SMM

Baru-baru ini, pabrik percontohan pertama di Tiongkok dengan skala 100 ribu ton untuk menangkap karbon dioksida dari gas buang pembangkit listrik dan menghidrogenasinya untuk menghasilkan metanol berhasil melewati uji kinerja berkelanjutan selama 72 jam. Tonggak sejarah ini menandai kemajuan signifikan dalam teknologi penangkapan, pemanfaatan, dan penyimpanan karbon (CCUS) di Tiongkok. Pencapaian ini tidak hanya menunjukkan kekuatan inovasi teknologi tetapi juga memberikan dukungan teknis yang kuat untuk mencapai tujuan "dual karbon". Berikut ini akan disajikan analisis mendalam dari tiga aspek: prinsip sintesis hidrogen + karbon dioksida menjadi metanol, sumber bahan baku, dan prospek teknologi di masa depan.

I. Prinsip Sintesis Hidrogen + Karbon Dioksida Menjadi Metanol

Metanol (CH₃OH) adalah bahan kimia dasar penting yang banyak digunakan dalam plastik, serat sintetis, pewarna, pestisida, farmasi, dan bidang lainnya. Secara tradisional, metanol terutama diproduksi dari bahan bakar fosil seperti gas alam atau batu bara, proses yang tidak hanya mengonsumsi sumber daya yang signifikan tetapi juga menghasilkan emisi gas rumah kaca. Sebaliknya, sintesis metanol dari hidrogen dan karbon dioksida adalah alternatif yang ramah lingkungan.

Proses ini didasarkan pada prinsip kimia katalitik, di mana hidrogen dan karbon dioksida diubah menjadi metanol dalam kondisi suhu dan tekanan tinggi menggunakan katalis tertentu. Rumus reaksinya adalah: 3H₂ + CO₂ → CH₃OH + H₂O. Proses ini tidak hanya memungkinkan pemanfaatan karbon dioksida secara efisien tetapi juga mengurangi emisi gas rumah kaca, sejalan dengan konsep pembangunan berkelanjutan.

II. Sumber Hidrogen dan Karbon Dioksida dalam Sintesis Metanol

1. Sumber Hidrogen : Hidrogen, sebagai salah satu bahan baku utama untuk sintesis metanol, memiliki berbagai sumber. Dalam kondisi teknologi saat ini, hidrogen terutama diproduksi melalui elektrolisis air, reformasi gas alam, dan gasifikasi biomassa. Di antara metode ini, elektrolisis air adalah metode yang bersih dan bebas polusi, terutama cocok untuk wilayah yang kaya energi terbarukan (misalnya, energi angin dan surya). Selain itu, dengan kemajuan teknologi, biaya produksi hidrogen melalui elektrolisis air secara bertahap menurun dan diharapkan menjadi metode utama di masa depan.

2. Sumber Karbon Dioksida : Karbon dioksida terutama bersumber dari gas buang pembangkit listrik dan gas limbah industri. Misalnya, karbon dioksida dapat dipisahkan dari gas buang pembangkit listrik menggunakan teknologi penangkapan dan kemudian digunakan untuk sintesis metanol. Proses ini tidak hanya mengurangi emisi karbon dari pembangkit listrik tetapi juga memungkinkan pemanfaatan karbon dioksida secara efisien. Menurut data dari pabrik percontohan ini, tingkat penangkapan karbon dioksida rata-rata melebihi 95%, dengan tingkat penangkapan maksimum lebih dari 99%, menunjukkan efisiensi tinggi teknologi ini.

Sintesis metanol menggunakan hidrogen (terutama hidrogen hijau, yang diproduksi melalui elektrolisis air yang didukung oleh energi terbarukan seperti angin dan surya) dan karbon dioksida memiliki kesenjangan biaya dibandingkan dengan metode produksi metanol berbasis batu bara atau gas alam tradisional. Berikut adalah analisis biaya dari dua metode sintesis metanol dan prediksi kapan biaya dapat menyatu:

III. Biaya Sintesis Hidrogen + Karbon Dioksida Menjadi Metanol vs. Produksi Metanol Tradisional

Biaya Sintesis Hidrogen + Karbon Dioksida Menjadi Metanol

Menurut perhitungan biaya tertentu, biaya produksi metanol yang disintesis dari hidrogen dan karbon dioksida saat ini sekitar 3.950 yuan/ton (angka ini dapat bervariasi tergantung pada kondisi dan asumsi perhitungan yang berbeda). Di antaranya, biaya bahan baku menyumbang sekitar 85% dari total biaya produksi, menjadikannya biaya utama; biaya tetap menyumbang sekitar 10%; dan biaya proses menyumbang proporsi terkecil.

• Biaya Bahan Baku : Ini terutama mencakup biaya hidrogen dan karbon dioksida. Biaya hidrogen dipengaruhi oleh harga listrik hijau, sedangkan biaya karbon dioksida relatif rendah tetapi juga dipengaruhi oleh proses penangkapan dan pemurnian. Menurut informasi yang tersedia untuk umum, biaya hidrogen adalah salah satu pengeluaran utama dalam proses sintesis metanol, sedangkan harga karbon dioksida, meskipun berfluktuasi, relatif lebih rendah dibandingkan dengan hidrogen.
• Biaya Proses : Ini mencakup konsumsi katalis, listrik, air pendingin sirkulasi, dan gas proses. Kinerja katalis secara signifikan memengaruhi selektivitas metanol dan tingkat konversi sekali jalan, sehingga memengaruhi biaya proses secara keseluruhan.
• Biaya Tetap : Ini terutama terdiri dari biaya tenaga kerja, depresiasi, administrasi, dan penjualan.

