Saat industri hidrogen bersih menghadapi kemunduran besar dengan hanya 11% dari kapasitas produksi yang direncanakan untuk 2030 mencapai keputusan investasi final, sebuah pendekatan alternatif mulai mendapat perhatian di kalangan teknologi. Pirolisis metana, yang memecah gas alam menjadi hidrogen dan karbon padat tanpa menghasilkan karbon dioksida, memicu perdebatan tentang apakah teknologi ini dapat mentransformasi produksi energi dan ekonomi bahan bakar fosil.
Ekonomi Energi Dapat Menguntungkan Perusahaan Gas Alam
Aspek paling menarik dari pirolisis metana terletak pada potensinya untuk meningkatkan konsumsi gas alam secara dramatis sambil memenuhi target emisi nol. Perhitungan energi menunjukkan bahwa sekitar setengah dari energi pembakaran metana berasal dari pembentukan hidrogen, sementara setengah lainnya berasal dari pembentukan karbon dioksida. Ini berarti pembangkit listrik gas alam dengan emisi nol yang menggunakan pirolisis akan membutuhkan sekitar dua kali lipat gas untuk menghasilkan output listrik yang sama.
Bagi perusahaan bahan bakar fosil, ini menghadirkan peluang yang tidak terduga. Alih-alih menghadapi eliminasi dalam transisi energi bersih, mereka dapat melihat permintaan yang berlipat ganda untuk produk mereka. Proses ini bekerja dengan terlebih dahulu memisahkan atom karbon dalam lingkungan bebas oksigen, kemudian membakar hidrogen yang tersisa untuk menggerakkan siklus tersebut.
Perbandingan Kebutuhan Energi:
- Elektrolisis: 50+ kWh per kg hidrogen
- Pirolisis Metana: 9-12 kWh per kg hidrogen
- Efisiensi fuel cell: ~70% (25 kWh/kg output hidrogen)
- Efisiensi roundtrip untuk elektrolisis: Buruk karena input energi yang tinggi
- Efisiensi roundtrip untuk pirolisis: Lebih baik karena kebutuhan energi yang lebih rendah
Produk Sampingan Karbon Padat Menciptakan Peluang Pendapatan
Tidak seperti metode produksi hidrogen tradisional yang berjuang dengan viabilitas ekonomi, pirolisis metana menghasilkan material karbon padat yang berharga sebagai produk sampingan. Ini berkisar dari carbon black yang digunakan dalam manufaktur ban hingga pengganti grafit untuk baterai. Dengan 20 kg metana yang saat ini berharga sekitar 3 dolar Amerika Serikat tetapi mengandung 15 kg karbon yang berpotensi bernilai 20-30 dolar Amerika Serikat, ekonominya terlihat menjanjikan.
Produksi carbon black saat ini terkenal kotor, dengan intensitas CO2 rata-rata hampir 4 kg CO2 per kg karbon yang diproduksi. Beberapa perusahaan telah meninggalkan pabrik mereka daripada menerapkan peningkatan lingkungan yang diamanatkan EPA. Pirolisis metana dapat membersihkan industri ini sambil menghasilkan hidrogen sebagai produk bonus.
Ekonomi Produk Karbon:
- Biaya 20 kg metana: ~$3 USD
- Kandungan karbon: 15 kg (75% berdasarkan berat)
- Nilai potensial karbon: $20-30 USD
- Intensitas CO2 carbon black saat ini: 4 kg CO2 per kg karbon
- Gas alam bersertifikat: jejak CO2 90% lebih rendah dari rata-rata
Keunggulan Geografis dan Infrastruktur
Teknologi ini menawarkan manfaat praktis dibandingkan pendekatan hidrogen bersih lainnya. Dengan lebih dari 3 juta mil pipa gas alam yang sudah ada di seluruh Amerika Serikat, pabrik pirolisis metana dapat ditempatkan jauh lebih dekat dengan pusat permintaan. Ini mengatasi masalah transportasi hidrogen yang mahal yang menghantui fasilitas elektrolisis terpencil.
Proses ini juga membutuhkan sedikit atau tidak ada air, mengatasi kekhawatiran tentang proyek elektrolisis di daerah yang kekurangan air di mana tenaga surya melimpah. Desain reaktor modular memungkinkan peningkatan skala bertahap dan produksi di lokasi, mengurangi biaya dan hambatan adopsi.
Keunggulan Infrastruktur:
- Jaringan pipa gas alam AS : 3+ juta mil
- Kebutuhan air: Minimal (vs. tinggi untuk elektrolisis dan SMR )
- Fleksibilitas geografis: Tinggi karena infrastruktur gas yang sudah ada
- Desain reaktor modular: Memungkinkan peningkatan skala secara bertahap
- Potensi ko-lokasi: Dapat ditempatkan dekat dengan pusat permintaan
Tantangan Teknis dan Kekhawatiran Lingkungan
Meskipun ekonominya menjanjikan, pirolisis metana menghadapi rintangan yang signifikan. Kualitas dan kemampuan pasar dari produk karbon akan menentukan kesuksesan komersial. Selain itu, menggunakan gas alam sebagai bahan baku memerlukan pengelolaan yang hati-hati terhadap kebocoran metana di seluruh rantai pasokan, karena bahkan sejumlah kecil metana yang lolos dapat meniadakan manfaat iklim.
Kita harus berhenti mengeluarkan karbon dari tanah sejak kemarin. Perubahan iklim bukanlah kebohongan, tidak akan hilang, dan merupakan krisis eksistensial yang harus diatasi dengan menghilangkan ekstraksi karbon sejauh mungkin.
Sentimen ini mencerminkan kekhawatiran yang lebih luas tentang teknologi apa pun yang memperpanjang penggunaan bahan bakar fosil, bahkan dengan manfaat lingkungan.
Aplikasi Dunia Nyata Mulai Muncul
Perusahaan sudah bergerak melampaui pengujian laboratorium. Monolith Materials telah memproduksi carbon black untuk Goodyear menggunakan pirolisis metana, meskipun mereka menghadapi tantangan dalam memenuhi target untuk pinjaman Departemen Energi senilai 1 miliar dolar Amerika Serikat. Sementara itu, negara-negara termasuk Kanada, Jerman, dan Australia mendukung pengembangan pirolisis metana bersama Amerika Serikat.
Teknologi ini dapat menemukan titik manisnya dalam aplikasi industri yang membutuhkan hidrogen dan material karbon, seperti produksi pupuk yang dikombinasikan dengan manufaktur carbon black. Pendekatan dual-use ini memaksimalkan nilai kedua produk sambil meminimalkan limbah.
Saat pasar hidrogen bersih melakukan rekalibrasi setelah kemunduran awal, pirolisis metana mewakili jalan tengah yang pragmatis. Teknologi ini memanfaatkan infrastruktur yang ada, menciptakan beberapa aliran pendapatan, dan dapat mencapai emisi langsung nol sementara industri bekerja menuju solusi jangka panjang. Apakah teknologi ini dapat mengatasi tantangan teknis dan oposisi lingkungan masih harus dilihat, tetapi insentif ekonominya semakin sulit untuk diabaikan.
Referensi: Clean Hydrogen at a Crossroads: Why Methane Pyrolysis Deserves Attention