Industri logam menghadapi tantangan besar untuk menekan emisi karbon. Persoalannya bukan hanya pada energi yang digunakan untuk menjalankan pabrik, tetapi juga pada proses kimia untuk menghasilkan logam itu sendiri. Dalam produksi besi, baja, nikel, dan berbagai logam lainnya, batu bara serta sumber karbon fosil selama ini berperan penting sebagai bahan bakar sekaligus reduktor yang membantu melepaskan oksigen dari mineral logam.

Karena itu, peralihan menuju industri rendah karbon membutuhkan perubahan yang lebih mendasar daripada sekadar mengganti sumber listrik. Salah satu teknologi yang dinilai semakin penting adalah penggunaan hidrogen sebagai reduktor dalam produksi logam.

Papar Prof. Zulfiadi saat diwawancara oleh Tim Idealog, Islaminur Pempasa dan Saffanah Zahirah di Ruang DPMK ITB, Lantai 7, Gedung CRCS, Kampus ITB, Jalan Ganesa No. 10, Bandung, Kamis, 10 September 2026.

Menurut Prof. Dr.-Ing. Ir. Zulfiadi Zulhan, M.T., Guru Besar Fakultas Teknik Pertambangan dan Perminyakan (FTTM) Institut Teknologi Bandung, hidrogen berpotensi mengambil sebagian peran yang selama ini dijalankan oleh batu bara dalam proses metalurgi. Arah tersebut menjadi bagian penting dari upaya membangun industri logam yang lebih berkelanjutan.

Di Laboratorium Pirometalurgi ITB, Prof. Zulfiadi bersama kelompok risetnya telah mempelajari penggunaan hidrogen untuk berbagai proses, mulai dari besi dan baja hingga nikel dan logam bernilai tinggi. Penelitian mengenai hidrogen juga dikembangkan bersama peneliti lain, termasuk Ir. Taufiq Hidayat, S.T., M.Phil., Ph.D. Dalam wawancara, Prof. Zulfiadi menekankan bahwa hidrogen semakin penting tidak hanya untuk besi dan baja, tetapi juga berpotensi digunakan dalam pengolahan paduan, nikel, dan logam tanah jarang.

Mengambil Oksigen tanpa Menghasilkan Karbon Dioksida

Untuk memahami peran hidrogen, terlebih dahulu perlu melihat bagaimana logam diperoleh dari mineralnya. Besi di alam, misalnya, umumnya tidak ditemukan sebagai besi metalik murni, melainkan terikat dengan oksigen dalam mineral seperti hematit (Fe₂O₃) dan magnetit (Fe₃O₄).

Agar menjadi besi, oksigen tersebut harus dilepaskan melalui proses reduksi. Dalam proses konvensional berbasis karbon, karbon membantu mengambil oksigen dari oksida besi. Salah satu konsekuensinya adalah terbentuknya gas karbon dioksida (CO₂).

Hidrogen menawarkan jalur berbeda. Hidrogen bereaksi dengan oksigen yang terikat pada oksida logam dan menghasilkan uap air (H₂O). Setelah diembunkan, air dapat dipisahkan, sementara hidrogen yang belum bereaksi berpotensi disirkulasikan kembali. Prinsip inilah yang membuat hidrogen menarik sebagai reduktor untuk menekan emisi langsung dari proses metalurgi.

Gambaran sederhananya membentuk suatu siklus: air dapat dipisahkan untuk menghasilkan hidrogen, hidrogen kemudian digunakan untuk mereduksi oksida logam, dan dari reaksi tersebut terbentuk air kembali. Namun, manfaat lingkungannya sangat bergantung pada bagaimana hidrogen diproduksi. Apabila listrik untuk menghasilkan hidrogen masih berasal dari pembangkit berbasis batu bara, pengurangan emisi secara keseluruhan tentu menjadi lebih terbatas.

Karena itu, hidrogen rendah karbon perlu berjalan beriringan dengan ketersediaan listrik rendah emisi.

