Teknologi penangkapan karbon membantu mendaur ulang limbah menjadi sumber daya
Saat ini, sejumlah besar emisi karbon dioksida (CO2) menimbulkan ancaman lebih lanjut terhadap lingkungan, terutama pada saat pemanasan global telah menjadi masalah serius. Toshiba, pemimpin dunia dalam pengembangan teknologi penangkapan karbon, yang memisahkan CO2 yang dipancarkan oleh pembangkit listrik termal dan fasilitas lainnya, berkontribusi untuk meringankan ancaman ini.
Kota Saga, ibu kota Prefektur Saga di Pulau Kyushu Jepang, membangun pabrik penangkapan dan pemanfaatan karbon (CCU) di bawah proyek pemanfaatan energi biomassa di kota tersebut. Proyek ini merupakan upaya pertama di dunia untuk menangkap emisi CO2 untuk digunakan kembali selama pengolahan limbah di pabrik insinerasi dalam skala komersial.
Di bawah ini, Hideo Kitamura, seorang insinyur dari Toshiba yang memimpin instalasi pabrik, dan Dr. Shuuji Maeda, seorang spesialis lingkungan yang bekerja untuk pemerintah kota Saga City, berbagi lebih banyak wawasan mengenai pengembangan proyek tersebut.
Hideo Kitamura (kiri), Perusahaan Sistem Solusi & Energi Toshiba Corporation, dengan Shuuji Maeda, Environment Dept, Saga City (nama perusahaan dan judul pada saat wawancara)
Membuka jalan bagi industri biomassa yang ramah lingkungan
Pemerintah kota Saga bertujuan untuk memposisikan kota ini sebagai pusat industri biomassa yang sedang berkembang. “Proyek Pemanfaatan Energi Biomassa” yang dipromosikan oleh Kota Saga, mencakup perintis cara baru untuk mendaur ulang limbah menjadi sumber daya. Penggunaan kembali CO2 dilakukan sebagai proyek unggulan di antara beberapa inisiatif industri, dan begitulah keputusan untuk meluncurkan proyek Carbon Capture and Utilization (CCU).
“Tujuan kami adalah menjadikan Kota Saga sebagai kota yang lestari dan rendah karbon. Untuk menghasilkan nilai baru dari emisi gas memainkan peran penting dalam mencapai tujuan ini, sebagai bagian dari kerangka sistematis yang mencakup pabrik pengolahan limbah, pabrik pengolahan limbah dan fasilitas kota lainnya,” jelas Dr. Maeda. “Ketika saya mengetahui tentang pabrik penangkapan karbon rintisan Mikawa yang dikembangkan oleh Toshiba, saya memutuskan untuk melihat pabrik yang sebenarnya sendiri.”
Mikawa, pabrik penangkap karbon uji coba
Pabrik penangkapan karbon rintisan Mikawa terletak di sebelah Pembangkit Listrik Thermal Mikawa yang terletak sekitar 35 kilometer selatan Kota Saga. Dia dibangun untuk mengembangkan dan menguji teknologi penangkapan karbon pada skala rintisan. Melalui penerapan teknologi penyerapan kimia dalam proses penangkapan pasca pembakaran, pabrik percontohan setiap hari menangkap 10 ton CO2 dari pembangkit listrik. Pabrik percontohan digunakan untuk mengidentifikasi masalah dan untuk mengembangkan dan mendemonstrasikan solusi, terhadap penerapan teknologi secara komersial. Terinspirasi oleh kunjungannya, Dr. Maeda bertanya kepada insinyur Toshiba jika skema serupa dapat dipasang di pabrik pembakaran limbah mereka.
Pak Kitamura mengatakan, “Visi Kota Saga adalah untuk menangkap CO2 yang dipancarkan oleh pabrik insinerasi limbah dan memasoknya ke sektor pertanian setempat. Seiring dengan semangat yang kuat untuk mengurangi pemanasan global, kota ini bercita-cita menjadi penentu keberlanjutan untuk memberi manfaat bagi generasi masa depan di bawah kepemimpinan walikota mereka. Kami sangat gembira dan terinspirasi oleh pemikiran untuk mengintegrasikan teknologi penangkapan karbon kami agar menjadi jantung daur ulang yang terlibat dalam industri biomassa. Jadi, kami bergabung dengan Saga City untuk menguji dan memverifikasi teknologi penangkapan karbon yang dibutuhkan. ”
Menerapkan teknologi pembangkit listrik termal untuk pengolahan limbah
Dimulai pada tahun 2013, Saga City meluncurkan proyek pemanfaatan energi biomassa selama dua tahun, yang mempelajari bagaimana cara mengadaptasi teknologi penangkapan karbon untuk pabrik insinerasi limbah. Toshiba memasang sebuah pabrik uji kecil untuk menangkap CO2 10 sampai 20 kg per hari dari aliran gas buang pembakaran limbah yang ada, dan menuju ke 8.000 jam operasi, mempelajari aplikabilitas dari teknologi tersebut, serta juga cara untuk menerapkan teknologi penangkapan CO2 pada skala komersial.
