STUDI baru dari Pennsylvania State University berhasil mengubah limbah botol plastik PET menjadi grafit sintetis berkualitas tinggi yang dapat digunakan pada baterai litium-ion untuk kendaraan listrik, ponsel pintar, laptop, dan penyimpanan energi terbarukan.
Saat ini, dunia memproduksi sekitar 300 juta ton plastik setiap tahun, dan setengahnya merupakan plastik sekali pakai dengan botol plastik PET sebagai komponen utamanya. Di sisi lain, permintaan grafit terus mendaki cepat dan diperkirakan melonjak empat kali lipat pada tahun 2030, di mana satu unit mobil listrik saja membutuhkan hingga 70 kilogram grafit untuk bagian anodanya.
Kelemahan
Dilansir dari Earth, mengubah plastik PET menjadi grafit yang baik sebenarnya sangat sulit. Polimer ini mengandung sekitar 33 persen oksigen yang menyebabkan material mengeras menjadi arang tidak beraturan saat dipanaskan.
Solusi tradisional berupa penambahan katalis logam seperti besi, nikel, atau kobalt dinilai kurang ideal karena meninggalkan residu kotoran yang membutuhkan proses pembersihan kimiawi tambahan demi mencapai standar kemurnian baterai.
Tim peneliti Penn State mengonversi potongan plastik PET tanpa katalis logam dengan mencampurnya bersama 2,5 persen grafena oksida melalui pemanasan terkontrol.
Grafena oksida berfungsi sebagai cetakan yang mengarahkan atom karbon menumpuk rapi hingga menghasilkan kristal grafit dengan lebar 114 nanometer dan tinggi tumpukan 27 nanometer, mengungguli ukuran metrik grafit alami.
Menghindari penggunaan logam menjadi bagian yang paling krusial bagi industri. Tanpa adanya katalis, berarti tidak ada sisa besi atau nikel yang harus dibersihkan nantinya.
Lebih Murah dan Ramah Lingkungan
Proses ini dinilai dapat memangkas biaya sekaligus memperkecil jejak lingkungan dari produksi material baterai. Sebagai perbandingan, memproduksi satu ton grafit baterai dengan cara konvensional biasanya menghabiskan sekitar 11.000 megajoule energi dan melepaskan sekitar lima ton karbon dioksida.
Hebatnya lagi, metode ini juga menghasilkan dua jenis karbon yang berguna sekaligus, yaitu karbon grafit untuk anoda litium-ion pada mobil listrik, serta karbon keras (hard carbon) untuk baterai natrium-ion yang digunakan pada penyimpanan jaringan listrik yang lebih murah.
Meskipun masih banyak tahapan kerja yang harus dilalui, arah dari penelitian yang diterbitkan dalam jurnal Diamond and Related Materials ini sudah sangat jelas. Bahan yang biasanya diperlakukan sebagai sampah seperti plastik PET kini mulai dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku untuk teknologi canggih. (H-4)
About the Author
