Telaah Risiko Proyek Carbon Capture, Utilization, and Storage (CCUS)

Fasilitas carbon capture milik Climeworks di Swiss

Dunia hari ini tengah digerakkan oleh wacana kedaruratan krisis iklim. Salah satu inisiatif utama yang muncul adalah gagasan nol emisi bersih (net zero emission) yang rencananya dicapai pada pertengahan abad ke-21. Nol emisi bersih merupakan kondisi tatkala emisi gas rumah kaca yang dihasilkan dapat diseimbangkan dengan jumlah yang diserap dari atmosfer, sehingga akumulasi emisi di atmosfer menjadi nol.

Masalahnya, kebijakan global untuk mencapai nol emisi bersih menghadapi tantangan besar. Misalnya, sektor industri seperti petrokimia, manufaktur baja, atau pabrik semen relatif sulit diturunkan emisinya hingga nol tanpa dukungan kebijakan dan teknologi yang memadai.

Hasil olah data World Resources Institute menemukan bahwa terdapat empat sumber emisi yang tumbuh paling cepat sejak tahun 1990, yaitu proses industri tumbuh 225%, listrik dan pemanas (subsektor energi) tumbuh 88%; transportasi (juga subsektor energi) tumbuh 66%, dan manufaktur dan konstruksi yang tumbuh 60%.

Dalam konteks permasalahan ini, kebijakan penangkapan, utilisasi, dan penyimpanan karbon (CCUS) hadir untuk menangani emisi yang utamanya berasal dari sektor yang operasionalnya tidak bisa digantikan total oleh energi terbarukan.

Perkembangan Proyek CCUS

Diagram rantai nilai CCUS

Menurut International Energy Agency, jika kita menargetkan status carbon neutrality secara global pada 2070, maka emisi CO₂ yang mesti ditangkap dan disimpan diperkirakan mencapai 9,5 miliar ton dan 6,6 miliar ton, masing-masing hampir 42 dan 165 kali lipat dari tingkat tahun 2020.

Pertanyaannya, sejauh mana dunia telah mengembangkan CCUS untuk mencapai target tersebut?

Berdasarkan Global Status of CCS Report 2020, terdapat lebih dari 60 fasilitas CCUS yang diumumkan akan beroperasi di seluruh dunia. Meskipun demikian, hanya 26 fasilitas yang benar-benar beroperasi dengan kapasitas ±40 juta ton CO₂ per tahun. Angka ini kurang dari 1% kapasitas yang dibutuhkan.

Di Tiongkok, terdapat setidaknya 40 proyek demonstrasi CCUS yang sedang dibangun dengan kapasitas tangkapan 3 juta ton CO₂ per tahun. Meskipun cukup ambisius, terdapat beberapa faktor yang membatasi langkah Tiongkok, antara lain benefit ekonomi dari proyek CCUS, kelayakan model bisnis, dan dukungan kebijakan.

Potensi Penyimpanan dan Utilisasi CCUS

Riset menyebutkan bahwa kontribusi rata-rata CCUS terhadap pengurangan emisi global diperkirakan berada di angka 490 juta ton per tahun pada 2030; 4,66 miliar ton per tahun pada 2050; dan 10,4 miliar ton per tahun pada 2070.

Untuk mengejar target tersebut, penerapan proyek CCUS dapat dibagi ke dalam tiga fase: (1) fase aktivasi (5–7 tahun) untuk membangun ekosistem kebijakan dan perpajakan, (2) fase ekspansi (8–10 tahun) untuk mengembangkan kerangka hukum jangka panjang, dan (3) fase penerapan skala besar (>10 tahun) yang ditandai oleh peningkatan dukungan yang substansial dari kebijakan nasional.

Di sisi lain, proyek CCUS memerlukan estimasi terkait kemampuan penyimpanan CO₂ bawah tanah. Data geologi yang akurat diperlukan untuk menentukan seberapa besar skala CCUS, bagaimana tata letak infrastrukturnya, di mana titik pembangunan pipa, termasuk seberapa realistis target net zero emission. Tanpa data geologi yang akurat, maka perencanaan CCUS dapat berisiko tinggi.

Terdapat beberapa lokasi umum penyimpanan CO₂ di bawah tanah, antara lain ladang minyak untuk enhanced oil recovery, akuifer asin, lapisan batubara, dan ladang gas habis (depleted gas reservoirs). Akuifer asin dinilai sebagai lokasi penyimpanan utama karena luas dan kapasitas penyimpanan yang besar.

Beberapa negara memiliki potensi penyimpanan CO₂ bawah tanah yang besar. Di Tiongkok, potensi penyimpanan CO₂ diperkirakan sekitar 1302–4791 miliar ton per tahun dengan komposisi akuifer asin, ladang gas, dan ladang minyak. Amerika Utara punya potensi sebesar 2300–21530 miliar ton per tahun. Sedangkan Eropa dan Australia relatif kecil dengan masing-masing di angka 500 miliar ton dan 220–410 miliar ton per tahun.

Karbon yang telah disimpan dapat diolah menjadi produk kimia atau sintesis biomassa, dalam hal ini diperlukan evaluasi terkait permintaan pasar dan kematangan teknologi. Menurut Chinese Academy of Environmental Planning, potensi pemanfaatan karbon melalui proses kimia/biologi di Tiongkok mencapai 90–140 juta ton per tahun pada 2030 dan 620–870 juta ton per tahun pada 2060.