Teknologinya Mulai Tersedia, Hidrogennya yang Menjadi Tantangan

Dalam industri besi dan baja, penggunaan gas untuk proses reduksi sebenarnya bukan teknologi baru. Salah satu jalur yang telah dikenal adalah reduksi langsung (direct reduction, DR), yaitu proses mengubah bijih besi menjadi besi tereduksi langsung (direct reduced iron, DRI) tanpa terlebih dahulu meleburnya seperti pada tanur tinggi konvensional.

DRI selanjutnya dapat dilebur menggunakan tanur busur listrik (electric arc furnace, EAF) untuk menghasilkan baja. Teknologi DRI–EAF sudah digunakan secara industri. Tantangan saat ini adalah meningkatkan penggunaan hidrogen sebagai gas pereduksi sehingga ketergantungan terhadap karbon dapat semakin ditekan.

Beberapa negara telah bergerak ke arah tersebut. Korea Selatan, misalnya, mengembangkan teknologi HyREX untuk reduksi bijih besi berbasis hidrogen. Di Eropa, proyek seperti Stegra di Swedia mengembangkan rantai produksi yang menggabungkan hidrogen hijau, reduksi langsung, dan peleburan menggunakan EAF.

Dorongan menuju proses rendah karbon juga semakin kuat dari sisi perdagangan. Jejak karbon suatu produk mulai menjadi bagian dari daya saing industri. Dengan diberlakukannya mekanisme penyesuaian karbon di perbatasan Uni Eropa atau CBAM (Carbon Border Adjustment Mechanism), emisi yang melekat pada proses produksi sejumlah komoditas ikut diperhitungkan ketika produk memasuki pasar Eropa.

Artinya, pada masa depan, tidak cukup sebuah mobil disebut ramah lingkungan hanya karena menggunakan motor listrik. Besi, baja, aluminium, nikel, dan berbagai material yang digunakan untuk membuatnya juga semakin dituntut memiliki jejak karbon yang rendah.

Bagi Indonesia, persoalan terbesar justru muncul sebelum hidrogen masuk ke reaktor: dari mana hidrogen dalam jumlah sangat besar itu akan diperoleh?

Produksi logam berlangsung dalam skala jutaan ton. Secara stoikiometrik saja, reduksi oksida besi menuju besi membutuhkan sekitar 54 kilogram hidrogen untuk setiap ton besi. Pada fasilitas industri, kebutuhan aktual akan dipengaruhi oleh efisiensi proses, sirkulasi gas, desain reaktor, dan berbagai kondisi operasi.

Jika teknologi tersebut hendak diterapkan pada industri berskala jutaan ton, kebutuhan hidrogen dapat mencapai ratusan ribu hingga lebih dari satu juta ton per tahun. Infrastruktur produksi, penyimpanan, dan distribusi hidrogen karena itu menjadi bagian tak terpisahkan dari transisi industri logam.

Prof. Zulfiadi menekankan bahwa hidrogen tidak hanya harus tersedia, tetapi juga harus murah. Jika harga hidrogen terlalu tinggi, biaya produksi logam ikut meningkat dan produk rendah karbon akan kesulitan bersaing dengan produk konvensional.

Nikel Menjadi Peluang Penting bagi Indonesia

Jika pengembangan global saat ini banyak berfokus pada besi dan baja, Indonesia memiliki peluang lain yang tidak kalah strategis: nikel.

Indonesia memiliki sumber daya nikel yang besar, sementara banyak proses pirometalurgi nikel saat ini masih bergantung pada batu bara dan sumber karbon lainnya. Kondisi tersebut membuka ruang riset untuk mencari proses produksi nikel dengan emisi yang lebih rendah.

Salah satu pilihan adalah mengganti sebagian karbon fosil dengan biomassa atau biokarbon, misalnya arang yang berasal dari residu kelapa sawit. Pendekatan ini juga diteliti di ITB. Namun, biomassa tidak otomatis menjadi solusi tanpa emisi. Manfaatnya bergantung pada sumber yang berkelanjutan, proses produksi, jarak transportasi, kualitas bahan, serta pengelolaan tanaman atau biomassa penggantinya.

