You are currently viewing DiskuChE: “Indonesia’s Nickel: Powering the Renewable Future”

DiskuChE: “Indonesia’s Nickel: Powering the Renewable Future”

Hasil Kajian DiskuChE - Kajian Kolaboratif Multidisiplin

Abstrak

Dokumen ini berisi hasil kajian kolaborasi antara HIMATEK ITB, IMMG ITB, dan HME ITB mengenai topik “Indonesia’s Nickel: Powering the Renewable Future” yang dibahas pada kegiatan DiskuChE tanggal 29 Oktober 2021. Dokumen ini diharapkan dapat membuka wawasan dan menarik perhatian mengenai isu-isu nikel sebagai salah satu komponen penting dalam baterai listrik.

Pendahuluan

Transisi menuju energi baru terbarukan tidak dapat dipungkiri lagi menjadi suatu keharusan. Penumpukan gas rumah kaca yang menyebabkan pemanasan global dan perubahan iklim merupakan alasan mengapa transisi energi begitu penting. Sektor transportasi merupakan salah satu sektor dengan emisi CO2 terbesar. Maka, perlu adanya transisi menuju EBT pada sektor tersebut. Nikel banyak digunakan sebagai komponen dalam baterai mobil listrik karena kemampuannya untuk meningkatkan densitas energi baterai serta memiliki harga yang lebih stabil serta lebih murah. Berdasarkan data dari Survei Geologi AS pada 2019, Indonesia merupakan negara penghasil nikel terbesar di dunia. Namun, mulai awal tahun 2020 lalu, pemerintah telah melarang ekspor bijih nikel untuk mendorong tumbuhnya hilirisasi produk nikel di Indonesia.

Pengolahan dan Perkembangan Proses Ekstraksi Nikel

Bijih nikel terbagi menjadi 2 kategori, yaitu nikel laterit (NiO) dan nikel sulfida (NiS). Tipe bijih nikel yang banyak terdapat di Indonesia adalah nikel laterit, baik jenis saprolit maupun limonit. Saprolit merupakan jenis nikel oksida yang memiliki kadar nikel yang tinggi (Ni > 1,6%; Fe ~ 15%) sedangkan limonit merupakan jenis nikel oksida yang memiliki kadar nikel yang rendah (Ni < 1,6%; Fe ~ 35%). Kedua jenis nikel ini diekstraksi dengan metode yang berbeda dan produk akhir keduanya juga berbeda.

Saprolit diekstraksi melalui jalur pirometalurgi dengan produk akhir berupa ferronickel (Fe-Ni) dan Nickel Pig Iron (NPI) untuk steelmaking serta Ni-matte (NiS) untuk diekstraksi lebih lanjut secara hidrometalurgi menjadi nikel. Hasil olahan dari saprolit ini biasanya berupa baja tahan karat. Sementara itu, limonit diekstraksi melalui jalur hidrometalurgi dengan produk akhir berupa nikel dan kobalt. Nikel hasil ekstraksi inilah yang menjadi bahan baku utama pada katoda baterai Li-ion untuk baterai mobil listrik.

Katoda baterai mobil listrik dapat diproduksi melalui ekstraksi bijih nikel limonit melalui jalur hidrometalurgi. Salah satu proses awal dari ekstraksi nikel adalah proses leaching. Leaching adalah pelarutan logam berharga secara selektif sehingga mineral pengotor tetap berada dalam fasa solid dan masuk ke dalam residu. Dalam pengolahan nikel, cukup banyak metode leaching yang telah berkembang, di antaranya proses Caron, High Pressure Acid Leaching (HPAL), Agitation Leaching (AL), dan Heap Leaching (HL). Proses untuk ekstraksi bijih saprolit terbagi menjadi tiga tahapan, yaitu drying, calcination, dan smelting. Untuk menghasilkan nikel murni dari bijih saprolit, diperlukan tahap lebih lanjut, yaitu pembentukan Ni-matte (78%-Ni, 21%-S) melalui proses Smith-Pierce Converter. Ni-matte pada proses ini akan dieksekusi lebih lanjut melalui jalur hidrometalurgi menjadi Nikel murni (99,99%-Ni).

Proses konvensional seperti Caron, HPAL, AAL, dan HL memiliki beberapa kekurangan seperti konsumsi energi yang tinggi, capital cost besar, peralatan dengan material konstruksi yang mahal, konsumsi asam lebih besar, dan limbah dalam jumlah yang besar sehingga mendorong pelaku industri dan akademisi untuk mencari proses ekstraksi nikel yang lebih efektif, efisien, dan ramah lingkungan. Salah satu proses tersebut adalah Direct Nickel yang dikembangkan oleh Direct Nickel Limited. DNi (direct nickel) adalah proses hidrometalurgi pada tekanan atmosfer yang dikembangkan untuk mengolah profil laterit seluruhnya (dari bijih limonit ke saprolit) dan diyakini sebagai satu-satunya proses yang mampu melakukannya secara ekonomis. Kunci dari proses ini adalah penggunaan asam nitrat sebagai agen pelindian dan penggunaan +95% asam nitrat kembali dari proses daur ulang.

