Potensi Graphene-material di Indonesia, Batubara dan Biomassa

Indonesia punya  potensi Graphene-material penunjang beragam industri. Badan Riset dan Inovasi Nasional (BRIN) bekerja sama dengan PT Graphene Nanomaterials Consulting sedang mengembangkan batubara dan biomassa menjadi turunan Graphene yang sangat mahal itu.   

Penulis: Dr.-Ing. Pudji Untoro*   Editor: Rayendra L Toruan

mmINDUSTRI.co.id – Sejumlah (sumber):  Sumber daya dan potensi Graphene-material di Indonesia masih terbatas. 

Akan tetapi, menurut nationalgeographic.grid.id dan bbc.com,  Indonesia memiliki potensi yang besar dalam pengembangan potensi Graphene-material. 

Menurut laman MDPI,  kegiatan penelitian Graphene-material semakin  meningkat yang terpusat di Pulau Jawa. Maklum, kantor Badan Riset dan Inovasi Nasional (BRIN) dan perusahaaan berlikasi di Pulau Jawa. 

Selain itu, laporan tersebut itu menjelaskan bahwa sebagian besar universitas yang memiliki otoritas untuk menganggarkan sendiri anggaran dapat memberikan kontribusi signifikan pada penelitian Graphene-material dengan teknologi canggih.

Smentara, graphene-info.com melaporkan bahwa  Graphene-material memiliki banyak aplikasi yang demikian prospek. Beberapa aplikasi Graphene-material yang telah diungkapkan oleh para peneliti yang dijelaskan berikut:

Penggunaan dalam pelbagai aplikasi

Sebagai penguat material: Graphene-material adalah material yang terkuat dan dapat digunakan untuk meningkatkan kekuatan material (bahan)  lain. 

Hasil-hasil penelitian menunjukkan bahwa menambahkan sedikit Graphene-material ke plastik, logam, atau material lainnya maka material-material tersebut akan meningkat jauh lebih kuat meski sangat ringan.

Kita dapat menggunakan jumlah material yang lebih sedikit untuk mencapai kekuatan yang sama. Material komposit yang ditingkatkan dengan Graphene-material seperti ini dapat digunakan di berbagai industri seperti dirgantara, bahan bangunan, perangkat seluler, dan banyak lagi.

Sebagai aplikasi termal: Graphene-material adalah konduktor panas terbaik yang ditemukan hingga saat ini. Oleh karena Graphene-material kuat dan ringan, maka bahan ini sangat baik untuk membuat solusi penyebaran panas, seperti heatsink atau film disipasi panas. 

Bahan ini juga berguna dalam mikroelektronik misalnya untuk membuat pencahayaan LED lebih efisien dan tahan lama—termasuk dalam aplikasi yang lebih besar seperti foil termal untuk perangkat seluler.

Sebagai penyimpanan energi: Graphene-material merupakan material  yang paling dan memiliki rasio luas permukaan terhadap volume yang sangat tinggi. 

Hal itu menjadikan potensi Graphene-material sebagai bahan yang sangat menjanjikan untuk digunakan dalam baterai dan superkapasitor. 

Potensi Graphene-material memungkinkan baterai dan superkapasitor (dan bahkan sel bahan bakar) yang dapat menyimpan lebih banyak energi dan mengisi daya lebih cepat.

Sebagai aplikasi lainnya: Potensi Graphene-material juga berguna dalam pelapis anti-korosi dan cat, sensor yang efisien dan akurat, elektronik yang lebih cepat dan efisien, tampilan fleksibel, panel surya yang efisien, sekuensing DNA yang lebih cepat, pengiriman obat-obatan, dan lain-lain.

Bagaimana pembangannya di Indonesia? 

Sejak tahun 2020, (lihat gambar di atas), PT Graphene Nanomaterials Consulting atau G’NomaC bekerja sama dengan Pusat Fisika LIPI dan saat ini berlanjut dengan Pusat Material Maju (PRMM), Badan Riset dan Inovasi Nasional (BRIN).

