Australia sangat bergantung pada impor urea untuk memenuhi kebutuhan sektor pertaniannya, dan mengimpor sekitar 3,8 juta ton pada tahun 2024. Pada saat yang sama, negara ini menghadapi tekanan yang semakin besar untuk mengurangi emisi industri di berbagai sektor. Para peneliti di Universitas New South Wales berupaya mengatasi kedua tantangan tersebut dengan mengembangkan teknologi yang mengubah limbah karbon dioksida dan polutan nitrogen menjadi pupuk urea, sehingga berpotensi menciptakan sumber input pertanian penting dalam negeri sekaligus mengurangi dampak lingkungan.
Mulai dari laboratorium hingga skala industri
Tidak seperti penelitian mendasar pada umumnya yang diselesaikan pada tahap laboratorium, tim UNSW secara aktif melakukan penerjemahan-skala industri. Para peneliti menggunakan elektroliser urea, perangkat yang dianggap sebagai tolok ukur produksi urea yang terukur, untuk menguji kelayakan mengubah emisi menjadi pupuk dalam skala yang lebih besar. Untuk memahami bagaimana material berperilaku dalam-kondisi dunia nyata, tim menggunakan karakterisasi berkas-elektron tingkat lanjut di Synchrotron Australia. Teknik ini memungkinkan mereka mengamati reaksi kimia secara real time, sehingga menghasilkan data penting untuk penerapan industri di masa depan.
Dr. Daiyan, pimpinan proyek, menekankan bahwa rekayasa katalis yang cermat dan-pemantauan real-time sangat penting untuk memastikan selektivitas dan efisiensi, terutama saat melakukan penskalaan dari kondisi laboratorium terkontrol ke lingkungan industri.
Mengatasi ketergantungan urea di Australia
Meskipun merupakan eksportir pertanian utama, Australia tidak memproduksi cukup urea di dalam negeri, sehingga sektor ini rentan terhadap fluktuasi pasar global. “Ketergantungan ini sangat disayangkan, sekaligus merupakan kerentanan strategis,” kata Dr. Daiyan. Dengan memproduksi urea bersih secara lokal dari listrik terbarukan dan limbah karbon, negara ini dapat mengurangi ketergantungan impor dan meningkatkan ketahanan rantai pasokan. Pendekatan ini juga sejalan dengan peningkatan pengawasan regulasi terhadap emisi, yang kini tidak hanya mencakup karbon dioksida, namun juga mencakup polutan berbasis nitrogen-lainnya.
Penelitian ini menyoroti bagaimana prinsip kimia sirkular dapat mengintegrasikan aliran limbah dari pabrik semen dan residu pertanian ke dalam produksi pupuk, sehingga mengubah tantangan lingkungan menjadi produk yang bernilai komersial.
Pendekatan penangkapan dan konversi karbon
Berbeda dengan teknologi penangkapan udara langsung, metode UNSW berfokus pada penggunaan emisi yang tidak dapat dihindari dari sumber industri dan biogenik. Uji laboratorium awal menunjukkan hasil selektivitas yang menjanjikan, menunjukkan bahwa CO₂ dari operasi industri yang ada dapat diubah secara efektif menjadi urea. Proyek ini masih dalam pengembangan, namun merupakan jalur praktis untuk mengubah polutan karbon dan nitrogen menjadi bahan yang diperlukan dalam pertanian, bahan kimia, dan produksi bahan bakar.
Dr. Daiyan mempresentasikan temuan ini pada Konferensi Perubahan Iklim PBB, yang mengadvokasi investasi dalam solusi ekonomi sirkular. “Ada cukup karbon dioksida. Kita hanya perlu mulai berpikir dan berinvestasi dalam ekonomi sirkular,” katanya.
Garis waktu dan prospek industri
Menskalakan proses laboratorium ke aplikasi industri biasanya memakan waktu lebih dari satu dekade, namun tim UNSW bertujuan untuk mempercepat jangka waktu tersebut. Dr. Daiyan memperkirakan bahwa dalam waktu dua hingga tiga tahun, proyek ini dapat mendapatkan mitra industri untuk memulai uji coba skala-percontohan. Keberhasilan akan menunjukkan bahwa industri-yang padat emisi dapat menghasilkan nilai dari aliran limbahnya sekaligus memenuhi target lingkungan hidup.
Pada akhirnya, penelitian ini menggambarkan potensi kimia sirkular untuk membentuk kembali produksi industri. Dengan mengubah limbah karbon dan nitrogen menjadi pupuk, Australia dapat memperkuat rantai pasokan dalam negeri, mengurangi emisi, dan berkontribusi pada sektor kimia yang lebih berkelanjutan. Seperti yang dikatakan Dr. Daiyan, "Rekayasa katalis yang cermat dipadukan dengan-karakterisasi real-time dapat mengubah masalah lingkungan menjadi peluang."
