Apa itu penangkapan dan penyimpanan karbon (CCS)?

Proses CCS melibatkan pengumpulan CO₂ yang dihasilkan dari operasi industri, pembangkit listrik dan sumber-sumber lain dan kemudian mengangkutnya ke lokasi penyimpanan, biasanya di bawah tanah, di mana CO2 tersebut disimpan secara permanen. CCS terkadang disebut sebagai penangkapan, pemanfaatan, dan penyimpanan karbon (CCUS), mengacu pada fakta bahwa karbon yang ditangkap terkadang dapat digunakan sebagai produk untuk memfasilitasi proses industri lainnya.

Mengurangi jumlah gas rumah kaca di atmosfer sangat penting untuk memperlambat perubahan iklim. Transisi ke sumber energi terbarukan adalah bagian penting untuk mencapai tujuan ini. Tetapi bahan bakar fosil akan tetap menjadi bagian dari bauran energi global untuk beberapa waktu, karena prevalensinya dan tantangan beralih ke opsi yang lebih berkelanjutan. CCS memungkinkan penggunaan bahan bakar fosil yang lebih bersih dengan mengurangi jumlah CO₂ yang dilepaskannya.

Konsentrasi utama emisi CO₂ berasal dari sumber-sumber titik besar, seperti fasilitas industri berskala besar, pengolahan gas alam, kilang minyak, dan pembangkit listrik, yang merupakan kandidat ideal untuk proyek CCS. Pada tahun 2022, 46 juta metrik ton karbon dioksida secara global ditangkap dan disimpan; pada tahun 2030, proyek-proyek tersebut diperkirakan akan menangkap dan menyimpan 254 juta metrik ton karbon dioksida per tahun secara global.¹ Dengan makin banyaknya negara dan perusahaan berupaya mencapai emisi net zero dan berinvestasi dalam strategi energi bersih, minat terhadap proyek CCS dan teknologi penangkapan karbon pun meningkat.

CCS adalah proses tiga langkah yang melibatkan penangkapan, pengangkutan, dan penyimpanan karbon dioksida (CO2).

Ada tiga jenis utama penangkapan CO₂: pasca-pembakaran, pra-pembakaran dan pembakaran bahan bakar oksigen. Setiap metode memiliki kelebihan dan tantangan. Pilihannya tergantung pada faktor-faktor seperti jenis pembangkit listrik atau fasilitas industri, karakteristik spesifik bahan bakar fosil yang digunakan, dan pertimbangan ekonomi secara keseluruhan.

• Pasca-pembakaran: Jenis penangkapan CO₂ yang paling umum adalah pasca-pembakaran, yang menangkap CO₂ setelah bahan bakar fosil dibakar dan diubah menjadi listrik atau panas. Gas buang yang dihasilkan dipisahkan menjadi aliran CO₂ yang terkonsentrasi menggunakan pelarut, kemudian dikompresi dan diangkut untuk disimpan. Metode ini sering digunakan saat memperbarui pembangkit listrik yang ada.
• Pra-pembakaran: Pra-pembakaran melibatkan pembuangan CO₂ sebelum bahan bakar fosil dibakar. Bahan bakar fosil dioksidasi sebagian sebelum dibakar,menghasilkan campuran hidrogen dan karbon monoksida. Air kemudian ditambahkan untuk mengubah karbon monoksida menjadi CO₂, yang dapat ditangkap dan disimpan. Metode ini lebih efisien daripada penangkapan pasca-pembakaran, tetapi membutuhkan pengaturan yang lebih kompleks dan mahal.
• Pembakaran oksigen murni: Metode ini melibatkan pembakaran bahan bakar fosil dengan oksigen murni, bukan udara, untuk menghasilkan gas buang yang sebagian besar terdiri dari CO₂ dan air. Setelah uap air terkondensasi, tersisa CO₂ yang hampir murni, yang dapat dikompresi dan diangkut. Teknologi CCS semacam ini masih dalam tahap awal pengembangan dan belum digunakan dalam skala besar.

Setelah ditangkap, CO₂ diangkut ke tempat penyimpanan. Hal ini biasanya dilakukan dengan menggunakan jaringan pipa, melalui teknologi yang sama dengan yang digunakan untuk mengangkut gas alam dan minyak jarak jauh. Kapal atau truk juga dapat digunakan untuk jarak yang lebih pendek atau jika medannya sulit.

