7cloud.asia – Hokkaido yang merupakan pulau terbesar kedua di Jepang juga menjadi rumah bagi lebih dari satu juta sapi, dan menghasilkan lebih dari separuh susu dan produk susu negara ini.
Kini pulau Hokkaido berupaya mengubah kotoran sapi menjadi sumber energi terbarukan. hidrogen. Saat dibakar, hidrogen tidak mengeluarkan karbon. Hal ini menjadikannya alternatif yang menarik untuk bahan bakar fosil.
Dengan begitu, muncul harapan di masa depan bahwa hidrogen dapat digunakan sebagai bahan bakar berkelanjutan, seperti untuk kebutuhan rumah tangga dan menggerakkan mobil, kereta api, pesawat terbang, hingga kapal di masa depan.
Namun, cara yang paling umum untuk memproduksi hidrogen saat ini melibatkan penggunaan metana—bahan bakar fosil yang disalurkan dari bawah tanah, yang berarti masih terkait dengan emisi karbon yang signifikan.
Hidrogen juga dapat diproduksi dengan memisahkan air menggunakan listrik, tetapi ini bisa mahal dan hanya rendah karbon jika menggunakan sumber listrik terbarukan.
Namun, Ladang Hidrogen Shikaoi menggunakan sumber yang berbeda, yakni kotoran sapi, yang merupakan limbah melimpah di Hokkaido. Sekitar 20 juta ton kotoran sapi dihasilkan di Hokkaido setiap tahunnya.
Dilansir dari BBC Indonesia, jika tidak diolah dengan benar, kotoran tersebut dapat menjadi beban lingkungan.
Kotoran sapi bisa menimbulkan emisi metana yang signifikan serta mempengaruhi kualitas air jika dibiarkan bocor ke sungai dan anak sungai.
Baca: Pengolahan limbah peternakan sapi di Cikoko, Jakarta Selatan
Jadi, dapatkah kotoran tersebut digunakan sebagai sumber energi berkelanjutan?
“Proyek ini bertujuan memproduksi hidrogen dari kotoran ternak yang berasal dari Jepang dan merupakan proyek unik di tempat ini,” kata Maiko Abe dari Air Water, salah satu dari beberapa perusahaan yang terlibat dalam proyek ini.
Proyek ini diluncurkan Kementerian Lingkungan Hidup Jepang pada 2015. Misinya adalah mengubah produk turunan pertanian dan peternakan menjadi hidrogen untuk bisa digunakan masyarakat pedesaan setempat dalam ekonomi sirkular.
Kotoran dan urin sapi dikumpulkan dari peternakan sapi perah setempat sebelum dimasukkan ke dalam digester anaerobik di fasilitas pusat. Di sini, bakteri memecah limbah organik untuk menghasilkan biogas dan pupuk cair.
Biogas kemudian dimurnikan menjadi metana yang digunakan untuk memproduksi hidrogen.
Pabrik tersebut kini memiliki kapasitas produksi hidrogen sebesar 70 meter kubik (18.500 galon), dengan stasiun pengisian bahan bakar di lokasi yang dapat mengisi sekitar 28 kendaraan per hari yang dilengkapi dengan sel bahan bakar hidrogen, kata Abe.
Meskipun bahan bakar tersebut dapat digunakan oleh mobil dengan sel bahan bakar, stasiun pengisian bahan bakar pabrik itu telah dirancang khusus untuk mengakomodasi kendaraan pertanian, seperti traktor dan truk forklift.
Kendaraan pertanian ini sulit dialiri listrik dengan baterai karena ukurannya yang besar dan jenis pekerjaan yang dilakukannya.
Baca: Mengenal peternakan sapi terintegrasi
Kendaraan bertenaga hidrogen digunakan di sekitar lokasi pertanian, mengurangi emisi yang akan dihasilkan dengan menggunakan sumber bahan bakar lain.
Tantangan industri memanfaatkan hidrogen dari kotoran sapi
Hidrogen hasil ternak ini disimpan dalam tabung yang diangkut untuk menyediakan listrik dan panas ke fasilitas lain di area tersebut, termasuk budidaya ikan sturgeon lokal dan Kebun Binatang Obihiro di dekatnya.