Terkait penyimpanan dan utilisasi, terdapat satu problem krusial yang ditekankan ilmuwan: eksplorasi geologi masih minim. Belum ada perhitungan akurat mengenai seberapa banyak CO₂ yang dapat disimpan secara aman dan ekonomis.

Penyebabnya banyak, mulai dari biaya eksplorasi yang mahal dengan risiko tinggi, ketidakpastian struktur geologi, regulasi penyimpanan karbon yang belum jelas di banyak negara, tidak ada commercial demand yang kuat terhadap carbon storage, dll.

Hal ini berakibat pada ketidakpastian dalam deployment planning, termasuk biaya eksplorasi dan pengeboran yang terlalu tinggi. Dengan kata lain, proyeksi CCUS dan strateginya dapat salah arah.

Pencocokan Source-Sink

Skema Proyek CCUS

Hal lain yang perlu diperhitungkan adalah bagaimana menghubungkan CO₂ yang ditangkap dengan lokasi penyimpanan (source-sink matching). Ini merupakan urusan rumit karena CO₂ perlu diangkut melalui jaringan pipa atau transportasi.

Kita dapat mendefinisikan source sebagai lokasi penghasil CO₂ seperti pabrik semen, manufaktur, pembangkit listrik, dll. Sedangkan sink merupakan lokasi penyimpanan CO₂ seperti ladang minyak/gas dll.

Terdapat beberapa tantangan besar di sini, antara lain (1) jarak antara source dan sink bisa terlalu jauh (>500 km), (2) kontur wilayah yang sulit seperti daerah berbukit atau padat penduduk, (3) kapasitas sink tidak selalu sesuai dengan jumlah karbon yang dihasilkan source, (4) keterbatasan data geologi.

Konsekuensinya tentu jelas: biaya operasional menjadi sangat tinggi, bahkan proyek CCUS menjadi tidak realistis untuk dikerjakan. Ini merupakan tantangan teknis-logistik terbesar yang paling berpengaruh terhadap deployment CCUS pada skala besar.

Risiko dan Analisisnya

Terdapat tiga kluster risiko yang dapat dipetakan: finansial, teknis, dan EHS (enviroment, health, and safety).

Risiko Finansial

Proyek CCUS pada dasarnya berbiaya tinggi. Proyek ini dirancang dengan proses operasional yang rumit mulai dari pembangunan infrastruktur, pendayagunaan teknologi, hingga eksplorasi geologi bawah tanah. Selain itu, proyek CCUS agaknya tidak cukup seksi untuk dikomersialisasi karena internal rate of return (IRR) yang relatif rendah dibanding total biaya proyek.

Di samping itu, proyek CCUS tercatat sebagian besar didanai oleh public capital sebesar 60% dari total pembiayaan. Hal ini berarti keberlangsungan proyek akan sangat tergantung pada postur anggaran, besaran alokasi, kondisi makroekonomi, dan komitmen politik yang fluktuatif.

Risiko lain yang berpengaruh terhadap investasi CCUS adalah ketidakpastian harga karbon. Risiko ini membuat lebih banyak aktor yang berbagi fasilitas CCUS untuk meminimalkan risiko investasi, akibatnya lebih banyak hub dan kluster CO₂ yang bermunculan.

Risiko Teknis

Di tahap carbon capturing, efisiensi penangkapan karbon akan tergantung pada beberapa faktor seperti jenis material adsorben, kalkulasi risiko fouling (pengotoran), korosi, dll.

Pada saat transporting menuju storage, risiko terbesar terletak pada ancaman eksternal (interferensi) akibat aktivitas konstruksi, penggalian tanah, transportasi berat di atas jalur pipa, dll. Termasuk, adanya problem ground movement seperti gempa bumi dll.

Terkait carbon storage, risiko besar yang muncul berhubungan dengan permeabilitas batuan (kemampuan menahan aliran fluida), potensi kebocoran storage, masalah induced seismicity (gempa akibat perubahan tekanan bawah tanah karena kegiatan penyimpanan CO₂), dll.

Di tahap utilisasi, risiko teknis berkaitan dengan ketidakpastian produksi EOR (enhanced oil recovery) atau ECBM (enhanced coalbed methane) yang memanfaatkan injeksi CO₂ dari storage, risiko pengeboran, dll.

Risiko EHS

Proses carbon capturing salah satunya melibatkan reaksi kimia antara pelarut (monoethanolamine/MEA dll) dengan nitrogen oksida (NOx), panas, dan oksigen selama penangkapan CO₂. Proses ini dapat menghasilkan senyawa organik nitrosamine/nitramine yang bersifat karsinogenik.

Kemudian, potensi risiko lain adalah berupa kebocoran pipa dalam proses transportasi dari source ke sink/storage. Kebocoran ini dapat berakibat pada kontaminasi air tanah dan polusi lokal.

Selain itu, dalam proses penyimpanan karbon terdapat risiko berupa seismicity atau gempa akibat perubahan tekanan bawah tanah. Risiko ini tentu dapat menimbulkan bencana yang lebih luas seperti kerusakan ekosistem di permukaan tanah, dll.

Title: A critical review on deployment planning and risk analysis of carbon capture, utilization, and storage (CCUS) toward carbon neutrality

Author(s): Siyuan Chen, Jiangfeng Liu, Qi Zhang, Fei Teng, Benjamin C. McLellan

Article: Renewable and Sustainable Energy Reviews 167 (2022) 112537 https://doi.org/10.1016/j.rser.2022.112537