Biaya Produksi Metanol Tradisional

Metanol Berbasis Batu Bara: Harga batu bara mentah relatif stabil tetapi dipengaruhi oleh hubungan penawaran-permintaan pasar, biaya transportasi, dan faktor lainnya. Produksi metanol berbasis batu bara adalah proses yang matang tetapi melibatkan emisi karbon yang tinggi.

Metanol Berbasis Gas Alam: Harga gas alam sangat fluktuatif, sehingga biaya produksi metanol berbasis gas alam berfluktuasi sesuai.

Biaya produksi metanol tradisional bervariasi tergantung pada jenis bahan baku, proses produksi, depresiasi peralatan, biaya tenaga kerja, dan faktor lainnya. Secara umum, biaya metanol berbasis batu bara sekitar 1.953 yuan/ton ketika harga batu bara 800 yuan/ton.

Prediksi Penyatuan Biaya

Saat ini, biaya sintesis hidrogen + karbon dioksida menjadi metanol lebih tinggi dibandingkan dengan metode produksi metanol tradisional. Namun, dengan kemajuan teknologi, skala ekonomi, penurunan biaya energi terbarukan, dan peningkatan teknologi penangkapan karbon, biaya sintesis hidrogen + karbon dioksida menjadi metanol diperkirakan akan secara bertahap menurun.

Secara khusus, perkembangan berikut akan membantu mengurangi biaya sintesis metanol:

1. Penurunan Biaya Listrik Hijau : Dengan kemajuan teknologi PV dan tenaga angin yang berkelanjutan serta perluasan kapasitas terpasang, biaya listrik hijau akan terus menurun. Ini akan langsung menurunkan biaya produksi hidrogen, sehingga mengurangi biaya bahan baku untuk sintesis metanol.
2. Penurunan Biaya Penangkapan Karbon : Seiring dengan peningkatan teknologi penangkapan karbon dan peningkatan skala, biaya penangkapan karbon dioksida juga akan secara bertahap menurun, membantu mengurangi salah satu biaya bahan baku untuk sintesis metanol.
3. Peningkatan Kinerja Katalis : Meningkatkan kinerja katalis akan meningkatkan selektivitas metanol dan tingkat konversi sekali jalan, sehingga mengurangi biaya proses.
4. Dukungan Kebijakan : Kebijakan dukungan pemerintah untuk industri energi baru dan kimia, seperti insentif pajak dan subsidi keuangan, juga akan membantu mengurangi biaya sintesis metanol hingga tingkat tertentu.

Mempertimbangkan faktor-faktor di atas, diharapkan dalam beberapa tahun mendatang, didorong oleh kemajuan teknologi dan penurunan biaya, biaya sintesis hidrogen + karbon dioksida menjadi metanol akan secara bertahap mendekati dan berpotensi melampaui biaya metode produksi metanol tradisional. Namun, waktu pastinya tergantung pada kecepatan kemajuan teknologi, kekuatan dukungan kebijakan, dan perubahan permintaan pasar, di antara faktor lainnya. Namun demikian, dapat dipastikan bahwa dengan meningkatnya permintaan global untuk pengurangan karbon dan energi bersih, penurunan biaya dan penerapan skala besar sintesis hidrogen + karbon dioksida menjadi metanol akan menjadi tren yang tak terelakkan.

IV. Prospek Teknologi Ini di Masa Depan

1. Dukungan Kebijakan dan Permintaan Pasar : Seiring dengan meningkatnya perhatian global terhadap perubahan iklim, pemerintah di seluruh dunia memperkenalkan kebijakan untuk mempromosikan pengembangan teknologi CCUS. Sementara itu, dengan menipisnya sumber daya bahan bakar fosil tradisional dan meningkatnya kesadaran akan perlindungan lingkungan, permintaan pasar untuk energi bersih dan produk rendah karbon juga meningkat. Ini memberikan ruang pasar yang luas untuk pengembangan teknologi sintesis hidrogen + karbon dioksida menjadi metanol.

2. Inovasi Teknologi dan Penurunan Biaya : Dengan kemajuan teknologi yang berkelanjutan dan penerapan produksi skala besar, biaya sintesis hidrogen + karbon dioksida menjadi metanol diperkirakan akan semakin menurun. Misalnya, mengoptimalkan kinerja katalis, meningkatkan efisiensi reaksi, dan mengurangi konsumsi energi dapat secara signifikan menurunkan biaya produksi. Selain itu, seiring dengan matangnya teknologi produksi hidrogen berbasis energi terbarukan dan penurunan biayanya, biaya hidrogen sebagai bahan baku juga akan turun secara signifikan, lebih lanjut mendorong pengembangan teknologi ini.

3. Perluasan Rantai Industri dan Aplikasi yang Beragam : Selain sebagai bahan kimia mentah, metanol dapat lebih lanjut diubah menjadi produk bernilai tambah tinggi lainnya seperti formaldehida, asam asetat, dan dimetil eter. Ini akan membantu memperluas rantai industri, meningkatkan nilai produk, dan memperluas bidang aplikasi. Sementara itu, seiring dengan semakin matangnya teknologi dan meluasnya pasar, teknologi sintesis hidrogen + karbon dioksida menjadi metanol diharapkan dapat diterapkan dan dipromosikan di lebih banyak bidang.

Secara keseluruhan, teknologi sintesis hidrogen + karbon dioksida menjadi metanol, sebagai metode produksi kimia yang ramah lingkungan dan efisien sumber daya, memiliki prospek pengembangan yang luas. Di masa depan, dengan dukungan kebijakan, promosi pasar, inovasi teknologi yang berkelanjutan, dan penurunan biaya, teknologi ini diharapkan memainkan peran yang semakin penting dalam mencapai tujuan "dual karbon".

Ditulis oleh: Analis Energi Hidrogen SMM Xin Shi - 13515219405 (WeChat sama)