Terobosan BRIN: Metode Produksi Pupuk Nitrogen Ramah Lingkungan Hemat Energi

Peneliti BRIN berhasil mengembangkan metode produksi pupuk nitrogen ramah lingkungan menggunakan teknologi plasma, menawarkan alternatif hemat energi dari proses konvensional Haber-Bosch.

Badan Riset dan Inovasi Nasional (BRIN) melalui Politeknik Teknologi Nuklir Indonesia (Poltek Nuklir) kembali menunjukkan inovasi signifikan. Mereka berhasil mengembangkan metode baru untuk produksi pupuk nitrogen yang lebih ramah lingkungan dan efisien. Pendekatan ini diharapkan mampu menjadi solusi berkelanjutan bagi sektor pertanian global.

Deni Swantomo, seorang dosen sekaligus peneliti dari Poltek Nuklir BRIN, memimpin tim dalam pengembangan teknologi ini. Inovasi ini berfokus pada pemanfaatan teknologi Dielectric Barrier Discharge (DBD) plasma. Tujuannya adalah memproduksi amonia langsung dari air dan gas nitrogen.

Metode ini menawarkan alternatif dari proses Haber-Bosch yang selama ini dominan. Proses konvensional tersebut dikenal boros energi dan berkontribusi pada emisi karbon. Dengan teknologi plasma, produksi amonia dapat dilakukan pada suhu dan tekanan ruang.

Inovasi Teknologi Plasma untuk Amonia Berkelanjutan

Produksi amonia global saat ini masih sangat bergantung pada metode Haber–Bosch yang membutuhkan suhu dan tekanan tinggi. Kondisi ini mengakibatkan konsumsi energi yang masif serta menyumbang emisi karbon signifikan.

Berbeda jauh, sistem yang dikembangkan oleh Deni Swantomo bersama timnya dapat beroperasi pada suhu dan tekanan ruang. Ini berarti tidak ada lagi kebutuhan akan kondisi ekstrem atau tambahan gas hidrogen. Teknologi DBD plasma menjadi kunci utama dalam efisiensi energi ini.

Deni menjelaskan bahwa gas nitrogen dialirkan dan diberi energi listrik untuk membentuk plasma yang menghasilkan spesies nitrogen reaktif. Plasma inilah yang kemudian berinteraksi dengan permukaan air, memecah molekul air menjadi radikal hidrogen dan hidroksil. Selanjutnya, atom nitrogen dan hidrogen bereaksi membentuk amonia.

Optimalisasi Parameter Produksi Pupuk Nitrogen

Penelitian yang dilakukan oleh tim BRIN ini juga mencakup evaluasi mendalam terhadap berbagai parameter operasional. Beberapa parameter penting yang diteliti meliputi laju aliran nitrogen, daya listrik, dan jarak elektroda. Jenis air serta tingkat keasaman (pH) juga menjadi fokus utama dalam optimasi ini.

Hasil penelitian menunjukkan kondisi optimal untuk produksi amonia. Kondisi tersebut tercapai pada laju aliran nitrogen 1,4 liter per menit dengan daya 75 watt. Jarak elektroda ideal adalah 1 sentimeter, menggunakan air deionisasi dengan pH sekitar 5.

Pada kondisi optimal tersebut, konsentrasi amonia berhasil mencapai 19,7 parts per million (ppm) dalam waktu reaksi 30 menit. Menariknya, penambahan sinar ultraviolet (UV) justru tidak diperlukan. Bahkan, sinar UV diketahui dapat menurunkan hasil karena memicu dekomposisi amonia yang telah terbentuk.

Penggunaan air deionisasi juga terbukti menghasilkan produksi amonia yang lebih tinggi dibandingkan air keran. Kandungan mineral dalam air keran dapat memicu reaksi samping yang menghambat pembentukan amonia. Oleh karena itu, penggunaan air dengan tingkat kemurnian tinggi memberikan hasil yang lebih optimal.

Prospek dan Tantangan Pengembangan Lebih Lanjut

Secara keseluruhan, penelitian ini menegaskan potensi besar sistem DBD plasma. Sistem ini dapat menjadi alternatif produksi amonia tanpa katalis dan tanpa pretreatment kompleks. Selain itu, tidak ada penggunaan gas hidrogen tambahan yang diperlukan, menjadikannya lebih efisien.

Deni Swantomo menekankan bahwa skala produksi saat ini masih terbatas pada tingkat laboratorium. Kapasitas produksi ini belum dapat menyamai skala industri yang besar. Namun, potensi pengembangannya sangat menjanjikan untuk masa depan.

Ke depan, teknologi produksi pupuk nitrogen ini diharapkan dapat dikembangkan lebih lanjut. Tujuannya adalah menjadi solusi yang lebih bersih dan efisien. Inovasi ini akan mendukung pertanian berkelanjutan dan ketahanan pangan global.

"Pendekatan ini membuka peluang pengembangan teknologi produksi pupuk yang lebih berkelanjutan dan hemat energi," ujar Deni. Ia menambahkan, "Sistemnya relatif sederhana, tidak membutuhkan katalis mahal, serta dapat beroperasi dalam kondisi normal."

Sumber: AntaraNews