Penyimpanan karbon, yang juga dikenal sebagai sekuestrasi karbon, melibatkan cara jangka panjang dan permanen untuk menyimpan CO₂ guna mencegah pelepasannya ke atmosfer. Ada beberapa jenis penyimpanan karbon:

• Penyimpanan geologis: Ini melibatkan penyuntikan CO₂ jauh di bawah tanah ke dalam formasi geologis. Penyimpanan ini dapat mencakup ladang minyak atau reservoir gas yang sudah habis, lapisan batu bara yang tidak dapat diakses atau akuifer garam. Formasi geologi yang dalam adalah metode yang paling umum untuk penyimpanan karbon sejauh ini.
• Penyimpanan di laut: Metode ini melibatkan penyuntikan CO₂ secara langsung ke dalam lautan pada kedalaman yang sangat jauh. Di sana, gas larut atau membentuk senyawa yang stabil. Namun, metode ini menimbulkan masalah lingkungan karena potensi dampaknya terhadap ekosistem laut, dan saat ini belum dianggap sebagai opsi yang layak.
• Karbonasi mineral: Dalam proses ini, CO₂ bereaksi dengan jenis formasi batuan berpori tertentu untuk membentuk mineral yang stabil. Reaksi ini terjadi secara alami selama ribuan tahun tetapi dapat dipercepat dengan proses industri. Meskipun ini memberikan solusi permanen untuk penyimpanan CO₂, saat ini mahal dan padat energi.
• Sekuestrasi biologis: Penyimpanan ini melibatkan penangkapan dan penyimpanan CO₂ melalui cara-cara alami—misalnya, tanaman menyerap CO₂ saat mereka tumbuh, menyimpan karbon di dalam jaringan mereka dan tanah. Strategi berbasis bio mencakup reboisasi dan teknik pertanian karbon yang memaksimalkan penyimpanan dan meminimalkan emisi.

CO₂ yang ditangkap dan disimpan dapat dibiarkan secara permanen atau digunakan dalam proses industri lainnya. Cara paling umum menggunakan karbon tersimpan adalah untuk peningkatan pemulihan minyak (EOR). Dengan teknik ini, CO₂ yang ditangkap diinjeksikan ke dalam ladang minyak untuk meningkatkan jumlah minyak mentah yang dapat diekstraksi.

Metode ekstraksi minyak biasanya dapat meninggalkan sejumlah besar minyak; Proyek EOR membuat ekstraksi lebih efisien. Dan karena CO₂ tertinggal, teknik ini juga menawarkan manfaat opsi penyimpanan jangka panjang.

Meskipun ada manfaatnya, EOR juga memudahkan penggunaan bahan bakar fosil untuk pembangkitan listrik. Karena alasan ini, EOR dipandang sebagai bagian dari strategi yang lebih luas untuk beralih ke sumber energi terbarukan dan membantu pengurangan emisi, tetapi bukan merupakan solusi lengkap.

Metode penangkapan karbon yang telah dijelaskan sebelumnya biasanya digunakan untuk sumber-sumber besar seperti pembangkit listrik atau fasilitas industri dan menangkap emisi karbon yang baru saja dihasilkan sebelum dilepaskan. Namun, ada pendekatan lain untuk menangkap karbon yang dapat membantu mengatasi emisi karbon yang sudah ada di atmosfer. Pendekatan ini dikenal sebagai penghapusan karbon dioksida (CDR). Ada dua metode umum CDR:

• Penangkapan dan penyimpanan karbon bioenergi (BECCS) adalah strategi yang menggunakan bioenergi sebagai sumber daya pengganti bahan bakar fosil. Biomassa menyerap CO₂ dari atmosfer selama pertumbuhannya; ketika dibakar untuk energi sebagai bahan bakar nabati, emisi CO₂ ditangkap dan disimpan. Proses ini membuat BECCS menjadi teknologi "emisi negatif" yang potensial, karena dapat menghasilkan penghapusan bersih CO₂ dari atmosfer.
• Penangkapan udara langsung dan penyimpanan karbon (DACCS) berfokus pada penangkapan CO₂ secara langsung dari udara, bukan dari sumber titik seperti pembangkit listrik. Strategi penangkapan udara langsung (DAC) juga dapat menghasilkan emisi negatif, karena strategi ini bekerja untuk menghilangkan CO₂ yang sudah ada di atmosfer.