Pilihan lainnya adalah membawa hidrogen lebih jauh ke dalam pengolahan nikel.

Prof. Zulfiadi menjelaskan bahwa kelompoknya berfokus pada bagaimana menghasilkan logam menggunakan hidrogen, sementara produksi hidrogen sendiri lebih banyak bersinggungan dengan bidang energi dan teknik kimia. Nikel menjadi salah satu fokus penting karena penelitian mengenai reduksi hidrogen untuk besi sudah jauh lebih banyak dilakukan, sedangkan penerapannya pada nikel masih menyediakan ruang penelitian yang besar.

Plasma Hidrogen: Mempercepat Proses Reduksi

Riset ITB tidak berhenti pada penggunaan gas hidrogen biasa. Kelompok Pirometalurgi juga mengembangkan peleburan reduksi plasma hidrogen atau hydrogen plasma smelting reduction (HPSR).

Pada proses ini, hidrogen berada dalam kondisi plasma sehingga terbentuk spesies yang jauh lebih reaktif. Reaksi reduksi dan peleburan karena itu berpotensi berlangsung sangat cepat dibandingkan reduksi hidrogen gas konvensional.

Salah satu hasil penelitian yang telah dipublikasikan adalah produksi feronikel hijau menggunakan HPSR. Dalam percobaan laboratorium, bijih nikel laterit dapat direduksi dan dilebur menjadi feronikel dalam waktu yang relatif singkat tanpa menjadikan karbon sebagai reduktor utama.

Penelitian HPSR di ITB juga berkembang ke berbagai bahan lain. Kelompok tersebut telah mengkaji besi, ferokrom, dan baja tahan karat, serta mengeksplorasi penerapannya pada material seperti zirkonium dan logam tanah jarang.

Pada ferokrom, misalnya, reduksi bijih kromit menggunakan plasma hidrogen dapat menghasilkan produk ferokrom dalam hitungan menit pada skala laboratorium. Pada baja tahan karat, pendekatan yang dikaji bahkan mengarah pada pemendekan rantai produksi: bahan baku yang mengandung unsur besi, nikel, dan kromium diupayakan dapat direduksi dan dilebur lebih langsung menuju paduan yang diinginkan.

Untuk logam tanah jarang, tantangannya lebih besar. Dalam penelitian neodimium, misalnya, logam yang terbentuk sangat mudah bereaksi kembali dengan oksigen. Produk yang telah tereduksi dapat kembali teroksidasi ketika terpapar lingkungan. Karena itu, keberhasilan membentuk fase logam di laboratorium belum berarti teknologi produksi komersial telah selesai.

Kondisi tersebut juga menunjukkan alasan HPSR menarik untuk logam bernilai tinggi. Untuk besi yang diproduksi dalam jumlah sangat besar dan memiliki harga per kilogram relatif rendah, proses plasma yang intensif energi harus sangat efisien agar ekonomis. Sebaliknya, pada logam tanah jarang yang volumenya lebih kecil tetapi bernilai tinggi, teknologi dengan kebutuhan energi lebih besar mungkin memiliki ruang keekonomian yang berbeda. Dalam wawancara, Prof. Zulfiadi juga menekankan bahwa proses seperti ini belum ekonomis untuk logam murah dalam skala besar, tetapi berpotensi lebih relevan untuk logam tanah jarang bernilai tinggi.

Keberhasilan Laboratorium Belum Berarti Siap Menjadi Pabrik

Kecepatan reaksi HPSR di laboratorium menunjukkan potensi yang besar, tetapi Prof. Zulfiadi mengingatkan pentingnya membedakan antara bukti konsep dan teknologi industri.

