Penangkapan dan Penyimpanan Karbon Langsung dari Udara (Direct Air Capture/DAC): Solusi Iklim Bernilai Triliunan Dolar

Imperatif Net Zero dan Peran Vital Carbon Dioxide Removal (CDR)

Upaya global untuk menstabilkan sistem iklim memerlukan strategi komprehensif yang melampaui mitigasi—yaitu pengurangan emisi dari sumber aktif. Ilmu pengetahuan iklim modern telah menggarisbawahi perlunya penghapusan karbon dioksida (CDR) untuk mengatasi emisi legacy (historis) yang telah terakumulasi di atmosfer. Karbon dioksida (CO2​) adalah gas rumah kaca (GRK) utama dan kontributor signifikan terhadap perubahan iklim. Karena aktivitas manusia, terutama penggunaan bahan bakar fosil yang berkelanjutan, volume CO2​ di atmosfer telah meningkat ke tingkat yang belum pernah terjadi sebelumnya.

Di antara berbagai teknologi CDR, Direct Air Capture (DAC) muncul sebagai solusi yang sangat penting. Secara definisi, DAC adalah proses teknologi yang mengekstrak CO2​ langsung dari udara ambien. Setelah ditangkap, CO2​ dapat disimpan secara permanen di formasi geologis dalam (sequestration) atau dimanfaatkan untuk menghasilkan produk berguna (seperti bahan bakar sintetik atau bahan konstruksi).

Keunikan DAC terletak pada fleksibilitas lokasinya, memungkinkannya beroperasi di mana saja, tidak seperti penangkapan titik sumber (Point Source Capture/PSC) yang terikat pada lokasi emitor industri besar. Selain itu, DAC menghindari kompetisi lahan yang signifikan dibandingkan dengan solusi berbasis alam, seperti penanaman pohon. Fleksibilitas ini memposisikan DAC sebagai kunci untuk mengatasi emisi yang sulit dihindari (hard-to-abate) dari sektor tersebar, menjadikannya komponen yang tidak terpisahkan dari setiap jalur Net Zero yang kredibel.

Mandat Skala Global dan Proyeksi Ekonomi Triliunan Dolar

Untuk mencapai target Net Zero, terutama dalam skenario Net Zero Emissions (NZE) yang digariskan oleh Badan Energi Internasional (IEA), diperlukan percepatan penyebaran DAC yang mendesak. IEA memproyeksikan bahwa industri harus membangun rata-rata 32 pabrik skala besar (masing-masing berkapasitas 1 juta ton CO2​ per tahun, atau 1 MtCO2​/tahun) setiap tahun antara sekarang hingga 2050.

Skala yang dibutuhkan ini secara fundamental mengubah DAC dari domain penelitian menjadi proyek pembangunan infrastruktur raksasa. Kesenjangan antara kapasitas DAC yang ada saat ini—yang hanya mencapai hampir 0,01 MtCO2​/tahun dari 27 pabrik yang telah dikomersialkan di seluruh dunia —dan kebutuhan tahunan puluhan megaton menimbulkan permintaan pasar yang kolosal. Di Amerika Serikat saja, analisis memproyeksikan kebutuhan penghapusan CO2​ antara 0.5 hingga 2.4 miliar metrik ton (GtCO2​) per tahun untuk mencapai net-zero pada tahun 2050.

Pembangunan puluhan fasilitas skala megaton setiap tahun, masing-masing menuntut investasi modal awal yang substansial, secara matematis mendorong total investasi yang diperlukan hingga tahun 2050 ke dalam skala triliunan dolar. Ini memvalidasi narasi bahwa DAC bukan hanya solusi teknologi, tetapi merupakan kelas aset infrastruktur energi baru yang akan menjadi penentu dalam transisi energi global.

Landasan Teknis Direct Air Capture (DAC): Mekanisme dan Efisiensi

Prinsip Operasi dan Perbandingan Teknologi Inti

Teknologi DAC bekerja dengan menyaring udara ambien, yang memiliki konsentrasi CO2​ yang sangat encer (sekitar 0,04% volume), dan kemudian memisahkan CO2​ menggunakan proses kimia. Setelah proses penangkapan (sequestration), material penyerap (sorbent atau solvent) diregenerasi, dan CO2​ murni dilepaskan untuk penyimpanan atau pemanfaatan.