Terdapat proses ekstraksi nikel lainnya yang ditawarkan oleh PT Hydrotech Metal Indonesia (HMI), anak perusahaan PT Trinitan Metals and Minerals Tbk (TMM), yaitu STAL (Step Temperature Acid Leach) yang merupakan teknologi pengolahan dan pemurnian berbasis hidrometalurgi yang inovatif, berbiaya rendah, efisien, dan tanpa limbah untuk memproduksi nikel, kobalt, dan produk sampingan yang juga dapat digunakan sebagai bahan baku untuk baterai mobil listrik. STAL merupakan salah satu terobosan teknologi ekstraksi nikel karena penggunaan asam sulfat yang lebih efisien dengan perolehan nikel hingga 95%. Teknologi mutakhir ini juga mampu menekan biaya intensitas modal dan biaya tunai. STAL menggunakan peralatan standar industri dan tidak memerlukan autoklaf titanium atau peralatan khusus mahal lainnya. STAL dirancang dengan sistem modular sehingga dapat melayani segala kebutuhan; operasi skala besar dengan lebih dari 100.000-ton nikel/tahun atau operasi skala kecil dengan 1.800-ton nikel/tahun. Terdapat beberapa kunci keberhasilan pada teknologi STAL, di antaranya terletak pada penggunaan acid yang lebih efisien, karena pada saat suhu tinggi Fe (unsur terbesar dalam laterite ore) dan Al terdekomposisi dan mengeluarkan gas SO3, sehingga bisa dikatakan Fe dan Al tidak mengkonsumsi acid. Selain itu, karena terjadi proses pemecahan silika dan menjadikan gas SO3 bisa bereaksi dengan nikel yang terkandung di dalamnya, nikel yang ter-recovery pada teknologi STAL menjadi lebih tinggi, sehingga proses ekstraksinya efektif. Teknologi ini juga lebih ramah lingkungan, karena proses dekomposisi besi dan alumunium mengeluarkan SO3, residu yang dihasilkan mengandung asam jauh lebih sedikit, dan residu STAL dapat dimanfaatkan menjadi berbagai produk turunan (Zero Waste).

 

Industri Nikel di Indonesia

Indonesia merupakan negara yang kaya akan sumber daya mineral, salah satunya adalah Nikel. Berdasarkan data dari kementerian ESDM, Indonesia memiliki sumber daya (resource) nikel sebesar 11,7 miliarton dan cadangan (reserve) nike sebesar 4,5 miliar ton. Sekitar 90% dari sumber daya nikel terdapat di Pulau Sulawesi dan Kepulauan Maluku. Jenis bijih nikel yang ditemukan di Indonesia merupakan nikel laterit. Layaknya logam lainnya, nilai dari logam nikel meningkat seiring dengan beberapa tahapan yaitu penambangan (mining), smelting, dan juga refining. Penambangan merupakan aktivitas mengekstraksi bijih nikel dari tambang nikel yang meliputi kegiatan penggalian, pengecilan ukuran, pengeringan dan penyortiran bijih nikel. Smelting merupakan aktivitas mengolah bijih nikel mentah menjadi produk setengah jadi berupa nickel matte (campuran nikel dalam sulfida) dan ferronickel (campuran nikel dan besi) untuk pengolahan lebih lanjut. Refining merupakan aktivitas memurnikan logam nikel sehingga diperoleh logam nikel murni (dengan kemurnian > 99%). Ketiga tahapan ini memiliki nilai margin EBIT (earnings before interest and taxes) yang berbeda-beda yaitu sekitar 20- 25% untuk mining, 30-35% untuk smelting, dan 25-30% untuk refining. Oleh karena itu, aktivitas smelting nikel tergolong yang paling menguntungkan untuk dilakukan. Di Indonesia sendiri, aktivitas yang dominan dilakukan adalah penambangan (mining) dan smelting, sementara refining logam nikel masih belum banyak dilakukan di Indonesia.

Nikel dapat dimanfaatkan pada industri stainless steel dan juga baterai. Di dunia, nikel paling banyak dimanfaatkan sebagai campuran baja tahan karat, paduan logam berbasis Ni dan Cu, alloy steel & casting, pelapisan atau plating, industri baterai, dan keperluan lainnya. Produk logam nikel dapat dibagi menjadi 2, yaitu nikel kelas 1 (class I nickel) yang memiliki kemurnian > 99,8% dan nikel kelas 2 (class II nickel) yang memiliki kemurnian lebih rendah. Contoh nikel kelas 1 adalah nikel hasil electrowinning dan nikel karbonil, sementara contoh nikel kelas 2 adalah nickel pig iron (NPI) dengan kadar Ni antara 4-15% dan ferronickel dengan kadar Ni antara 16-30%. Nikel kelas 2 hampir seluruhnya digunakan dalam paduan baja tahan karat (stainless steel) sementara nikel kelas 1 lebih banyak digunakan untuk pembuatan alloy steel, Ni-alloy, plating, dan lain-lain.

