Pemerintah menginginkan pendapatan pajak. Pengemudi menginginkan mil yang murah. Hasilnya? Perjuangan keras untuk menemukan sumber energi selain bensin. Selama bertahun-tahun, industri ini terombang-ambing antara janji palsu dan janji kosong. Hidrogen? Masih menunggu infrastruktur. Kepadatan baterai? Membaik, namun lambat. Namun, pesaing terbarunya bukanlah unsur baru atau senyawa kimia kompleks. Itu adalah hal yang sedang kami coba hilangkan. Karbon dioksida.
Bisakah kita mengubah gas buang menjadi energi?
Kedengarannya seperti alkimia fiksi ilmiah. Ambil contoh gas rumah kaca yang menghangatkan bumi, pisahkan, dan ubah menjadi bahan bakar cair. Beberapa perusahaan saat ini berlomba untuk mewujudkan bahan bakar CO2 menjadi kenyataan komersial. Mereka tidak hanya membicarakannya lagi. Mereka sedang membangun pilot. Logikanya menggoda. Jika Anda dapat menangkap karbon yang dikeluarkan oleh satu mesin dan mengubahnya menjadi bahan bakar untuk mesin lainnya, Anda menciptakan siklus tertutup. Pada dasarnya, ekonomi karbon sirkular. Tidak ada bahan bakar fosil baru yang perlu dibor. Baru saja didaur ulang.
Tapi iblis ada dalam chemistry. Dan perekonomian.
Biaya energi untuk mengubah udara menjadi bahan bakar
Prosesnya umumnya melibatkan penangkapan CO2 dari emisi industri atau bahkan langsung dari atmosfer. Maka Anda membutuhkan hidrogen. Bukan sembarang hidrogen, tapi hidrogen hijau—diproduksi melalui elektrolisis menggunakan listrik terbarukan. Anda menghancurkan CO2 dan H2 bersama-sama di bawah tekanan dan panas tinggi, menggunakan katalis khusus. Hasilnya? Bahan bakar sintetis, sering disebut e-fuel atau power-to-liquid (PtL).
Tangkapannya? Dibutuhkan energi yang sangat besar untuk mewujudkannya. Elektrolisis tidak efisien. Kompresi membutuhkan banyak energi. Proses konversi kehilangan sebagian besar energi terbarukan yang asli. Jadi, meskipun bahan bakarnya netral karbon ketika dibakar, rantai produksinya jauh dari itu. Kecuali Anda memiliki kelebihan tenaga angin atau surya dalam jumlah yang tidak masuk akal, perhitungannya akan menjadi buruk dengan cepat.
Kenapa tiba-tiba tertarik?
Kenapa sekarang? Karena mesin pembakaran internal tidak mati dengan tenang. Larangan Uni Eropa terhadap mobil ICE baru pada tahun 2035 telah memicu kepanikan di kalangan produsen lama. Porsche sudah banyak berinvestasi pada bahan bakar elektronik. Mereka berpendapat bahwa meskipun mobil baru harus berbahan bakar listrik, miliaran kendaraan ICE yang ada di jalan memerlukan pengganti bensin. Diesel, bahan bakar jet, bahan bakar laut—semuanya membutuhkan alternatif. Bahan bakar yang berasal dari CO2 menawarkan sebuah jembatan. Sebuah cara untuk menjaga mesin tetap berjalan tanpa menambahkan karbon baru ke atmosfer.
Tapi apakah lebih murah? Belum. Biaya produksi tinggi. Infrastruktur untuk mendistribusikan bahan bakar sintetis ini belum tersedia dalam skala besar. Dan kesenjangan efisiensi masih menjadi masalah yang mencolok. Motor listrik kira-kira memiliki efisiensi 77-90% dari jaringan ke roda. Mesin bahan bakar elektronik? Mungkin 30-40%. Anda membuang separuh energi Anda hanya untuk membakarnya.
Pertanyaan sebenarnya bukan apakah ini berhasil, tapi apakah itu penting
Teknologinya berhasil. Kami sudah mengetahui hal ini selama beberapa dekade. Proses Haber-Bosch melakukan hal serupa dengan amonia pada abad ke-20. Proses Fischer-Tropsch mengubah batubara menjadi bahan bakar cair, yang banyak digunakan di Afrika Selatan. Saat ini, kita hanya menukar batu bara dengan CO2 yang ditangkap dan hidrogen ramah lingkungan.
Hambatannya bukanlah sains. Ini skalanya. Bisakah kita menghasilkan cukup hidrogen hijau
Realitas Ekonomi Bahan Bakar Karbon
Byron Elton tidak sekedar menjual mimpi. Dia menunjuk pada usaha patungan senilai $10 miliar antara Louisiana dan Sasol, raksasa energi Afrika Selatan, untuk membangun pabrik Gas-to-Liquid (GTL) besar-besaran di dekat Danau Charles. Tujuannya? Untuk membuktikan bahwa kendaraan berbahan bakar CO2 bukan sekadar keingintahuan laboratorium. Mereka datang. Cepat.
