Di saat banyak pembahasan energi masih berkutat pada bagaimana menekan emisi dari batu bara, tim riset di Shenzhen University justru menawarkan jalan yang sama sekali berbeda. Mereka mengembangkan sistem fuel cell ZC-DCFC yang diklaim mampu mengubah batu bara menjadi listrik tanpa pembakaran, tanpa turbin, dan tanpa melepaskan karbon dioksida ke atmosfer.
Pendekatan ini menarik perhatian karena batu bara selama ini identik dengan asap, panas, dan rantai proses yang panjang. Di sistem ini, energi kimia batu bara tidak diubah lewat pembakaran, melainkan langsung dikonversi menjadi listrik di dalam sel elektrokimia yang dikendalikan.
Cara kerja yang memotong jalur pembangkit konvensional
ZC-DCFC adalah singkatan dari zero-carbon-emission direct coal fuel cell. Batu bara terlebih dahulu digiling menjadi serbuk halus, lalu dikeringkan, dimurnikan, dan diberi perlakuan permukaan agar lebih reaktif sebelum dimasukkan ke ruang anoda.
Di sisi lain, oksigen masuk ke fuel cell dan membran oksida membantu oksidasi langsung partikel batu bara. Saat proses itu berlangsung, listrik dihasilkan tanpa tahap produksi uap dan tanpa putaran turbin mekanis seperti pada pembangkit batu bara biasa.
Efisiensi yang diklaim jauh melampaui pembangkit biasa
Pembangkit batu bara tradisional harus melewati rangkaian panjang mulai dari pembakaran, pembentukan panas, produksi uap, hingga menggerakkan turbin. Rantai ini dibatasi oleh Carnot limit dan umumnya membuat efisiensi termal tertahan di kisaran 40%.
ZC-DCFC disebut tidak mengalami kehilangan energi yang sama karena tidak bergantung pada pembakaran. Dengan konversi langsung dari energi kimia ke listrik, efisiensinya diklaim berpotensi mencapai 90%.
Karbon tetap muncul, tetapi tidak dilepas ke udara
Meski tidak membakar batu bara, reaksi di ruang anoda tetap menghasilkan karbon dioksida. Perbedaannya ada pada cara menangani gas tersebut, karena karbon dioksida ditangkap segera di lokasi dan tidak dibuang ke atmosfer.
Karbon dioksida itu kemudian dapat diolah menjadi bahan kimia berguna seperti synthesis gas, atau distabilkan menjadi senyawa seperti sodium bicarbonate. Bahan tersebut bisa dipakai untuk aplikasi industri, bahan baku kimia, maupun flue gas treatment.
Pengembangan bertahap sejak 2018
Tim yang dipimpin Xie Heping mulai mengembangkan pendekatan ini secara bertahap sejak 2018. Fokus utamanya mencakup persoalan material dan daya tahan sel, dua hal yang selama ini menjadi tantangan besar dalam direct carbon fuel cell.
Versi awal teknologi ini diketahui menghadapi densitas daya yang rendah dan umur operasi yang pendek. Desain terbaru diklaim lebih baik dalam skalabilitas stack, stabilitas jangka panjang, dan efisiensi konversi karbon.
Bukan hanya soal laboratorium
Perbaikan teknis penting karena teknologi energi tidak cukup dinilai dari konsep dasarnya saja. Sistem juga harus stabil, tahan lama, dan efisien agar bisa dipakai berulang dalam instalasi besar.
Xie juga menyebut konsep ini berpotensi diterapkan pada lapisan batu bara dalam yang berada sekitar 1,2 mil di bawah permukaan. Dalam skenario itu, batu bara dapat diubah menjadi listrik langsung di tempat tanpa biaya besar untuk penambangan dan transportasi.
Jika pendekatan tersebut benar-benar bisa dijalankan, dampaknya tidak hanya relevan bagi China. Negara-negara lain yang sudah meninggalkan tambang batu bara karena dominasi minyak mentah juga bisa melihat teknologi ini dari sudut pandang baru.
Konteksnya menjadi semakin penting di tengah ledakan industri pusat data di China yang membutuhkan pasokan listrik dasar dalam jumlah besar. Pada saat yang sama, tekanan untuk menekan emisi terus meningkat, sehingga ZC-DCFC mendapat perhatian yang lebih besar.