Dua pendekatan utama mendominasi pengembangan DAC saat ini:

1. DAC Berbasis Pelarut Cair (Liquid Solvent): Teknologi ini menggunakan larutan kimia cair (pelarut) untuk menyerap CO2​. Setelah penangkapan, sistem kemudian meregenerasi bahan kimia ini melalui penerapan panas bersuhu tinggi, melepaskan CO2​ terkonsentrasi sambil mengembalikan udara yang tersisa ke lingkungan. Sistem ini secara historis lebih matang dalam penangkapan titik sumber, tetapi cenderung membutuhkan energi dan air yang lebih banyak relatif terhadap teknologi sorben padat.
2. DAC Berbasis Adsorben Padat (Solid Sorbent): Teknologi ini menggunakan filter atau material penyerap padat (solid sorbent) yang mengikat CO2​ melalui proses ikatan kimia. Untuk melepaskan CO2​ terkonsentrasi, filter ini dikenakan panas (sering kali panas bersuhu rendah, seperti 100∘C) dan ditempatkan di bawah kondisi vakum. Keunggulan operasional sorben padat termasuk stabilitas material yang lebih tinggi dan kebutuhan energi separasi CO2​ yang relatif lebih rendah. Climeworks, salah satu pionir terkemuka, memanfaatkan teknologi sorben padat ini.

Terlepas dari pendekatan yang digunakan, CO2​ yang ditangkap oleh DAC memiliki kemurnian yang tinggi. Ini adalah keuntungan signifikan dibandingkan CO2​ yang ditangkap dari titik sumber, yang sering tercampur dengan polutan lain dan membutuhkan pembersihan tambahan. Kemurnian CO2​ dari DAC membuatnya lebih mudah dan lebih murah untuk diangkut dan dimanfaatkan.

Analisis Efisiensi Energi dan Jejak Sumber Daya (LCA)

Hambatan utama DAC, yang berkontribusi pada biaya yang lebih tinggi dibandingkan dengan penangkapan titik sumber, adalah kebutuhan energi yang intensif. Hal ini disebabkan oleh sifat CO2​ yang sangat encer di atmosfer (400 ppm). Energi separasi termodinamika (ΔGseparation​) yang minimal adalah sekitar 20 kJ/mol. Untuk mengatasi intensitas energi ini, industri DAC membutuhkan sumber energi berbiaya rendah dan/atau langkah terobosan dalam efisiensi teknologi.

Efektivitas iklim suatu fasilitas DAC sangat bergantung pada sumber energi yang digunakan. Analisis mendalam Life Cycle Assessment (LCA) menunjukkan bahwa penggunaan listrik dan energi termal yang murah dan rendah emisi sangat penting. Misalnya, studi LCA yang dilakukan pada teknik Climeworks mengkonfirmasi bahwa Islandia adalah lokasi yang optimal karena ketersediaan energi termal berbiaya sangat rendah dan listrik dengan emisi CO2​ yang hampir nol dalam produksinya.

Hal ini menekankan bahwa, dari perspektif pembangunan infrastruktur, DAC pada dasarnya adalah proyek infrastruktur energi yang besar, bukan sekadar instalasi kimia. Lokasi optimal ditentukan oleh akses ke sumber daya energi termal dan listrik paling murah, paling andal, dan nol-karbon. Strategi investasi harus diarahkan pada co-location dengan sumber daya ini, seperti energi panas bumi, panas limbah dari pembangkit nuklir, atau sumber energi terbarukan murah berskala besar.

Dalam konteks penggunaan sumber daya alam, DAC memiliki keunggulan dibandingkan beberapa solusi CDR lainnya. Jejak lahan yang dibutuhkan oleh DAC relatif minimal. Fasilitas DAC terbesar yang sedang dibangun saat ini, dengan kapasitas setengah juta ton CO2​, hanya membutuhkan 0.3 hingga 33 kilometer persegi lahan untuk pabrik dan sumber energinya. Sebaliknya, penangkapan CO2​ dalam jumlah yang sama melalui hutan memerlukan sekitar 690 kilometer persegi. Selain itu, DAC dengan penyimpanan geologis (DACCS) menunjukkan efisiensi sequestration yang lebih tinggi, yaitu 75% hingga 100%, dibandingkan dengan Bioenergy with Carbon Capture and Storage (BECCS), yang berkisar antara 50% hingga 90%.

