersimpan dalam bentuk gas CO.

Bila energi yang tersimpan tersebut kita lanjutkan reaksinya dengan teorinya Felice Fontana yang disebut WGS tersebut di atas, hasilnya berupa gas hydrogen dan emisi CO2 yang jumlahnya dua kali lebih banyak dari CO2 yang digunakan sebagai inputan di reaksi pertama. Tambahan CO2 ini berasal dari unsur C yang bereaksi dengan oksigen.

Reaksi kedua WGS bersifat eksotermis, mengeluarkan panas, sehingga 10,000 MJ yang dibawa oleh gas CO ketika bereaksi dengan uap, berkurang sekitar 15%nya atau 1,500 MJ berupa energi eksotermis yang dihasilkan oleh reaksi WGS ini, dan hasil bersihnya berupa hydrogen murni yang membawa energi sebesar 8,500 MJ.

Kita bisa lihat dari dua reaksi tersebut, bahwa C yang semula hanya membawa 6,500 MJ menghasilkan produk akhir berupa H2 yang membawa 8,500 MJ. Memang butuh tambahan energi panas di reaksi pertama, pada reaktor Boudouard yang kami rancang seperti pada sketsa, sumber panas itu berasal dari sebagian kecil sampah yang kita korbankan untuk menjadi energi proses.

Selain H2, emisi yang keluar dari WGS berupa CO2 juga ditangkap kembali, sebagian bisa langsung menjadi inputan reaksi pertama - dari sinilah konsep regenerative hydrogen berasal, sedangkan sebagain lain bisa disimpan dalam bentuk adsorbate (CO2 yang melekat pada adsorbent), untuk menumbuhkan microalgae, atau digunakan untuk berbagai keperluan lainnya dalam konteks CCU - Carbon Capture and Utilization.