Panel Antarpemerintah tentang Perubahan Iklim (IPCC) dan Badan Energi Internasional (IEA) PBB telah melaporkan bahwa CCS adalah bagian penting dari strategi mereka untuk mencapai target emisi nol global pada tahun 2050. Berbagai negara dan wilayah mendekati CCS dengan cara mereka sendiri. Berikut ini beberapa contohnya:

Amerika Serikat memiliki sekitar 10 fasilitas CCS skala besar yang beroperasi, termasuk proyek Petra Nova di Texas. Sebagai proyek penangkapan karbon pasca-pembakaran terbesar di dunia, proyek ini menangkap lebih dari 1 juta metrik ton CO₂ per tahun dari pembangkit listrik tenaga batu bara dan menggunakannya untuk EOR di ladang minyak terdekat. Pemerintah memberikan insentif keuangan untuk CCS melalui kredit pajak 45Q, yang menawarkan kredit pajak untuk setiap metrik ton CO₂ yang ditangkap atau disimpan.

Kanada merupakan rumah bagi beberapa proyek CCS yang penting, termasuk ladang Weyburn-Midale, yang telah beroperasi sejak tahun 2000 dan menyimpan sekitar 2 juta metrik ton CO₂ per tahun. Pemerintah Kanada mendukung CCS melalui pendanaan untuk penelitian dan pengembangan, serta langkah-langkah regulasi yang mendorong penggunaannya dalam operasi pasir minyak.

Norwegia adalah pelopor dalam CCS. Ladang Gas Sleipner di Laut Utara telah menangkap dan menyimpanCO₂ sejak tahun 1996, menjadikannya salah satu proyek CCS yang paling lama berjalan. CO₂ dipisahkan dari gas alam yang diekstraksi dari ladang gas dan kemudian disuntikkan ke dalam formasi garam bawah tanah. Pemerintah negara ini menyediakan dana untuk proyek-proyek ini, dan memandang CCS sebagai alat utama untuk mencapai tujuan iklimnya.

Sebagai penghasil emisi CO₂ terbesar di dunia, China melihat CCS sebagai bagian penting dari strateginya untuk mengurangi emisi. China memiliki beberapa proyek CCS percontohan dan berinvestasi besar-besaran dalam penelitian dan pengembangan. Namun, penerapan CCS skala besar di China masih terbatas.

Uni Eropa (UE) mendukung CCS melalui Sistem Perdagangan Emisi, yang dapat membuat CCS menarik secara finansial dengan memberikan harga pada emisi karbon. Namun, kemajuan CCS lambat di Eropa, dengan hanya beberapa proyek operasional.

Terlepas dari potensinya, CCS menghadapi beberapa tantangan. Biaya untuk menangkap, mengangkut, dan menyimpan CO₂ bisa sangat tinggi, dan teknologi penangkapan karbon masih dalam berbagai tahap pengembangan. Meskipun biaya diperkirakan akan berkurang seiring dengan makin matangnya teknologi CCS, biaya tetap menjadi penghalang yang signifikan untuk penyebaran secara luas. CCS juga membutuhkan sejumlah besar energi, yang dapat meningkatkan emisi keseluruhan pembangkit listrik atau fasilitas industri jika tidak dikelola dengan baik. Ini dikenal sebagai "penalti energi" CCS.

Perluasan CCS juga dibatasi oleh geografi, karena tidak semua wilayah memiliki lokasi yang cocok untuk penyimpanan CO₂ dan kelayakan membangun lokasi baru terbatas. Ada juga kekhawatiran tentang stabilitas jangka panjang tempat penyimpanan permanen dan potensi kebocoran. Meskipun risikonya dianggap rendah, kebocoran apa pun dapat merusak efektivitas CCS dalam pengurangan emisi dan mitigasi perubahan iklim. Namun seiring berkembangnya teknologi energi dan proyek menjadi lebih hemat biaya, CCS diharapkan menjadi metode penting untuk mengelola emisi karbon dari produsen utama.