Dinamika Biaya, Insentif Kebijakan, dan Jalan Menuju Skala Ekonomi

Kesenjangan Biaya dan Proyeksi Skalabilitas

Saat ini, biaya end-to-end penghapusan CO2​ melalui DAC, termasuk penyimpanan akhir, diperkirakan berada dalam kisaran tinggi, antara $600 hingga $1.000 per ton CO2​. Biaya yang tinggi ini merupakan hambatan utama untuk adopsi skala besar. Untuk DAC agar dapat diadopsi secara luas, biaya harus turun di bawah $200 per ton, dan idealnya mendekati $100 per ton, sebelum tahun 2050.

Namun, beberapa studi akademis terbaru telah menyesuaikan target aspiratif tersebut. Sebuah studi tahun 2024 dari ETH Zürich memperkirakan bahwa, bahkan dengan penskalaan yang cepat, biaya CO2​ yang ditangkap oleh DAC akan berada dalam kisaran yang lebih realistis, yaitu $230 hingga $540 per ton pada tahun 2050.

Penurunan biaya yang signifikan tidak hanya akan berasal dari peningkatan teknologi, tetapi juga dari mass modularization—ekonomi produksi massal komponen DAC. Seperti yang diamati dalam industri fotovoltaik, kurva pembelajaran yang curam melalui produksi massal dan penyebaran kapasitas inkremental yang cepat dapat mengatasi hambatan biaya.

Tabel berikut merangkum dinamika biaya dan target yang relevan:

Tabel Dinamika Biaya dan Insentif Pasar DAC

Peran Insentif Pemerintah dalam Menutup Kesenjangan Modal

Mengingat biaya LCOC yang tinggi saat ini, intervensi kebijakan yang kuat sangat diperlukan untuk menstimulasi permintaan dan menurunkan risiko investasi. Di Amerika Serikat, kredit pajak 45Q yang diperbarui oleh Inflation Reduction Act (IRA) merupakan mekanisme kebijakan domestik paling fundamental untuk penyebaran DAC.

Kredit pajak 45Q memberikan nilai berbasis kinerja yang tinggi, khususnya untuk DAC. Untuk DAC yang disertai penyimpanan geologis yang aman (DAC+S), nilai kredit mencapai $180 per ton CO2​. Nilai yang besar ini berfungsi sebagai jembatan finansial strategis. Dengan menyediakan insentif sebesar $180 per ton, pemerintah AS secara efektif mengambil sebagian besar risiko finansial awal, memberikan sinyal pasar yang kuat bahwa proyek DAC+S kini telah de-risked cukup untuk menarik investasi swasta yang dibutuhkan untuk mencapai skala megaton.

Langkah kebijakan serupa juga terlihat di yurisdiksi lain. Pemerintah Inggris telah mengidentifikasi perlunya penghapusan rekayasa sekitar 5 MtCO2​ pada tahun 2030, meningkat menjadi sekitar 80 MtCO2​ pada tahun 2050. Selain itu, anggaran pada tahun 2023 menyertakan pendanaan hingga GBP 20 miliar (sekitar USD 25 miliar) untuk aplikasi CCUS, termasuk DAC. Komitmen finansial publik ini sangat penting untuk menutup kesenjangan antara biaya saat ini dan target biaya adopsi massal.

Di pasar karbon sukarela (VCM), nilai tinggi untuk kredit penghapusan karbon menunjukkan pengakuan pasar terhadap integritas dan permanensi DAC. Pada tahun 2024, kredit penghapusan karbon terjual dengan harga rata-rata 381% lebih tinggi dibandingkan dengan kredit pengurangan emisi reguler. Premi ini mencerminkan kesediaan pembeli untuk membayar lebih untuk proyek yang secara aktif menghilangkan karbon dari atmosfer, memperkuat model bisnis DAC.

Profil Perusahaan dan Proyek Perintis: Investasi Skala Megaton

Pendorong utama pasar DAC triliunan dolar adalah fasilitas perintis yang bertujuan untuk melampaui skala kiloton menuju skala megaton. Ini mencerminkan upaya strategis untuk mempercepat kurva pembelajaran dan memenuhi persyaratan 32 pabrik per tahun yang diamanatkan IEA.