Percobaan laboratorium dapat menunjukkan bahwa suatu reaksi bekerja, logam dapat terbentuk, atau mekanisme tertentu dapat berlangsung. Namun, sebuah pabrik membutuhkan lebih banyak hal: desain reaktor, sistem pengumpanan bahan, sumber daya listrik, material tahan temperatur tinggi, elektroda, sistem gas, pengendalian proses, keselamatan, pemisahan produk, hingga analisis ekonomi.

Skala juga menjadi persoalan tersendiri. Proses yang berhasil pada sampel beberapa gram tidak dapat begitu saja diperbesar menjadi ribuan ton per hari. Peningkatan skala perlu dilakukan secara bertahap melalui unit percontohan dan fasilitas demonstrasi.

Karena itu, pengembangan teknologi metalurgi rendah karbon membutuhkan kolaborasi lintas disiplin. Metalurgis perlu bekerja bersama ahli teknik mesin untuk merancang reaktor, teknik elektro untuk sistem daya dan plasma, teknik kimia untuk hidrogen serta sistem gas, ilmu material untuk komponen tahan temperatur tinggi, hingga pakar keselamatan dan kendali proses.

Menurut Prof. Zulfiadi, Indonesia juga memerlukan keberanian untuk mendukung tahap peningkatan skala tersebut. Negara-negara yang serius melakukan dekarbonisasi menyediakan investasi besar untuk membangun fasilitas percontohan dan demonstrasi. Tanpa tahap ini, hasil penelitian akan sulit bergerak dari laboratorium menuju industri.

Teknologi yang Relevan dengan Sumber Daya Indonesia

Perubahan menuju industri logam rendah karbon tidak akan terjadi hanya dengan satu teknologi. Untuk besi dan baja, reduksi langsung berbasis hidrogen dan EAF menjadi salah satu jalur penting. Biomassa berkelanjutan masih dapat memainkan peran pada proses tertentu. Daur ulang logam akan semakin penting. Pada saat yang sama, HPSR membuka kemungkinan baru untuk material yang lebih sulit direduksi atau bernilai tinggi.

Bagi Indonesia, peluang terbesar mungkin justru terletak pada kemampuan mengembangkan teknologi yang sesuai dengan karakter sumber daya sendiri.

Indonesia memiliki bijih nikel laterit, mineral kritis, logam tanah jarang, residu industri, dan sumber biomassa yang belum tentu menjadi prioritas riset negara lain. Karena itu, menurut Prof. Zulfiadi, ITB tidak seharusnya hanya mengikuti teknologi yang dikembangkan di luar negeri.

Riset harus bergerak dari pertanyaan yang relevan bagi kebutuhan nasional: bagaimana menghasilkan nikel dengan emisi lebih rendah, bagaimana mengolah mineral kritis secara lebih efisien, bagaimana memanfaatkan biomassa lokal dengan berkelanjutan, serta bagaimana menggunakan hidrogen untuk menghasilkan logam yang selama ini bergantung pada karbon.

Tantangannya tidak sederhana. Dari sisi lingkungan, teknologi berbasis hidrogen menawarkan peluang besar untuk mengurangi ketergantungan pada karbon fosil. Dari sisi teknologi, sebagian proses sudah relatif matang, sementara teknologi seperti HPSR masih membutuhkan penelitian dan peningkatan skala. Dari sisi ekonomi, harga hidrogen hijau, listrik rendah karbon, dan investasi peralatan masih menjadi hambatan penting.

Pada akhirnya, teknologi masa depan tidak cukup hanya berhasil secara ilmiah. Teknologi tersebut juga harus aman, andal, ekonomis, dan dapat bekerja pada skala industri.

Di titik inilah penelitian menjadi penting. Keberhasilan di laboratorium mungkin baru merupakan langkah pertama, tetapi tanpa langkah pertama itu, teknologi industri rendah karbon tidak akan pernah terbentuk.

Kontributor: Nada Raudah Mumtazah
Dok. Foto: Ahmad Kiki Sugianto/”DRI ITB” dan Harry Surjana/”Idealog”