Perusahaan Elton, Carbon Sciences, memiliki proses yang mengubah CO2, metana, dan katalis menjadi syngas. Syngas ini menjadi diesel bersih. Nanti, bahan bakar jet. Lalu bensin. Tidak ada pertukaran mesin. Tidak ada retrofit. Cukup pompa dan pergi.
Proses Fischer-Tropsch di balik hal ini bukanlah hal baru. Ini menjadi bahan bakar tank di Perang Dunia II. Namun harganya selalu terlalu mahal untuk bersaing dengan minyak mentah. Elton mengklaim hal itu telah berubah. Teknologinya diduga membuatnya dapat dijalankan. Dan bersih. Dia berpendapat kita tidak hanya menghasilkan bahan bakar. Kami sedang membersihkan atmosfer.
Tapi tidak semua orang membelinya.
Pihak oposisi tidak menyangkal adanya chemistry. Mereka menyangkal ilmu ekonomi. Membuat bahan bakar dari CO2 itu mahal. Itu tidak efisien. Masukan energi yang dibutuhkan untuk menangkap dan mengubah karbon sering kali melebihi keluaran energi dari tetesan terakhir.
Jadi apa yang kita dapatkan? Luka bakar yang lebih bersih. Jejak yang lebih kecil. Namun dengan harga yang lebih tinggi. Dan efisiensi yang lebih rendah.
Apakah kita benar-benar menyelesaikan masalah iklim? Atau sekadar mencari cara mengemudi yang lebih mahal?
Perdagangan Buruk untuk Kurang Buruk
Perdebatannya bukan tentang fisika. Ini tentang pragmatisme.
Jika Anda adalah pembuat kebijakan yang ingin memenuhi target emisi agresif, kendaraan berbahan bakar CO2 menawarkan cara yang tepat. Anda menangkap limbahnya. Anda mengubahnya menjadi energi. Anda mengulanginya. Itu melingkar. Itu seksi.
Namun jika Anda seorang insinyur atau konsumen, perhitungannya menjadi buruk. LCA (Life Cycle Assessment) menceritakan kisah yang berbeda. Infrastruktur untuk GTL bersifat padat modal. Kepadatan energinya bagus, namun tidak cukup untuk mengimbangi biaya ekstraksi.
Beberapa orang berpendapat bahwa kita menukar udara buruk minyak bumi dengan keekonomian bahan bakar sintetis yang buruk. Ini adalah keuntungan bersih dalam kemurnian. Kerugian bersih dalam keterjangkauan.
Elton mengatakan biayanya akan turun. Sasol mengatakan volume akan membenarkan harga. Pemerintah negara bagian Louisiana mengatakan pekerjaan tersebut membenarkan risiko yang ada.
Namun pihak yang skeptis masih ada. Mereka melihat solusi mencari masalah. Atau masalah yang sudah dapat diatasi dengan baterai dan energi terbarukan.
Mengapa menginvestasikan miliaran dolar pada pabrik kimia yang kompleks jika Anda bisa melistriki jaringan listrik?
Jawabannya tergantung pada apa yang lebih Anda hargai. Pengurangan segera emisi knalpot? Atau efisiensi sistemik jangka panjang?
Tidak ada jawaban yang mudah. Hanya sebuah pilihan antara dua masa depan yang tidak sempurna. Yang satu membakar kotoran. Yang lainnya membakar uang. Keduanya membakar karbon.
Bahan bakarnya sudah siap. Pertanyaannya adalah apakah ada orang yang mau membayarnya.
Termodinamika Daur Ulang Karbon
Kehebohan seputar penangkapan CO2 untuk menghasilkan bahan bakar sintetis terdengar asing bagi Ozzie Zehner. Sebagai profesor tamu di UC-Berkeley dan penulis buku yang akan terbit Green Illusions (Bison Books, 2012), Zehner melihat adanya persamaan langsung dengan booming sel bahan bakar hidrogen yang gagal beberapa tahun yang lalu. Era tersebut menjanjikan masa depan yang bersih berkat kelebihan energi matahari yang digunakan untuk memecah air menjadi hidrogen. Tangkapannya? Penghitungan energi tidak pernah bertambah. Anda harus memompa lebih banyak tenaga ke dalam proses elektrolisis daripada yang pernah Anda dapatkan dari sel bahan bakar.
Ini seperti menjalankan mesin pencetak uang seharga $23 untuk mencetak uang kertas $20. Anda benar-benar mengeluarkan nilai untuk menciptakan nilai, dengan kerugian bersih.