Program Regional DAC Hubs AS (DOE)

Pemerintah AS, melalui Bipartisan Infrastructure Law (BIL), mengalokasikan $3.5 miliar untuk Program Regional DAC Hubs. Tujuan utama program ini adalah mendemonstrasikan dan menyebarkan empat hub DAC domestik, di mana setiap hub memiliki potensi untuk menangkap dan menyimpan/memanfaatkan minimal 1 juta metrik ton CO2​ per tahun (1 MtCO2​/tahun). Target ambisius 1 MtCO2​/tahun ini mewakili peningkatan kapasitas sekitar 400 kali lipat dari kapasitas operasional global saat ini.

Program Hubs ini dirancang untuk memaksa industri beralih dari fase demonstrasi ke fase komersial, membangun rantai pasok yang andal, dan menetapkan AS sebagai pemimpin global dalam teknologi ini.

Pada putaran pendanaan pertama, total $1.2 miliar telah diberikan, dengan dua proyek menerima hibah hub skala penuh sebesar $500 juta. Salah satu penerima hibah tersebut adalah Project Cypress DAC Hub di Louisiana. Proyek ini dipimpin oleh Battelle dan bermitra dengan Climeworks Corporation serta Heirloom Carbon Technologies, Inc.. Fase awal proyek ini berfokus pada perencanaan, pengembangan, dan desain, menunjukkan integrasi strategis antara pendanaan publik yang besar dengan teknologi inovatif dari sektor swasta.

Climeworks: Peningkatan Skala Berbasis Solid Sorbent

Climeworks adalah perusahaan Swiss yang memelopori penggunaan teknologi DAC berbasis sorben padat yang diaktifkan oleh panas bersuhu rendah. Strategi mereka berfokus pada desain modular dan penyebaran bertahap, yang didorong oleh validasi pihak ketiga.

Perusahaan ini telah menunjukkan kemajuan yang terukur dalam skalabilitas:

1. Orca (4 kt/tahun): Fasilitas DAC+S komersial skala besar pertama di dunia, yang mulai beroperasi di Hellisheidi, Islandia, pada September 2021. Kapasitas penangkapan CO2​ fasilitas ini mencapai 4.000 ton per tahun.
2. Mammoth (36 kt/tahun): Berita perintisan fasilitas Mammoth diumumkan pada tahun 2022, dengan target kapasitas nominal 36.000 ton CO2​ per tahun saat beroperasi penuh. Mammoth merupakan peningkatan skala sekitar sembilan kali lipat dari Orca.

Pilihan lokasi Climeworks di Islandia sangat strategis, memanfaatkan ketersediaan energi panas bumi yang murah dan nol-karbon. Ketersediaan energi termal berbiaya rendah di Islandia secara signifikan mengurangi biaya operasional (OPEX), yang merupakan faktor penentu utama dalam efikasi iklim proyek DAC.

1PointFive/Occidental (Oxy): Memanfaatkan Keahlian Bawah Tanah

1PointFive, anak perusahaan Occidental (Oxy), mewakili pendekatan yang berbeda, memanfaatkan keahlian puluhan tahun perusahaan induknya dalam penyimpanan CO2​ geologis. Oxy memiliki pengalaman lebih dari 50 tahun dalam penyimpanan CO2​ geologis.

Proyek unggulan mereka adalah South Texas DAC Hub, yang direncanakan untuk menjadi salah satu fasilitas penghapusan karbon terbesar di dunia. Meskipun fase pertama diharapkan menangkap 500.000 ton CO2​ per tahun , potensi jangka panjang hub ini mencapai hingga 30 juta metrik ton CO2​ per tahun. Kapasitas penyimpanan geologis yang mendukung hub ini sangat besar, diperkirakan mencapai 3 miliar metrik ton CO2​ di formasi geologis dalam, lebih dari 10.000 kaki di bawah permukaan.

