Fraunhofer IFAM menghadirkan teknologi elektrokimia terbaru untuk mendaur ulang lithium, kobalt, dan nikel dari limbah baterai dengan efisiensi tinggi dan emisi CO2 lebih rendah. Ternyata Indonesia memiliki tanah jarang selain litium, nikel, dan kobalt.
Penulis/editor: Rayendra L Toruan
TechnoMachinews.id – Fraunhofer IFAM (sumber): Teknologi baru Fraunhofer ini bisa mengubah masa depan industri baterai dunia. Bagaimana proses revolusioner ini mengurangi ketergantungan impor lithium dan rare earth atau tanah jarang secara drastis?
Litium, kobalt, dan nikel sangat dibutuhkan – dan sulit diakses. Sebuah proses elektrokimia yang sedang dikembangkan oleh para peneliti di Fraunhofer IFAM.
Tujuan para ahli di bidang teknologi manufaktur dan material itu adalah untuk membantu memulihkan bahan baku langka selama daur ulang baterai. Unsur tanah jarang juga dapat diekstraksi dari limbah elektronik di masa depan berkat teknologi baru ini.
Permintaan akan baterai lithium-ion meningkat. Baterai ini sangat diperlukan untuk mobil listrik, ponsel cerdas atau smart phone, dan laptop.
Menurut sebuah studi oleh perusahaan konsultan Deloitte, nilai impor litium ke Jerman meningkat dari €514 juta menjadi €21 miliar antara tahun 2013 dan 2023, yang mewakili peningkatan sekitar empat puluh kali lipat.
Bahan baku seperti kobalt dan nikel juga sangat penting secara ekonomi, tetapi sulit diakses. Impornya memperburuk ketergantungan global.
Para peneliti Fraunhofer IFAM yang berlokasi di Bremen, Jerman, sedang mengerjakan dan mencari solusi yang tepat.
“Kami ingin memulihkan bahan baku berharga dan unsur tanah jarang atau rare earth elements dengan hasil dan kemurnian tinggi – sehingga menutup siklus produk dan mengurangi ketergantungan,” jelas Dr. Julian Schwenzel, Kepala Departemen Penyimpanan Energi Listrik di Fraunhofer IFAM.
Pengertian tanah jarang atau rare earth elements (REE) yang disebutkan oleh Dr. Julian Schwenzel adalah kelompok 17 unsur logam yang memiliki sifat magnetik, listrik, dan kimia unik sehingga sangat penting untuk industri teknologi modern.
Unsur ini digunakan dalam produksi baterai kendaraan listrik, smartphone, turbin angin, chip semikonduktor, radar militer, panel surya, hingga magnet permanen berkekuatan tinggi.
Beberapa unsur tanah jarang yang paling dibutuhkan industri antara lain disebutkan seperti Neodymium (Nd), Praseodymium (Pr), Dysprosium (Dy), Lanthanum (La), Cerium (Ce), dan Yttrium (Y). Menurut Wikipedia, China merupakan pemain dominan dunia dalam produksi dan pemurnian rare earth.
Indonesia memiliki potensi besar mineral tanah jarang, terutama yang berasal dari hasil samping tambang timah dan mineral laterit. Beberapa wilayah potensial tanah jarang antara lain di Bangka Belitung.
Bangka Belitung adalah salah satu sumber utama rare earth hasil lain dari aktivitas tambang timah. Mineral monazit dan xenotim yang mengandung unsur tanah jarang banyak ditemukan di area bekas tambang timah.
Selanjutnya, Kepulauan Riau: beberapa area memiliki potensi mineral ikutan rare earth dari endapan granit dan pasir mineral. Demikian pula Kalimantan Barat yang memoliki potensi rare earth dalam endapan bauksit dan mineral laterit tertentu.
Sementara Sulawesi utamnya kawasan penghasil nikel laterit sudah diteliti karena berpotensi mengandung unsur tanah jarang sebagai mineral ikutan. Demikian pula Papua yang menurut beberapa studi geologi menunjukkan adanya potensi mineral kritis termasuk rare earth meski eksplorasi masih terbatas.
Kemandirian lebih besar dari bahan baku penting
Dalam proyek yang disebut MeGaBat – Method s for the Electrochemical Recovery of Active Battery Materials—bertujuqn untuk pemulihan elektrokimia bahan baterai aktif, para peneliti Fraunhofer IFAM mengembangkan proses elektrokimia untuk mengisolasi bahan-bahan.
