Potensi Men-Dekarbonisasi Beton

Beton adalah bahan yang paling banyak digunakan di dunia setelah air. Beton juga merupakan bahan bangunan yang paling umum digunakan. Beton memiliki ketahanan yang baik dan juga mudah diproduksi relatif murah. Selama berabad-abad, beton telah menjadi dasar untuk pembangunan infrastruktur di seluruh dunia. Secara global, sekitar 30 miliar ton beton digunakan setiap tahunnya. Dan nilai pasar total beton diperkirakan akan melebihi 970 miliar dolar pada tahun 2030.

Namun, beton juga memiliki satu permasalahan. Yaitu, salah satu bahan baku yang tidak bisa digunakan lebih dari satu kali. Dan selain itu, beton juga menimbulkan masalah lingkungan yang signifikan. Produksi beton membutuhkan energi yang besar dan menghasilkan emisi karbon dioksida yang tinggi. Semen, komponen utama dalam beton, bertanggung jawab atas 8% emisi CO₂ global. Beton juga bertanggung jawab atas 10% penggunaan air industri di dunia. Selain itu, proses produksinya memiliki dampak besar terhadap kualitas udara karena debu dan partikel lainnya.

Produksi beton terdiri dari beberapa tahap, mulai dari penambangan, penggilingan, produksi klinker (semen setengah jadi yang memiliki kandungan CO2 yang tinggi), hingga pencampuran dan distribusi. Selama produksi, lebih dari setengah emisi dilepaskan melalui proses pemanasan batu kapur, yang disebut kalsinasi. Ketika batu kapur, yang sebagian besar terdiri dari kalsium karbonat, dipanaskan, ia terurai menjadi oksida kalsium dan CO₂. Emisi yang terkait dengan kalsinasi sudah menjadi bawaan pada kimia semen itu sendiri dan oleh karena itu dianggap "sulit untuk dikurangi".

Selain proses kalsinasi, sekitar 40% emisi yang terkait dengan produksi semen dihasilkan oleh pembakaran bahan bakar fosil untuk memanaskan kiln (alat pencampur bahan baku). Di kiln, elemen yang sudah dipanaskan diubah menjadi klinker melalui proses sintering (pemanasan sebuah bahan baku guna menguatkan kekuatannya). Reaksi kimia tersebut membutuhkan suhu yang sangat tinggi, umumnya di atas 1400°C. Oleh karena itu, bahan bakar fosil seperti serbuk batubara, batu bara coklat, minyak, dan bahan bakar rendah mutu biasanya digunakan untuk membakar tungku yang mencapai suhu tersebut. Sebagai bagian dari proses pembakaran ini, CO₂ dilepaskan bersama dengan beberapa gas lainnya.

Pada pabrik semen konvensional, emisi proses (yang merupakan aliran murni CO₂) dicampur dengan gas buang yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar fosil, yang memiliki konsentrasi CO₂ yang lebih rendah. Hal ini menghasilkan gas buang yang "tidak murni"

dengan persentase karbon dioksida yang rendah, sehingga sulit untuk dipisahkan dan ditangkap.

Ditambah dengan sekitar 10% emisi berasal dari listrik yang digunakan untuk menggerakkan mesin tambahan, penambangan, penggilingan, transportasi, dan pencampuran semen.

Solusi: peluang untuk mendekarbonisasi produksi beton

Karena industri beton akan terus berkembang, masalah lingkungan yang dihadapinya perlu segera diatasi. Meskipun proses produksi beton saat ini tidak berkelanjutan bagi lingkungan, solusi-solusipun mulai muncul.

CCS dan CCU

Salah satu solusi untuk membantu mengurangi jumlah polusi dari produksi beton adalah CCS (Carbon Capture and Storage) dan CCU (Carbon Capture and Utilization). CCS bertujuan untuk menangkap karbon dioksida sebelum masuk ke atmosfer dan menyimpannya di bawah tanah, di mana akhirnya terjadi proses mineralisasi. Sementara itu, CCU mengubah karbon dioksida menjadi sumber daya seperti bahan baku industri dan material.

CarbonCure mengintegrasikan teknologinya ke dalam pabrik-pabrik beton. Perusahaan ini menyuntikkan CO₂ yang telah ditangkap ke dalam beton segar selama proses pencampuran. Setelah proses penyuntikan, CO₂ bereaksi dengan campuran beton dan akhirnya berubah menjadi mineral yang akan tertanam secara permanen di dalamnya. Selain manfaat pengurangan karbon, mineralisasi CO₂ juga meningkatkan kekokohan beton.