Perkembangan ini menunjukkan konsolidasi industri yang strategis. Sementara perusahaan rintisan seperti Climeworks memimpin kurva pembelajaran teknologi (dari skala kiloton ke puluhan kiloton), entitas seperti 1PointFive/Oxy memimpin kurva infrastruktur (dari skala megaton ke puluhan megaton) dengan memanfaatkan keahlian mereka yang sudah matang dalam geologi dan manajemen reservoir. Pendanaan publik AS, seperti program DAC Hubs , bertindak sebagai katalis untuk menyatukan kedua jenis pemain ini, membuktikan bahwa industri DAC skala triliunan dolar yang sedang dibangun ini adalah kemitraan publik-swasta yang dipimpin oleh pemain energi dan infrastruktur besar.

Tabel Proyek Perintis DAC Skala Besar Global

Strategi Komersialisasi: Penyimpanan Permanen (DAC+S) vs. Pemanfaatan (DAC+U)

Keberlanjutan komersial DAC bergantung pada apakah CO2​ yang ditangkap (sequestration) secara permanen atau dimanfaatkan (utilization).

DAC+S: Landasan Integritas Iklim

DAC+S (Direct Air Capture and Storage) adalah proses penyimpanan CO2​ secara permanen, biasanya di formasi geologis dalam seperti formasi salin atau reservoir yang habis. Metode ini dianggap sebagai standar emas untuk penghapusan karbon karena menawarkan permanensi tinggi—CO2​ terkunci selama skala waktu geologis. Selain itu, karena proses ini mudah dilacak dan diverifikasi, DAC+S dinilai tinggi di pasar karbon.

Kapasitas penyimpanan geologis global bukanlah hambatan skala, dengan planet ini diyakini memiliki kapasitas yang cukup untuk menyimpan triliunan ton CO2​ dengan aman. Di AS, kredit pajak 45Q yang ditingkatkan secara eksplisit memberikan insentif tertinggi ($180/ton) untuk penyimpanan geologis yang aman.

DAC+U: Pemanfaatan Karbon dan Dilema Enhanced Oil Recovery (EOR)

DAC+U, di mana CO2​ yang ditangkap digunakan untuk membuat produk, memberikan jalur pendapatan alternatif. Pemanfaatan ini sangat penting untuk dekarbonisasi sektor-sektor yang sulit dihindari, seperti penerbangan. Penggunaan CO2​ yang ditangkap oleh DAC bersama dengan hidrogen (dihasilkan melalui elektrolisis energi terbarukan) untuk memproduksi bahan bakar sintetik (e-fuels) dapat mengatasi tidak hanya emisi CO2​ tetapi juga efek non-CO2​ dari penerbangan (seperti contrails). Studi menunjukkan bahwa bahan bakar sintetik berbasis DACCU (DAC Carbon Capture and Utilization) berpotensi menjadi solusi yang lebih hemat biaya untuk mencapai netralitas iklim dalam penerbangan dibandingkan strategi emit-and-remove berbasis DACCS, terutama dengan biaya listrik yang rendah.

Namun, pemanfaatan CO2​ telah menimbulkan kontroversi signifikan, terutama seputar Enhanced Oil Recovery (EOR). EOR adalah proses di mana CO2​ disuntikkan ke dalam reservoir minyak untuk meningkatkan ekstraksi minyak. Secara historis, sebagian besar fasilitas CCS skala besar yang beroperasi di seluruh dunia (14 dari 19 pada tahun 2020) telah menggabungkan penyimpanan CO2​ dengan EOR.

Meskipun EOR menawarkan likuiditas finansial yang menarik dan dapat membantu menurunkan Biaya Levelized Carbon (LCOC) awal bagi pengembang DAC , ia menciptakan dilema integritas iklim. Penyimpanan CO2​ yang dikombinasikan dengan EOR dapat menghasilkan pelepasan gas rumah kaca tambahan ke atmosfer melalui produksi minyak dan gas, sehingga mengurangi efek penghapusan GHG bersih. Banyak kelompok advokasi iklim berpendapat bahwa dana publik untuk Hubs DAC seharusnya tidak mendukung kelanjutan ekstraksi bahan bakar fosil, dan berfokus secara eksklusif pada penghapusan emisi legacy melalui DAC+S murni. Oleh karena itu, investor yang berkomitmen pada mandat Environmental, Social, and Governance (ESG) yang ketat harus membedakan secara jelas antara proyek DAC-EOR dan proyek DAC+S atau DAC+U yang berkelanjutan jangka panjang (seperti e-fuels atau material konstruksi).