Sebagian besar sumber daya nikel di Indonesia berada di Pulau Sulawesi. Berdasarkan data dari Kementerian ESDM (2020), per September 2020, terdapat sekitar 242 IUP (izin usaha pertambangan) di Pulau Sulawesi dan 46 IUP di Kepulauan Maluku. Bijih nikel yang diperoleh dari tambang nikel kemudian akan ditransportasikan melalui conveyor belt atau truk menuju lokasi pengolahan (smelter). Smelter seringkali berada di dalam kawasan industri, beberapa kawasan industri yang berada di Pulau Sulawesi terletak di Morowali (Sulawesi Tengah), Konawe (Sulawesi Tenggara), dan Bantaeng (Sulawesi Selatan). Berdasarkan data Kementerian Perindustrian (2020), di Indonesia saat ini terdapat secara total 34 smelter (pyrometallurgy) dengan status 19 sudah beroperasi, 12 dalam tahap konstruksi, 3 dalam tahap feasibility study, dan total 6 smelter Ni-Co (hydrometallurgy) dengan status 3 dalam tahap konstruksi dan 3 dalam tahap feasibility study (belum ada yang beroperasi). Setelah melalui pengolahan di smelter, produk nikel akan ditransportasikan melalui darat dengan truk menuju pelabuhan untuk ditransportasikan melalui laut baik ke dalam negeri maupun ke luar negeri (ekspor). Di Pulau Sulawesi, terdapat pelabuhan domestik besar yang berada di Kota Makassar yang umumnya akan mentransportasikan produk nikel ke Pulau Jawa. Selain itu, di Sulawesi juga terdapat pelabuhan internasional besar di Bitung (utara Kota Manado) yang umumnya akan mentransportasikan produk nikel ke tujuan luar negeri. Berdasarkan data Kementerian ESDM pada tahun 2018, sekitar 94% produksi nikel di Indonesia dikuasai oleh 5 perusahaan, yaitu PT Indonesia Morowali Industrial Park (menguasai 50% produksi), PT Vale Indonesia Tbk. (menguasai 22% produksi), PT Virtue Dragon Nickel Industry (menguasai 11% produksi), Harita Nickel (menguasai 6% produksi), dan PT Aneka Tambang Tbk. (menguasai 5% produksi).

Pada Agustus 2019, pemerintah melalui Kementerian ESDM mengumumkan bahwa pada awal tahun 2020 akan diberlakukan pelarangan total ekspor bijih nikel mentah. Dengan demikian, pada awal tahun 2020, pelarangan ekspor bijih nikel mentah ini telah diberlakukan. Akibat dari peraturan ini, banyak perusahaan, termasuk investor asing, yang melakukan investasi dalam sektor mineral dan batubara. Di industri nikel sendiri, banyak investor asing yang melakukan investasi untuk membangun smelter nikel di Indonesia, terutama dari China.

Dampak Lingkungan Industri Nikel di Indonesia

Perkembangan industri nikel di Indonesia tidak lepas dari dampak lingkungan yang ditimbulkannya. Seperti pertambangan lainnya, proses penambangan nikel menyebabkan penurunan produktivitas lahan, peningkatan kepadatan tanah, terjadinya erosi dan sedimentasi, terjadinya gerakan tanah atau longsoran, perubahan morfologi dan topografi lahan, perubahan bentang alam, terganggunya flora dan fauna, terganggunya kesehatan masyarakat, bahkan dapat berdampak terhadap perubahan iklim mikro. Selain dari pertambangannya, proses pengolahan nikel, khususnya leaching menghasilkan limbah yang disebut tailing. Tailing adalah kombinasi dari butiran halus bahan padat yang tersisa setelah logam mulia dan mineral telah diekstraksi dari bijih yang ditambang. Limbah tailing juga dapat mengandung metaloid yang beracun seperti Ni, Co, Mn, Cr, Cu, Zn, dan As sehingga sangat membahayakan lingkungan dan kesehatan manusia. Terlepas dari bahayanya limbah tailing, hingga awal tahun 2021 banyak perusahaan di Indonesia yang masih melakukan praktik membuang tailing ke dalam laut yang disebut dengan Deep Sea Tailing Disposal (DSTD). Praktik Deep Sea Tailing Disposal dapat menyebabkan dispersi dari padatan-padatan halus serta mempengaruhi kondisi kimia dari laut itu sendiri, sehingga dapat membahayakan ekosistem laut.

