Hidrogen hijau dipuja sebagai solusi energi masa depan—bahan bakar nol karbon yang dapat disimpan dan diangkut, berbeda dengan listrik yang harus segera dikonsumsi. Namun, ada ironi besar: produksi hidrogen hijau membutuhkan air murni, sementara 97% air di Bumi adalah air laut. Mendesalinasi air laut menjadi air murni membutuhkan energi yang signifikan (sekitar 3-4 kWh per m³), menambah biaya dan kompleksitas. Jika kita ingin hidrogen hijau menjadi solusi untuk negara kepulauan seperti Indonesia, kita harus dapat memproduksinya langsung dari air laut, tanpa desalinasi, di lokasi-lokasi terpencil yang kaya akan sinar matahari dan angin tetapi miskin air tawar.
Visi Proyek HIDRO-NUSANTARA adalah mengembangkan teknologi elektrolisis air laut langsung (direct seawater electrolysis) yang stabil, efisien, dan terjangkau, serta membangun pabrik percontohan di pulau-pulau terpencil yang saat ini masih bergantung pada diesel.
Tantangan Elektrolisis Air Laut. Air laut bukan hanya H₂O; ia mengandung garam (NaCl) sekitar 3,5%, serta berbagai ion lain (Mg²⁺, Ca²⁺, SO₄²⁻). Ketika arus listrik dialirkan, ion klorida (Cl⁻) lebih mudah teroksidasi daripada air, menghasilkan gas klorin (Cl₂) yang beracun dan korosif, bukan oksigen. Selain itu, ion magnesium dan kalsium dapat mengendap sebagai hidroksida di permukaan elektroda, menutupi situs aktif katalis dan merusak efisiensi dalam hitungan jam. Dua tantangan ini—reaksi kompetitif klorin dan pengendapan kerak (scaling) —adalah alasan mengapa elektrolisis air laut langsung dianggap mustahil selama beberapa dekade.
Terobosan 1: Katalis Selektif Oksigen. Katalis konvensional seperti iridium oksida (IrO₂) atau rutenium oksida (RuO₂) memang aktif untuk oksidasi air, tetapi juga aktif untuk oksidasi klorida. Proyek HIDRO-NUSANTARA mengembangkan katalis berbasis mangan oksida (MnO₂) yang didoping dengan logam lain (seperti krom atau besi) untuk menekan reaksi evolusi klorin. Mangan adalah logam yang murah dan melimpah di Indonesia (dari tambang di NTT, Kupang). Dengan rekayasa struktur kristal dan morfologi nanopartikel, selektivitas terhadap oksigen dapat ditingkatkan hingga >90% pada kondisi air laut.
Terobosan 2: Lapisan Pelindung Anti-Scaling. Pengendapan Mg(OH)₂ dan Ca(OH)₂ terjadi karena pH lokal di dekat katoda meningkat drastis akibat reaksi evolusi hidrogen. Solusinya bukan menghilangkan ion magnesium (tidak mungkin), tetapi mencegah ion-ion ini mencapai permukaan elektroda. Proyek ini mengembangkan lapisan polimer bermuatan negatif yang sangat tipis (ketebalan nanometer) pada permukaan katoda. Lapisan ini menolak ion negatif OH⁻ (sehingga pH lokal tidak naik terlalu tinggi) dan secara fisik menghalangi ion Mg²⁺ mendekat. Lapisan ini harus cukup tipis agar tidak menghambat transport ion H⁺, dan cukup kuat untuk bertahan dalam aliran air laut yang turbulen.
Terobosan 3: Manajemen Sistem. Elektroliser tidak bekerja sendiri. HIDRO-NUSANTARA merancang sistem terintegrasi yang terdiri dari:
- Unit pretreatment ringan: filter pasir cepat dan membran mikrofiltrasi untuk menghilangkan partikel tersuspensi dan organisme laut. Tidak ada reverse osmosis.
- Elektroliser bertumpuk (stack) dengan konfigurasi bipolar.
- Pemisah gas untuk memisahkan H₂ dari larutan air laut yang bersirkulasi.
- Sistem kontrol yang secara otomatis menyesuaikan arus berdasarkan ketersediaan energi surya/angin.
Skala dan Implementasi. Proyek dimulai dengan elektroliser skala laboratorium (1-10 kW) untuk validasi kinerja jangka panjang (uji 1.000 jam). Kemudian, pilot lapangan skala 100 kW dibangun di Pulau Sabu, NTT, yang saat ini 100% bergantung pada diesel. PLTS 500 kW yang telah terpasang akan menyuplai listrik pada siang hari, dan kelebihan energi akan dikonversi menjadi hidrogen, disimpan dalam tabung bertekanan rendah (metal hydride) , dan digunakan untuk genset hidrogen pada malam hari. Ini adalah sistem listrik 100% terbarukan pertama di NTT.
Dampak HIDRO-NUSANTARA bersifat strategis. Dampak langsung: menyediakan listrik 24/7 untuk pulau-pulau terpencil tanpa harus membangun jaringan kabel bawah laut yang mahal atau terus-menerus mensubsidi diesel. Dampak jangka menengah: membangun industri manufaktur elektroliser dalam negeri. Indonesia tidak perlu lagi mengimpor teknologi hidrogen dari Eropa atau China; kita dapat mengembangkan teknologi sendiri yang sesuai dengan kondisi tropis dan air laut kita. Dampak jangka panjang: menjadikan Indonesia sebagai pemain kunci dalam rantai pasok hidrogen global. Negara-negara seperti Jepang dan Korea Selatan, yang kekurangan lahan untuk energi terbarukan, sangat membutuhkan impor hidrogen hijau. Indonesia, dengan potensi surya dan laut yang luar biasa, dapat menjadi eksportir hidrogen cair ke pasar Asia Timur. HIDRO-NUSANTARA adalah langkah pertama untuk mencapai visi itu.