Perpustakaan Digital ITB

urutan ketiga setelah oksigen dan silikon yang paling banyak berada dalam bentuk air (H2O). Peran hidrogen sebagai sumber energi berkelanjutan semakin penting untuk memenuhi kebutuhan energi di masa depan serta mendukung transisi energi global karena sifatnya yang ramah lingkungan dan efisien sebagai pembawa energi. Namun, sebagian besar hidrogen yang diproduksi masih bergantung pada sumber fosil seperti gas alam melalui proses steam methane reforming (SMR) yang menghasilkan emisi karbon tinggi. Oleh karena itu, diperlukan pendekatan alternatif ramah lingkungan untuk menghasilkan hidrogen, salah satunya teknologi fotokatalitik. Proses pemisahan air secara fotokatalitik muncul sebagai jalur yang menjanjikan untuk produksi hidrogen berkelanjutan dengan memanfaatkan energi surya dan semikonduktor seperti TiO?. Penelitian ini mengkaji produksi hidrogen melalui pemisahan air secara fotokatalitik menggunakan fotokatalis berbasis titanium dioksida (TiO?) dengan metanol sebagai sacrificial agent. Fokus utama terletak pada pemodelan dan simulasi proses Aspen HYSYS, dengan mempertimbangkan dua konfigurasi sistem: base case (BC) dan recovery case (RC). Studi ini bertujuan untuk mengevaluasi pengaruh temperatur reaksi, variasi rasio umpan air-metanol, dan konfigurasi sistem terhadap produksi hidrogen dan aspek keekonomiannya. Konfigurasi BS menggambarkan sistem standar tanpa upaya pemulihan produk samping. Konfigurasi RC menerapkan strategi pemulihan terhadap produk samping (formaldehida dan asam format). Simulasi dilakukan dalam rentang temperatur 298,15 K hingga 368,15 K serta lima variasi rasio umpan air-metanol (1:1, 1:2, 1:3, 2:1, dan 3:1). Reaksi fotokatalitik dibagi menjadi dua tahap, yaitu reaksi fotolisis air dan oksidasi bertahap metanol. Hasil menunjukkan bahwa laju produksi hidrogen meningkat seiring kenaikan temperatur hingga mencapai puncaknya pada 348,15 K, optimal produksi hidrogen 335,02 kg/jam pada rasio air-metanol 3:1 pada recovery case. Hasil penelitian ini sejalan dengan tren eksperimental dalam studi literatur, di mana peningkatan temperatur hingga batas optimum mempercepat eksitasi elektron dan reaksi redoks di permukaan katalis, sementara temperatur yang terlalu tinggi justru menurunkan efisiensi akibat peningkatan laju rekombinasi. Rasio optimum diperoleh pada 3:1 (air dominan), dengan laju produksi 219,21 kg/jam (BS) dan 335,02 kg/jam (RC). Rasio tersebut memberikan ketersediaan air yang cukup sebagai sumber proton dan mempertahankan konsentrasi metanol yang optimal untuk menekan rekombinasi pasangan elektron-hole, sehingga meningkatkan efisiensi reaksi. Rasio 1:2 dan 1:3 (metanol dominan) menurunkan laju produksi hidrogen 67% (BS) dan 58% (RC). Pada konfigurasi RC menghasilkan 35% lebih optimal dibandingkan BC dengan produk samping yg di hasilkan seperti formaldehida (733,12 kg/jam) dan asam format (0,56 kg/jam) yang dapat dimanfaatkan dalam industri lain. Konfigurasi RC terbukti memberikan keunggulan dari sisi efisiensi teknis dan ekonomi. Tidak hanya meningkatkan produksi hidrogen, sistem ini juga menghasilkan produk samping bernilai ekonomi yaitu formaldehid dan asam format. Pendekatan ini mendukung integrasi dalam skema keekonomian yang menunjukkan Gross Profit Margin (GPM) mencapai 58,61%, yang secara signifikan lebih tinggi dibandingkan benchmark industri untuk produksi hidrogen hijau. Hal ini menunjukan potensi keuntungan yang tinggi serta daya tarik investasi yang kuat. Model yang dikembangkan dapat memberikan representasi realistis terhadap proses reaksi fotokatalitik, serta menjadi dasar untuk perancangan sistem skala industri yang efisien dan kompetitif secara ekonomi. Pendekatan ekonomi sirkular melalui pemanfaatan produk samping turut memperkuat aspek keberlanjutan proses. Sistem produksi hidrogen fotokatalitik ini dinilai layak secara teknis dan ekonomis untuk dikembangkan pada skala industri sebagai solusi energi bersih masa depan.