Teknologi penangkapan CO2 di pabrik percontohan Mikawa, berdasarkan metode penyerapan kimia dalam proses penangkapan pasca pembakaran, memungkinkan ekstraksi CO2 pada kemurnian yang sangat tinggi. Ini terbukti menjadi solusi optimal pemanfaatan energi biomassa Kota Saga.
 |
| Skema teknologi penangkapan karbon |
“Larutan amina alkali khusus yang kami gunakan untuk penyerapan kimiawi, memungkinkan kami mengekstrak CO2 hanya dari emisi gas yang mengandung campuran berbagai komponen,” jelas Pak Kitamura. “Amina menyerap CO2 pada suhu rendah dan melepaskannya saat dipanaskan. Pabrik ini memiliki menara penyerap dimana amina menyerap CO2 dari gas yang dipancarkan, dan prosesnya dirancang untuk meregenerasi amina di menara pemisah dengan memanaskan larutan guna melepaskan CO2 untuk pengumpulan. Karena CO2 hanya merupakan 8 sampai 14% dari emisi gas di pabrik insinerasi limbah biasa, metode ini sangat ideal untuk menangkap konsentrasi yang sangat tinggi dan CO2 dengan kemurnian tinggi dari gas buang yang mengandung konsentrasi CO2 rendah.”
 |
| Melihat adalah percaya: menangkap CO2 |
Namun, pada awalnya, teknologi penangkapan karbon tidak dapat diterapkan langsung ke pabrik insinerasi limbah, karena awalnya dia dikembangkan untuk digunakan di pembangkit listrik termal. Hal ini menyebabkan tim tersebut mengerjakan serangkaian uji coba menggunakan pabrik pengujian kecil, dalam menciptakan rancangan pabrik penangkapan karbon yang mampu menghasilkan CO2 dengan kemurnian tinggi dari limbah gas insinerasi untuk digunakan di sektor pertanian.
Pak Kitamura menjelaskan, “Tidak seperti pembangkit listrik termal, emisi dari pabrik insinerasi limbah biasanya mengandung sejumlah besar hidrogen klorida. Karena gas ini sangat korosif terhadap logam, perlu dipertimbangkan perancangan dan pengaturan peralatan pabrik. Juga, konsentrasi CO2 dari pembangkit listrik termal bervariasi dibandingkan dengan emisi dari gas buang insinerasi limbah, yang memerlukan modifikasi pada sistem juga. Berdasarkan pembelajaran kita, selangkah demi selangkah, kita melakukan segala sesuatu yang diperlukan untuk melakukan perbaikan pada desain sistem pabrik Saga, menuju komersialisasi. ”
Begitu pabrik uji di Kota Saga beroperasi dengan lancar, cara untuk meningkatkannya hingga menciptakan pabrik penggunaan komersial pertama di dunia ini menjadi jelas. Ini berjalan lancar tanpa hambatan, dengan berbagai manfaat sekunder yang muncul.
“Keberhasilan pabrik uji diliput secara luas di berbagai media berita, yang mendorong beragam perusahaan untuk menyatakan ketertarikannya pada fase komersial,” kata Dr. Maeda. “Melihat pabrik uji yang beroperasi juga telah mengarahkan perusahaan untuk mendukung konsep kami tentang biomassa kota industri. Selama periode pengujian dua tahun, kami telah membuktikan bahwa pabrik pengujian dapat menangkap CO2 dengan kemurnian sangat tinggi, dan bahwa CO2 yang ditangkap ini dapat digunakan untuk memberi manfaat pada pertanian tanpa membahayakan kesehatan manusia. Kemajuan yang dicapai dalam proyek kotamadya yang penuh tantangan ini sebagian besar disebabkan oleh kerja sama Toshiba yang luar biasa. Kami berterima kasih atas semua dukungan yang mereka berikan untuk proyek ini.”
 |
| Pemanfaatan Komersial Pembangkit Listrik CCU di Kota Saga |
 |
| Budidaya Alga |
Melanjutkan keberhasilan pabrik uji coba, pabrik CCU yang beroperasi di Toshiba memasuki operasi komersial pada bulan Agustus 2016. Pabrik ini menangkap 10 ton CO2 per hari, mendorong penanaman alga di peternakan alga tetangga. Pengolahan kembali CO2 dari limbah ini telah membantu revitalisasi di dalam kotamadya. Yang pertama untuk Jepang dan dunia, kolaborasi antara Saga City dan Toshiba telah menciptakan ekosistem kotamadya yang unik.