Kerja sama dengan PRMM-BRIN, merupakan pengembangan dan telah mempatenkan dengan nomer paten pending P00202205341/DitJen HaKI/KemenHumKam, tanggal  11 Mei 2022. 

Dengan hasil tersebut telah mulai diproduksi juga untuk micro factory scale up untuk dapat diaplikasikan diberbagai bidang di Indonesia.

Dari bahan baku serat kelapa seperti pada gambar kanan di atas melalui proses thermal maupun plasma dan ultrasonik dapat dihasilkan GO maupun rGO yang telah diuji di BRIN dan PT CMiM. Hasil uji memenuhi syarat untuk dapat diaplikasikan lebih lanjut. 

Hasil karakterisasi dan uji struktur mikronya menunjukkan hasil yang sangat baik dengan lapisan-lapisan grefena yang sangat tipis untuk dapat diimplementasikan lebih lanjut. 

Perusahaan PT G’NomaC telah memiliki subsidiari unit produksi mikro dengan kapasitas olah 1200 gr perkursor dan dalam peningkatan menuju 6000 gr perkursor dan rencana hasilnya  akan segara diujicoba untuk aplikasi di industri dalam negeri dan luar negeri. 

Kerja sama dengan Institut Teknologi Sepuluh November  sedang mengembangkan sebuah inovasi proses untuk produksi Graphene-material beberapa lapisan atau Graphene Few Layers yang didukung pendanaan risetnya dari Kementerian Pendidikan, Kebudayaan, Riset dan Teknologi.

Proses Produksi Grafena

Dari berbagai sumber bahan baku untuk produksi grafena lihat gambar kiri di bawah ini, potensi batu bara dan biomassa sangat besar dan merupakan pilihan tepat bagi Indonesia. 

Selain itu dari struktur ikatan kimianya, juga akan menjadi menarik bila dilihat dari energi, kuantitas hasil, dan kemudahan pemecahan ikatan karbonnya sesuai dengan struktur grafena yang dikehendaki.

Proses produksi Graphene-material dilakukan dengan metode sintesis top down dan bottom up. Metode top down merupakan proses dari kondisi tumpukan besar menjadi kecil-kecil dengan struktur Graphene-material yang terpisah.

Sedangkan metode  bottom up dari struktur Graphene kecil dikumpulkan menjadi lebih besar dan luas.

Prosesnya sendiri dapat dilakukan baik secara kimia, fisika, kimia-fisika, atau kombinasi beberapa proses, yang masing-masing hasilnya akan mempunyai sifat, struktur dan karakteristik tersendiri. 

Kita terus berupaya agar dapat menghasilkan Graphene-material  yang berkualitas, kapasitas produksi besar dan prosesnya ekonomis. Sampai saat ini produksi kapasitas besar masih terus diupayakan di berbagai negara, dan dengan proses kimia-fisika banyak dilakukan seperti pada skema produksi. 

 Sedangkan proses-proses lain juga dikembangkan dari sumber biomassa seperti pada gambar paling atas melalui kerja sama BRIN dan PT Graphene Nanomaterials Consulting (G’NomaC) melaui proses fisika-kimia tetapi menggunakan material katalis tertentu. 

Dengan hasil produksi tersebut saat ini dikembangkan skala produksinya dari  dengan bekerjasama melalui pendanaan kedaireka di Institut Teknologi Sepuluh November.

• Dr.-Ing. Pudji Untoro penulis naskah ini masih menjabat Dekan Fakultas Teknik – Universitas Surya, Co-Founder PT Cipta Mikro Material, Co-Founder PT Graphene Nanomaterials Consulting, Konsultan Ahli PT Kuark Internasional, Anggota Dewan Energi Nasional (2017-19). Pensiun-Peneliti Utama Badan Tenaga Nuklir Nasional tahun 2014, dan baru ditetapkan sebagai Direktur Riset dan Penembangan PT Prima Tirta  Tekno Solusindo.