Tempurung Kelapa Sebagai Bahan Superkapasitor

Selama beberapa dekade, teknologi baterai memang sudah menjadi bagian integral dari sistem jaringan atau cadangan daya rendah. Hanya saja, kepuasan produsen dan konsumen terhadap baterai kian membuncah. Meskipun baterai memiliki kepadatan energi yang tinggi, ada kekurangan yang membuat produsen kian mencari altermatifnya. Baterai memiliki nilai kepadatan daya yang rendah. Akibatnya teknologi baterai saja tidak akan cukup untuk memberikan solusi jangka panjang.

Munculnya superkapasitor memberikan peluang pada bahan karbon atau turunannya (seperti karbon aktif, graphene/oksida.red) untuk bisa lebih diandalkan menyimpan daya. Ternyata, bahan berbasis karbon ini merupakan kandidat yang sangat baik untuk superkapasitor tipe EDLC (Electrochemical double layer capacitor), terutama karena sifat permukaan, gugus fungsi dan konduktivitas listriknya.

Karbon aktif merupakan material amorf atau jenis zat padat dengan struktur partikel yang tidak teratur. Molekul di dalam zat amorf biasanya memiliki susunan yang tidak stabil, baik secara fisika ataupun kimia. Nah, karbon aktif memiliki luas permukaan yang besar dan dibangun oleh struktur pori internalnya melalui proses karbonisasi atau aktivasi. Proses karbonisasi yang paling luas dilakukan melalui pirolisis dan karbonisasi hidrotermal.

Dari banyak materi karbon aktif, tempurung kelapa memiliki beberapa fitur yang menguntungkan karena struktur, kekerasan, dan konduktivitas listriknya yang mesopori. Material mesopori sendiri adalah material yang memiliki pori berukuran nanometer dalam jumlah yang besar sehingga dapat dicirikan dengan luas.

Bahkan, karbon aktif yang berasal dari tempurung kelapa ini telah menarik perhatian di seluruh dunia. Biomassa ini diketahui punya banyak kelimpahan, berupa pasokan, biaya pemrosesan yang relatif rendah, dan sifatnya yang ramah lingkungan.

Selain itu, faktor penting untuk proses aktivasinya ada pada pemilihan aktivator. Beberapa jenis aktivator yang sering digunakan seperti, KOH, H₃PO₄, HCl, ZnCl₂, H₂O, steam, dan sebagainya untuk mendapatkan karbon berpori. Kemudian biomassa ini bisa digunakan sebagai elektroda untuk superkapasitor.

Namun, saat ini para peneliti masih menghadapi tantangan utama. Diantaranya adalah distribusi ukuran porinya, mikro (<2nm), meso (2 –50 nm) dan makro (>50 nm), yang beragam pada karbon aktif. Hal ini disebabkan pori mikro berdampak terhadap peningkatan nilai kapasitansi spesifik yang akan mendorong peningkatan kepadatan energi.

Hal yang tidak kalah pentingnya dari pemanfaatan tempurung kelapa sebagai prekursor dalam pembuatan superkapasitor adalah pasokannya. Ini mengingat Indonesia merupakan penghasil kelapa terbesar di dunia. Menurut FAO (2022), produksi kelapa Indonesia mencapai 17,16 juta ton per tahun pada 2021 atau rata-rata mengalami peningkatan sebesar 2,12% sejak tahun 1972.

Yang jelas, penggunaan karbon aktif yang berasal dari tempurung kelapa sebagai bahan elektroda superkapasitor dapat menjadi terobosan baru dalam mendukung peningkatan kinerja superkapasitor sebagai penyimpan energi tunggal. Indonesia sangat berpotensi menjadi yang terbesar menghasilkannya.

Referensi:
Keppetipola N M, M Dissanayake, P Dissanayake, B Karunarathne, M A Dourges, D Talaga, L Servant, C Olivier, T Toupance, S Uchida, K Tennakone, G. R. A Kumara, L Cojocaru. 2021. Graphite-Type Activated Carbon from Coconut Shell: A Natural Source for Eco-Friendly Non-Volatile Storage Devices. RSC Adv., 11: 2854-2865.
Saputra N A, W Syafii, G Pari, D S Nawawi, A Maddu. 2022. Biomassa Sebagai Material Elektroda Superkapasitor. Jurnal Penelitian Hasil Hutan, 40 (3): 189–202.
https://knoema.com/data/indonesia+agriculture-indicators-area+coconuts [diakses pada tanggal 22 Februari 2023]