Perkembangan dan Dasar Nikel sebagai Material Penyusun Baterai Kendaraan Listrik

Pada penggunaan baterai di kendaraan listrik, terdapat beberapa hal yang perlu diperhatikan diantaranya adalah dari segi densitas energi, biaya, kecepatan charging, masa hidup, performa, serta unsur keselamatan dari baterai itu sendiri. Pada saat ini, terdapat lima jenis teknologi baterai Li-ion yang menjadi pilihan utama sebagai suplai daya kendaraan listrik: Lithium Cobalt Oxide (LCO), Nickel Manganese Cobalt (NMC), Lithium Nickel Cobalt Aluminium (NCA), Lithium Iron Phosphate (LFP), dan Lithium Manganese Oxide (LMO). Hingga saat ini, baterai NMC dan NCA adalah baterai yang memiliki densitas energi tinggi, aman, nilai specific energy dan specific power yang cukup tinggi, serta masa hidup yang cukup lama. Hal ini yang membuat baterai nikel menjadi pilihan utama sebagai baterai kendaraan listrik. Oleh karena kebutuhan yang cukup banyak, suplai nikel dunia di masa mendatang tidak akan mampu untuk memenuhi demand yang ada, sehingga dibutuhkan material alternatif lain yang dapat menggantikan nikel pada baterai, khususnya material non-logam yang hingga saat ini masih dalam proses pengembangan untuk digunakan sebagai elektroda baterai diantaranya adalah alga coklat, alga laut, alga hijau, alga merah, dan Enteromorpha sp. Meskipun seluruh baterai berbasis alga ini masih berada dalam tahap pengembangan, hal ini sangat penting untuk mewujudkan masa depan yang tidak bergantung kepada ketersediaan bahan tambang di bumi.

 

Kesimpulan

Pengolahan bijih nikel terbagi menjadi 2 kategori, yaitu nikel laterit (NiO) dan nikel sulfida (NiS). Proses konvensional yang saat ini digunakan seperti Caron, HPAL, AAL, dan HL memiliki beberapa kekurangan seperti konsumsi energi yang tinggi, capital cost besar, peralatan dengan material konstruksi yang mahal, konsumsi asam lebih besar, dan limbah dalam jumlah yang besar sehingga mendorong pelaku industri dan akademisi untuk mencari proses ekstraksi nikel yang lebih efektif, efisien, dan ramah lingkungan, seperti DNi (Direct Nickel) yang dikembangkan oleh Direct Nickel Limited dan STAL (Step Temperature Acid Leach) yang dikembangkan oleh PT Hydrotech Metal Indonesia. DNi merupakan proses hidrometalurgi diyakini sebagai satu-satunya proses yang mampu mengolah profil laterit seluruhnya secara ekonomis. STAL merupakan teknologi berbasis hidrometalurgi dengan penggunaan asam sulfat yang lebih efisien dengan perolehan nikel hingga 95% dan dapat menekan biaya intensitas modal dan biaya tunai serta lebih ramah lingkungan karena residu yang dihasilkan mengandung asam yang jauh lebih sedikit dan dapat dimanfaatkan menjadi berbagai produk turunan. Indonesia merupakan negara yang memiliki cadangan nikel terbesar di dunia. Saat ini terdapat secara total 34 smelter di Indonesia. Perkembangan industri nikel di Indonesia tidak lepas dari dampak lingkungan yang ditimbulkannya. Untuk mendorong tumbuhnya hilirisasi produk nikel di Indonesia, pada awal tahun 2020 lalu pemerintah telah melarang ekspor bijih nikel dengan maksud mengolah komoditas nikel menjadi produk jadi agar mendapatkan nilai tambah lebih besar. Namun, proses penambangan nikel juga tidak lepas dari dampak lingkungan yang ditumbuhkannya. Limbah tailing dari proses pengolahan leaching merupakan limbah yang berbahaya. Hingga saat ini, masih banyak perusahaan di Indonesia yang masih melakukan praktik membuang tailing ke dalam laut yang disebut dengan Deep Sea Tailing Disposal (DSTD) yang dapat menyebabkan dispersi dari padatan-padatan halus serta memengaruhi kondisi kimia dari laut itu sendiri, sehingga dapat membahayakan ekosistem laut. Pada baterai untuk kendaraan listrik, baterai nikel menjadi pilihan utama sebagai baterai kendaraan listrik karena memiliki densitas energi tinggi, aman, nilai specific energy dan specific power yang cukup tinggi, serta masa hidup yang cukup lama. Namun, dibutuhkan juga material alternatif lain yang dapat menggantikan nikel pada baterai seperti alga yang hingga saat ini masih dalam proses pengembangan untuk digunakan sebagai elektroda baterai.

Tinggalkan Balasan