Amonia Diolah sebagai Sumber Listrik, lebih Hebat dari Hidrogen

Dikenal sebagai pupuk, amonia diolah sebagai sumber listrik dan lebih hebat dari hidrogen. Ini bukan pekerjaan sihir, melainkan hasil karya para ilmuwan yang menciptakan teknologi sel amonia.

Penulis/editor: Marinus L. Toruan

mmINDUSTRI.co.id –  Apa tujuan lembaga NCE Maritime Cleantech milik Norwegia itu mendanai koordinasikan proyek ShipFC? 

Lembaga itu antusias mendanai proyek ShipFC untuk menciptakan pengembangan teknologi yang ramah lingkungan khususnya di sektor maritim. Dan para ahli di Fraunhofer mampu menjawab tantangan itu.  

Amonia Diolah sebagai Sumber Listrik

Apa sih manfaat amonia? Selama ini, kita kenal amonia berguna sebagai pupuk di sektor pertanian. Namun, para peneliti mampu mengembangkannya dengan fungsi baru yakni  sebagai penghasil energi dengan kualitas tinggi. 

Direktur Divisi Energi merangkap Wakil Direktur Institut Fraunhofer  IMM,  Prof. Gunther Kolb menjelaskan, “Amonia memiliki keunggulan signifikan dibandingkan hidrogen. Hidrogen harus disimpan pada -253 derajat Celcius sebagai cairan dengan tekanan sekitar 700 bar sebagai gas.”

“Amonia cair dapat disimpan pada suhu yang wajar -33 derajat Celcius pada tekanan standar, dan +20 derajat Celcius pada 9 bar. Dengan begitu, membuat penyimpanan dan pengangkutan ammonia  pembawa energi ini jauh lebih mudah, ” lanjut Prof. Gunther Kolb.  

Bagaimana cara kerja sel bahan bakar dan catalytic converter? Proses untuk menghasilkan listrik dari amonia berfungsi dengan cara yang mirip dengan pembangkit listrik berbasis hidrogen. Apa yang dilakukan? 

Pertama, amonia (NH₃) dimasukkan ke dalam reaktor fisi yang kemudian dipecah menjadi nitrogen (N₂) dan hidrogen (H₂). Bahan merupakan 75 persen gas terdiri dari hidrogen. 

Sejumlah kecil amonia (NH₃, 100 ppm) tidak diubah dan tertinggal dalam aliran gas.

Kedua, nitrogen dan hidrogen dimasukkan ke dalam sel bahan bakar, dan udara dimasukkan, dan  memungkinkan hidrogen untuk membakar dan membentuk air demikian rilis Fraunhofer IMM. 

Ini menghasilkan energi listrik. Namun, hidrogen tidak sepenuhnya dikonversi dalam sel bahan bakar. 

Sekitar 12 persen hidrogen dan beberapa sisa amonia meninggalkan sel bahan bakar tidak terbakar. 

Residu ini kemudian dimasukkan ke dalam catalytic converter yang dikembangkan oleh Fraunhofer IMM. 

Di sini, udara dimasukkan dan residu bersentuhan dengan foil logam bergelombang yang dilapisi dengan lapisan bubuk partikel katalitik yang mengandung platinum. 

Ini memicu reaksi kimia. Pada akhirnya, satu-satunya produk akhir adalah air dan nitrogen. 

Proses reaksi yang optimal bahkan tidak akan menghasilkan nitrogen oksida yang berbahaya bagi lingkungan.

Tim peneliti di IMM juga sedang mengembangkan reaktor yang berisi katalis, yang berfungsi pasif. Reaktor mengontrol suhu dan aliran gas. 

Misalnya, ini memanaskan katalis sebelum mesin dihidupkan, karena kurang efisien saat dingin. 

“Suhu gas yang mengalir melalui catalytic converter mungkin harus sekitar 500 derajat Celcius agar proses pemurnian gas limbah menjadi seefisien mungkin,” jelas Prof. Gunther Kolb, direktur divisi energi dan wakil direktur institut di IMM.

Bahan catalytic converter merupakan perangkat kontrol emisi gas buang yang mengurangi gas beracun dan polutan dalam gas buang dari mesin pembakaran internal menjadi polutan kurang beracun dengan mengkatalisis reaksi redoks.

Berkat pengalaman puluhan tahun, peneliti di Fraunhofer IMM berkompetensi mengembangkan reaktor termasuk katalis untuk berbagai aplikasi dalam transportasi dan mobilitas sektor energi. 

Amonia Diolah sebagai Sumber Listrik

Lembaga yang berbasis di Mainz, Jerman memiliki sembilan rig uji coba, dan pemurnian gas limbah dari sel bahan bakar amonia dengan kapasitas 2 megawatt masih merupakan tantangan untuk menciptakan teknologi. 

“Kami harus mengembangkan lebih lanjut teknologi sel bahan bakar bertenaga amonia yang ada, dan catalytic converter untuk kapal jelas jauh lebih besar daripada mobil biasa,” tutur Prof. Gunther Kolb, Direktur Divisi Energi Dan Wakil Direktur Institut Fraunhofer IMM.

Tim peneliti Fraunhofer IMM berencana untuk menyelesaikan prototipe kecil awal pada akhir tahun 2021, yang  selanjutnya pembuatan  prototipe dengan ukuran sebenarnya pada akhir tahun 2022. 

Pada paruh kedua tahun 2023, kapal pertama dengan sel bahan bakar bertenaga amonia akan berlayar ke laut. Kapal bernama Viking Energy merupakan kapal pemasok yang dimiliki oleh perusahaan pelayaran Norwegia, Eidesvik. 

Setelah itu, kapal jenis lain, seperti kapal kargo dilengkapi dengan sel bahan bakar bertenaga amonia.

Bagaimana potensi amonia di masa depan? Amonia disediakan oleh YARA yakni mitra dalam konsorsium proyek ShipFC. Perusahaan kimia saat ini memproduksi sepertiga dari amonia yang digunakan di seluruh dunia. 

Sedngkan proyek ShipFC menggunakan amonia “hijau”, misalnya amonia yang dihasilkan dari sumber energi terbarukan.

Proyek ShipFC membuka peluang besar untuk pembawa energi yang sebelumnya diremehkan. Peneliti IMM Gunther Kolb menjelaskan: 

“Kami melihat amonia bukan sebagai pesaing langsung hidrogen, melainkan sebagai opsi tambahan di bidang energi berkelanjutan,”´sambung Prof. Gunther Kolb, Direktur Divisi Energi yang juga Wakil Direktur Institut Fraunhofer IMM. 

Selanjutnya, Prof. Gunther Kolb, menyatakan bahwa keunggulan penyimpanannya, teknologi ramah lingkungan untuk pembangkit listrik ini tentu memiliki peran. Menggunakannya di kapal hanyalah permulaan.

Potensi amonia juga telah diakui di tingkat politik, terbukti cairnya bantuan Uni Eropa sebesar Euro 10 juta untuk ikut mendukung keuangan proyek ShipFC. 

Baca: Sel Bahan Bakar Bertenaga Amonia,  Karbon Dioksida Merusak Lingkungan