Baterai lithium-ion (Li-ion) telah menjadi tulang punggung revolusi energi modern. Teknologinya mendukung berbagai perangkat elektronik hingga kendaraan listrik, menjadikannya komponen utama dalam transisi global menuju energi bersih. Namun, dengan meningkatnya permintaan, muncul pula tantangan besar: limbah baterai bekas. Limbah ini tidak hanya menjadi ancaman lingkungan, tetapi juga berpotensi menciptakan krisis material jika tidak dikelola dengan baik.
Sebagai respons terhadap tantangan ini, para peneliti terus mengembangkan solusi daur ulang yang inovatif. Salah satu pendekatan yang semakin menarik perhatian adalah penggunaan asam organik, seperti asam sitrat, untuk mengekstraksi dan memulihkan material katoda Lithium Iron Phosphate (LFP) dari baterai bekas. Metode ini tidak hanya lebih ramah lingkungan dibandingkan metode konvensional, tetapi juga berpotensi menjadi solusi yang ekonomis dan berkelanjutan.
Jalur Inovatif: Pemanfaatan Asam Organik
Metode konvensional daur ulang baterai biasanya menggunakan jalur hidrometalurgi dengan asam kuat seperti asam sulfurik (H₂SO₄) atau asam nitrat (HNO₃), yang menghasilkan limbah berbahaya. Sebagai alternatif, asam organik seperti asam sitrat (C₆H₈O₇) telah menunjukkan potensi besar sebagai pelarut logam. Keunggulan utama asam sitrat adalah:
Prosedur Daur Ulang LFP
Proses daur ulang berbasis asam sitrat dimulai dengan tahap preparasi, di mana baterai Li-ion bekas dibongkar untuk memisahkan material aktif katoda dari komponen lain seperti elektrolit, separator, dan casing logam. Material aktif ini biasanya berupa campuran lithium iron phosphate (LiFePO₄) yang terikat pada aluminium foil. Setelah pembersihan dan pengeringan, material aktif dihancurkan menjadi serbuk halus untuk memperbesar luas permukaan reaksi.
Langkah berikutnya adalah pelindian (leaching). Serbuk katoda direndam dalam larutan asam sitrat dengan konsentrasi 1,5 M pada suhu sekitar 80 °C selama 6-8 jam. Penambahan agen reduktor yaitu glukosa 10%, dapat meningkatkan efisiensi pelarutan logam dengan menghasilkan ion logam yang lebih reaktif. Ion-ion logam yang terlarut yakni Li+ kemudian dipisahkan untuk diolah lebih lanjut. Ion lithium diendapkan dalam bentuk lithium fosfat (Li₃PO₄) dengan menambahkan amonia ke dalam larutan. Sementara itu, ion besi dapat dipresipitasi sebagai FePO₄ melalui pengaturan pH. Kedua senyawa prekursor ini kemudian dicuci, dikeringkan, dan dikalsinasi pada suhu 600-700 °C untuk menghasilkan material LFP yang siap digunakan.
Hasil Riset dan Kinerja Material
Berikut adalah beberapa hasil riset spesifik yang mendukung potensi daur ulang ini:
Potensi dan Aplikasi
Proses berbasis asam sitrat ini tidak hanya ramah lingkungan tetapi juga memiliki biaya operasional yang lebih rendah dibandingkan metode konvensional. Dengan meningkatnya permintaan untuk material baterai berkelanjutan, pendekatan ini dapat diterapkan dalam skala industri untuk mendukung ekonomi sirkular, terutama dalam produksi baterai untuk kendaraan listrik dan penyimpanan energi terbarukan.
Tantangan dan Arah Penelitian Selanjutnya
Tantangan utama dari metode ini terletak pada stabilitas material hasil daur ulang selama siklus hidup baterai yang lebih panjang, serta penanganan limbah organik yang terdegradasi. Penelitian lebih lanjut diperlukan untuk meningkatkan efisiensi pemulihan logam lain, seperti kobalt dan mangan, yang mungkin terdapat dalam campuran katoda. Selain itu, pengembangan teknologi untuk integrasi proses ini dengan jalur mekanik dan pirometalurgi dapat meningkatkan keberlanjutan proses secara keseluruhan.
1. Pengoptimalan sumber daya Kalimantan Timur khususnya produk samping dari pengolahan industri kelapa sawit.
2. Pengolahan limbah POME (palm oil mill effluent) yang menjadi isu lingkungan menjadi sumber daya proses pelindian logam berharga.
3. Penerapan teknologi ramah lingkungan dalam proses pelindian asam yang meminimalisir produk samping limbah yang berbahaya.
4. Daya dukung dalam revolusi industri 4.0 sektor pengolahan mineral dengan memanfaatkan bahan baku dari daur ulang baterai Li-ion sekaligus mendukung pengelolaan limbah B3.