Namun, penyimpanan hidrogen juga punya tantangan tersendiri.
Hidrogen perlu disimpan dalam tangki bertekanan tinggi sebagai gas, dan rentan bocor karena berat molekulnya yang rendah.
Hidrogen juga dapat merusak wadah penyimpanan logam, membuatnya rapuh, dan mudah terbakar sehingga memerlukan tindakan pencegahan keselamatan tambahan saat menanganinya.
Hidrogen juga dapat disimpan dalam bentuk cairan dengan mendinginkannya hingga suhu kriogenik di bawah –253 derajat Celcius, Tetapi cara ini dapat menghabiskan banyak energi dan memerlukan infrastruktur tambahan dalam jumlah besar.
Hidrogen memiliki kandungan energi hampir tiga kali lipat dari bensin jika diukur berdasarkan massanya saja. Namun, berat molekulnya yang rendah juga berarti bahwa berdasarkan volume, energi yang dikemas dalam satu liter hidrogen cair adalah seperempat dari bensin.
Lebih banyak ruang penyimpanan yang dibutuhkan untuk hidrogen dibandingkan dengan bahan bakar fosil seperti bensin, solar, dan gas alam. Ini juga berarti memproduksi dan menyimpannya dalam skala besar membutuhkan energi dan infrastruktur yang besar.
Baca: Industri peternakan sumbang 41 persen deforestasi
Di luar isu penyimpanan, proyek energi hidrogen di Hokkaido juga menghadapi tantangan lain, yakni iklim yang khas di Jepang bagian utara.
Musim di Hokkaido yang sangat dingin mendesak pengembangan teknologi baru untuk memproduksi hidrogen secara stabil, tanpa pembekuan uap air dalam metana.
Penggunaan limbah pertanian sebagai sumber metana untuk menghasilkan hidrogen relatif jarang, namun menggunakan proses bernama reformasi uap, yang biasa digunakan untuk menghasilkan hidrogen dari gas alam.
Di sini, uap yang dipanaskan hingga 800 derajat Celcius bereaksi terhadap metana untuk menghasilkan hidrogen, bersama dengan produk turunan karbon monoksida dan karbon dioksida (CO2).
Namun, dalam kasus kotoran sapi, kata Abe, proyek tersebut tetap berkelanjutan karena karbon ini berasal dari rumput yang digembalakan sapi: “Karena awalnya berada di atmosfer, maka karbon ini dianggap netral.”
Selain itu, hal ini membantu mencegah metana yang seharusnya dikeluarkan dari kotoran sapi yang merupakan gas rumah kaca yang kuat agar tidak masuk ke atmosfer.
Baca: Peternakan ayam petelur tanpa sangkar
Sisa dari kotoran ternak, setelah biogas diekstraksi, disemprotkan sebagai pupuk ke ladang-ladang di dekatnya, sementara asam format—yang digunakan dan dibuat oleh proses tersebut—dapat diberikan sebagai bahan pengawet untuk pakan ternak, kata Abe.
Saat ini, listrik yang dibutuhkan untuk memproduksi dan menyimpan hidrogen berasal dari jaringan listrik nasional.
Namun Abe mengatakan ada potensi untuk beralih ke energi hijau, mengingat potensi laut, angin, dan panas bumi Hokkaido yang menjanjikan, sehingga mengurangi emisi karbon dari listrik ini.
Namun, masih ada tantangan lain. Biaya hidrogen yang tinggi jika dibandingkan dengan bahan bakar fosil dan juga permintaan yang rendah membuat perluasan operasi menjadi sulit.
“Biaya konstruksi stasiun hidrogen sangat tinggi,” kata Abe.
“Karena kendaraan hidrogen belum tersebar luas, kami menjaga kapasitas pengisian tetap rendah untuk mengelola investasi tahap awal. Seiring dengan meningkatnya adopsi, kami akan memperluas pasokan.”
Untuk mendorong adopsi kendaraan hidrogen di wilayah tersebut, harga hidrogen disubsidi oleh pabrik, yang disesuaikan dengan biaya bensin.
Stasiun pengisian bahan bakar hidrogen juga sedang dikembangkan di kota-kota besar Hokkaido seperti Sapporo dan Muroran.