Kesimpulan

Direct Air Capture (DAC) adalah solusi iklim yang unik, penting, dan memiliki potensi skalabilitas untuk memenuhi mandat penghapusan karbon yang ditetapkan oleh jalur Net Zero global. DAC adalah satu-satunya teknologi yang dapat mengatasi emisi legacy dan menyediakan solusi untuk sektor yang sulit diatasi, tanpa menimbulkan kompetisi lahan yang besar.

Peluang Utama:

1. Skala Pasar yang Masif: Kesenjangan antara kapasitas saat ini (∼0.01 Mt/tahun) dan kebutuhan IEA (32 Mt/tahun secara rata-rata hingga 2050) menciptakan pasar infrastruktur bernilai triliunan dolar.
2. Dukungan Kebijakan yang Mendefinisikan Ulang: Insentif kebijakan, terutama kredit pajak 45Q AS sebesar $180 per ton untuk DAC+S , telah menurunkan risiko modal swasta dan memvalidasi model bisnis DAC+S, bahkan dengan biaya Levelized Carbon yang masih tinggi (230−540/ton).
3. Premi Pasar yang Kuat: Pasar karbon sukarela memberikan premi 381% lebih tinggi untuk kredit penghapusan, yang menggarisbawahi apresiasi pasar terhadap kualitas dan permanensi DAC.

Risiko Utama:

1. Hambatan Biaya dan Energi: Biaya operasional saat ini (600−1.000/ton)  tetap tinggi, dan sangat bergantung pada akses ke sumber energi termal dan listrik berbiaya sangat rendah dan nol-karbon.
2. Ketergantungan pada Skala Infrastruktur: DAC Hubs skala megaton yang didorong oleh DOE (3.5 Miliar)  harus berhasil membangun rantai pasok dan infrastruktur penyimpanan geologis dalam jangka waktu yang singkat untuk mencapai target iklim.
3. Integritas Komersial: Pemanfaatan DAC yang dikombinasikan dengan Enhanced Oil Recovery (EOR) dapat mengurangi integritas iklim DAC, meskipun menyediakan jalur pendapatan awal.

Analisis mengarah pada beberapa rekomendasi strategis bagi pembuat kebijakan dan investor institusional yang bertujuan untuk membangun dan mendanai industri DAC skala triliunan dolar:

1. Mendukung Peningkatan Skala Berbasis Teknologi (Mass Modularization): Investasi harus diarahkan untuk mendukung pengembangan fasilitas demonstrasi yang lebih kecil dan modular secara cepat, mengikuti model Climeworks. Hal ini akan mempercepat kurva pembelajaran dan kurva biaya, memungkinkan ekonomi produksi massal untuk mengurangi biaya LCOC, yang pada akhirnya mencapai target biaya jangka panjang.
2. Prioritas Lokasi dan Sumber Energi Nol-Karbon: Strategi investasi harus memprioritaskan co-location fasilitas DAC dengan sumber energi berbiaya sangat rendah dan intensitas karbon rendah (seperti panas bumi di Islandia atau potensi panas limbah industri/nuklir di wilayah lain). Pilihan lokasi harus sepenuhnya didorong oleh ketersediaan energi bersih, karena energi adalah faktor penentu utama keberhasilan ekonomi dan lingkungan suatu proyek DAC.
3. Mengutamakan Kualitas dan Permanensi (DAC+S Murni): Meskipun pemanfaatan (DAC+U) menawarkan diversifikasi pendapatan, investasi institusional harus secara tegas mendukung proyek DAC+S murni yang disimpan secara geologis. DAC+S memberikan integritas iklim tertinggi dan paling sesuai dengan persyaratan penghapusan emisi legacy. Pembuat kebijakan perlu mempertimbangkan untuk memisahkan insentif untuk EOR dari DAC+S murni guna mempertahankan integritas program penghapusan karbon.
4. Standarisasi dan Akuntabilitas LCA: Diperlukan upaya global untuk menstandarisasi metodologi Life Cycle Assessment (LCA) untuk DAC, seperti yang telah dimulai oleh DOE. Standarisasi ini memastikan bahwa penghilangan karbon yang diklaim terverifikasi, net-negatif secara keseluruhan, dan memperhitungkan dampak lingkungan non-CO2​ lainnya, seperti penggunaan air. Standarisasi yang kuat adalah fondasi kepercayaan pasar di sektor ini.