Zehner berpendapat bahwa menciptakan bahan bakar sintetis dari karbon dioksida juga memberikan hukuman yang sama. Para pendukungnya mengklaim proses ini dapat menyimpan panas atau listrik dalam bentuk cair yang dapat dikirim untuk digunakan nanti. Secara teknis hal itu benar. Namun inilah kenyataan pahit yang ditekankan Zehner: CO2 bukanlah bahan bakar. Ini adalah produk limbah. Gas tersebut harus dimurnikan secara kimiawi menjadi sesuatu yang mudah terbakar, seperti metana, yang merupakan komponen utama gas alam.
Penghalangnya adalah termodinamika. Secara khusus, reaksi endotermik diperlukan untuk mengikat karbon dan hidrogen. Anda harus menyuntikkan panas dan energi yang signifikan untuk menggerakkan reaksi. Anda mungkin mendapatkan bahan bakar keluar, tetapi Anda tidak akan pernah mendapatkan semua masukan energi itu kembali.
“Sampai mereka menemukan cara untuk mengubah hukum termodinamika,” kata Zehner, “kita terjebak dengan apa yang kita miliki.”
Jadi mengapa harus melakukan omong kosong yang rumit dan boros energi? Zehner menunjukkan bahwa jauh lebih mudah dan murah untuk mengekstraksi sumber daya gas alam yang ada. Kita sudah mempunyai cadangan metana dalam jumlah besar di dalam tanah. Mengapa harus mengeluarkan CO2 dari atmosfer, mencampurnya dengan hidrogen, menerapkan panas yang hebat, dan kemudian mengekstraksi metana yang dihasilkan? Tidak ada pemain industri yang melakukan hal tersebut. Perekonomian tidak akan berjalan jika Anda memiliki persediaan produk jadi.
Lalu ada argumen kebersihan. Para pendukung berpendapat bahwa bahan bakar sintetis lebih bersih daripada bahan bakar fosil. Menurut definisinya, sebenarnya tidak demikian. Anda membutuhkan energi untuk membuat atau mereformasi bahan bakar. Jika energi tersebut berasal dari tenaga nuklir untuk mendapatkan volume yang cukup untuk proses konversi, Anda akan dihadapkan pada pertanyaan politik: Apakah nuklir sebenarnya lebih bersih daripada menggali bahan bakar fosil? Jawabannya tergantung pada siapa Anda bertanya.
Mengapa Karbon Menjadi Bahan Bakar Menyedot Energi
Masalah inti dari bahan bakar sintetis adalah penalti energi. Untuk mengubah CO2 menjadi bahan bakar yang dapat digunakan seperti metana, Anda memerlukan reaksi endotermik. Ini berarti Anda harus menyediakan panas dan energi eksternal untuk mendorong perubahan kimia. Anda mendapatkan kembali sejumlah energi dari bahan bakar yang dihasilkan, namun tidak semuanya. Seperti yang dicatat Zehner, sampai seseorang menemukan cara untuk mengubah hukum termodinamika, kita terjebak pada realitas fisik berupa hilangnya energi.
Zehner membandingkan hal ini dengan mimpi hidrogen yang gagal. Sel bahan bakar hidrogen seharusnya menggunakan kelebihan tenaga angin matahari untuk menghasilkan hidrogen. Masalahnya? Dibutuhkan lebih banyak energi untuk menghasilkan hidrogen daripada energi yang dihasilkannya. Ini seperti memiliki mesin yang menghasilkan uang kertas $20, tetapi biaya pembuatannya adalah $23.
Zehner berpendapat bahwa menciptakan bahan bakar CO2 sama intensifnya dengan energi
Kesetaraan yang Salah dalam Advokasi Mobil Ramah Lingkungan
Kesimpulan Zehner terdengar keras. Dia berpendapat bahwa kita hanya menukar satu masalah dengan masalah lainnya. “Tidak dapat diterima jika dokter mempromosikan rokok rendah tar,” ujarnya. “Mengapa para aktivis lingkungan hidup harus mempromosikan mobil berbahan bakar alternatif?”
Kedengarannya tajam. Ini berperan baik dalam perdebatan. Namun apakah hal ini berlaku jika Anda melihat mekanisme sebenarnya dari situasi tersebut? Analogi rokok rendah tar mengabaikan perbedaan mendasar antara produk yang secara inheren beracun dan teknologi yang tidak terlalu berbahaya dibandingkan pendahulunya.
Pertanyaan yang masih ada bukan hanya retoris. Ini praktis. Apakah alternatif “tar yang lebih rendah” merupakan solusi yang layak bagi lingkungan? Atau kita hanya memoles krom pada kapal yang tenggelam? Perdebatan mengenai apakah bahan bakar alternatif benar-benar merupakan solusi atau gangguan pemasaran masih terbuka lebar.