Bahan itu meliputi litium, kobalt, dan nikel yang berasal dari daur ulang baterai. Para peneliti ingin memulihkan unsur tanah jarang dengan menggunakan metode yang mereka ciptakan di masa mendatang.
Ide di balik teknologi ini: Air proses yang dihasilkan selama daur ulang baterai dialirkan ke reaktor elektrokimia. Di dalam reaktor terdapat dua elektroda, yang diproduksi oleh para peneliti di Fraunhofer IFAM menggunakan teknik sablon:
“Berkat sifat-sifat khususnya, elektroda secara selektif mengekstrak ion dari air limbah dan menyimpannya,” jelas Dr. Cleis Santos, kepala kelompok Proses Elektrokimia untuk Daur Ulang dan Pengolahan Air.
“Hal ini memungkinkan mereka untuk mengikat ion litium, misalnya – dan pada akhir proses, kita memperoleh zat yang terpisah dalam bentuk bubuk dan dengan kemurnian tinggi.”
Setelah zat yang diinginkan diisolasi, air yang telah dimurnikan disirkulasikan kembali. Jika elektroda disesuaikan dengan tepat, mereka juga dapat mengikat bahan baku langka lainnya dan memulihkannya dari air limbah, seperti kobalt, nikel, atau tembaga.
“Dalam jangka panjang, dapat dibayangkan bahwa di pabrik besar, air limbah akan dialirkan melalui beberapa reaktor,” jelas Dr. Cleis Santos. “Ini akan memungkinkan kita untuk mendaur ulang berbagai bahan baku penting di dalam pabrik yang sama.”
Berbeda dengan metode pengolahan sebelumnya seperti proses hidrometalurgi, yang sangat intensif CO2 dan energi, teknologi baru ini tidak memerlukan bahan kimia seperti alkali atau asam, membutuhkan lebih sedikit energi, dan karenanya lebih murah.
Selain meningkatkan kemurnian bahan baku yang dipulihkan, efisiensi seluruh proses juga dapat ditingkatkan, diperkirakan hingga 30 hingga 40 persen – sebuah keuntungan penting, menurut Dr. Julian Schwenzel.
“Menurut peraturan Uni Eropa, produsen di masa mendatang harus lebih sering menunjukkan jejak karbon CO2 keseluruhan dari bahan baku hingga produk jadi, dan produk baru juga harus menggunakan lebih banyak bahan daur ulang. Masalah efisiensi dan kualitas dalam proses pemulihan menjadi semakin penting,” jelas Dr. Julian Schwenzel.
Di laboratorium Fraunhofer IFAM, para peneliti berhasil menguji teknologi baru ini, dan tim saat ini sedang mengerjakan pabrik percontohan besar.
Pabrik ini berpotensi digunakan untuk memulihkan unsur tanah jarang, misalnya dari limbah elektronik.
“Hingga saat ini, kami harus mengimpor 100 persen unsur tanah jarang kami. Berkat proses kami, kami dapat mengurangi ketergantungan ini,” kata pemimpin kelompok Dr. Cleis Santos.
Inovasi yang dikembangkan Fraunhofer IFAM menunjukkan bahwa industri daur ulang baterai akan menjadi salah satu sektor strategis dalam transisi energi global.
Indonesia sebagai pemain penting dalam ekosistem kendaraan listrik dan pengolahan nikel perlu mempercepat investasi pada teknologi recycling berbasis electrochemical process agar mampu meningkatkan nilai tambah industri dalam negeri.
Kolaborasi antara industri, pemerintah, dan pusat riset menjadi kunci untuk membangun rantai pasok baterai yang lebih mandiri, efisien, dan berkelanjutan.
Teknologi electrochemical recycling dari Fraunhofer IFAM menjadi terobosan penting dalam upaya menciptakan ekonomi sirkular di industri baterai.
Dengan kemampuan memulihkan lithium, kobalt, nikel, hingga rare earth elements secara lebih hemat energi dan ramah lingkungan, solusi ini berpotensi mengurangi ketergantungan global terhadap impor bahan baku kritis.
Di tengah meningkatnya permintaan kendaraan listrik dan perangkat elektronik, inovasi seperti yang dilakukan oleh para peneliti Fraunhifer IFAM akan memainkan peran besar dalam membangun industri teknologi masa depan yang lebih berkelanjutan dan kompetitif. #SalamSobatTechnoMachinews