Carbon Clean mengklaim bahwa sistem mereka menyediakan solusi yang cepat, dapat ditingkatkan, dan terstandarisasi yang dapat disesuaikan dengan lokasi manapun dengan biaya terjangkau. Teknologi CycloneCC milik mereka menggabungkan teknologi-teknologi terkini seperti APBS-CDRMax® dan RPB. Setiap unit CycloneCC dapat mulai beroperasi dalam waktu kurang dari dua bulan.

Pembakaran oksigen dan kalsinasi tidak langsung

Salah satu faktor yang membuat penangkapan karbon menjadi sesuatu yang mahal adalah adanya sifat heterogen dari gas buang. Oleh karena itu, beberapa proses sedang dikembangkan untuk menghasilkan emisi CO₂, yang jauh lebih mudah diubah menjadi produk lain.

Furno Materials kini mengembangkan teknologi material yang memanfaatkan pembakaran oksigen untuk menghasilkan aliran CO₂ yang murni dan menghasilkan emisi dengan konsentrasi CO₂ yang jauh lebih tinggi.

Calix Global, di sisi lain, mengisolasi emisi proses dari emisi pembakaran dengan unit kalsinasi tidak langsung. Kalsinator tidak langsung ini memanaskan batu kapur secara tidak langsung, berbeda dengan pabrik semen konvensional yang menggunakan gas pembakaran untuk memanaskan batu kapur.

Substitusi atau pengurangan klinker

Teknologi Carbon Upcycling dapat menyimpan CO₂ secara permanen dalam produk limbah industri. Bahan-bahan ini berasal dari pembangkit listrik tenaga batu bara, pabrik baja, manufaktur kaca, dan lokasi tambang. Teknologi perusahaan ini mengurangi klinker dalam semen dan semen dalam beton, memberikan solusi bagi produsen semen dan beton siap pakai.

Semen terbarukan

Semen terbarukan adalah jenis semen yang terbuat dari bahan baku baru dan berkelanjutan. Semen tersebut dapat digunakan dalam produksi beton sebagai pengganti bahan-bahan tradisional seperti klinker. Misalnya, para peneliti di Northwestern University telah mengembangkan teknologi untuk menggabungkan nanomaterial ke dalam semen tradisional. Ini membantu meningkatkan ketahanan air dan retakan serta mengurangi emisi secara signifikan.

Biomason mengklaim menggunakan mikroorganisme alami untuk menghasilkan Biosemen. Produk Biocement pertama yang tersedia secara komersil, Biolith, terdiri sekitar 85% bahan alami dan 15% bahan Biocement. Produk mereka digunakan dalam proyek-proyek di seluruh Amerika Serikat dan Eropa.

Penggantian kiln

Beberapa startup sedang bekerja pada pengembangan teknologi kiln yang beroperasi dengan listrik terbarukan sebagai sumber energi, menggantikan bahan bakar fosil. Hal ini dapat mengurangi emisi CO₂ secara signifikan dari proses pembakaran dalam produksi beton.

Dengan adanya inovasi dan perkembangan teknologi, ada peluang besar untuk mendekarbonisasi produksi beton dan mengurangi dampaknya terhadap lingkungan. Solusi seperti CCS dan CCU, penggunaan pembakaran oksigen dan kalsinasi tidak langsung, substitusi atau pengurangan klinker, penggunaan semen terbarukan, dan penggantian kiln dengan listrik terbarukan semuanya dapat membantu meminimalkan emisi karbon dan menghasilkan beton yang lebih berkelanjutan secara lingkungan.

GK-Plug and Play sebagai bagian dari ekosistem inovasi global di Indonesia, memiliki tujuan untuk membawa perkembangan-perkembangan, inovasi-inovasi dan informasi yang terjadi di industri seluruh dunia ke Indonesia. Dengan harapan hal-hal tersebut mampu membawa perubahan dan memacu serta memeriahkan iklim inovasi di Indonesia. Jika anda atau perusahaan anda sedang dalam proses mengurangi emisi karbon, kami di GK-Plug and Play mampu memberikan konsultasi dan menghubungkan anda dengan startup-startup inovatif di bidangnya, yang tergabung dalam ekosistem kami.

Bergabung dengan ekosistem inovasi global kami di sini