RRI.CO.ID, Jakarta - Amonia merupakan bahan kimia strategis yang menjadi kunci produksi pupuk nitrogen. Namun hingga kini, produksi global masih bergantung pada proses Haber–Bosch, yaitu metode bertekanan dan bersuhu tinggi yang butuh energi besar serta menyumbang emisi karbon.

Menjawab tantangan tersebut, Dosen dan Peneliti Politeknik Teknologi Nuklir Indonesia (Poltek Nuklir) BRIN, Deni Swantomo, mengembangkan pendekatan alternatif yang lebih sederhana dan berpotensi ramah lingkungan melalui teknologi plasma. Timnya memanfaatkan teknologi Dielectric Barrier Discharge (DBD) plasma untuk memproduksi amonia langsung dari air dan gas nitrogen.

Dalam penelitian berjudul “Ammonia Production from Water and Nitrogen Gas Using Simple Dielectric Barrier Discharge Plasma Reactor”, Deni menggunakan reaktor plasma dengan konfigurasi elektroda jarum ke pelat (needle to plate). “Berbeda dari metode konvensional, sistem ini dapat beroperasi pada suhu dan tekanan ruang, tanpa kondisi ekstrem maupun tambahan gas hidrogen,” ujarnya, baru-baru ini.

Prosesnya dimulai dengan mengalirkan gas nitrogen yang kemudian diberi energi listrik hingga membentuk plasma dan menghasilkan spesies nitrogen reaktif. Plasma tersebut berinteraksi dengan permukaan air, memecah molekul menjadi radikal hidrogen dan hidroksil. Reaksi antara atom nitrogen dan hidrogen inilah yang menghasilkan amonia.

Penelitian ini juga menguji berbagai parameter operasional, mulai laju aliran nitrogen, daya listrik, jarak elektroda, jenis air, hingga tingkat keasaman. Hasil optimal diperoleh pada aliran nitrogen 1,4 liter per menit, daya 75 watt, jarak elektroda 1 sentimeter, menggunakan air deionisasi dengan pH sekitar 5, serta tanpa penambahan sinar ultraviolet (UV).

Pada kondisi tersebut, konsentrasi amonia mencapai 19,7 ppm dalam 30 menit. Dan, penggunaan air deionisasi terbukti menghasilkan amonia lebih tinggi dibandingkan air keran.

Mineral dalam air keran memicu reaksi samping yang menghambat pembentukan amonia. Sebaliknya, penambahan sinar UV justru menurunkan hasil karena memicu dekomposisi amonia yang sudah terbentuk.

“Air dengan tingkat kemurnian tinggi memberikan hasil paling optimal. Sedangkan paparan UV cenderung menurunkan konsentrasi amonia,” Deni menjelaskan.

Secara keseluruhan, penelitian ini menunjukkan bahwa sistem DBD plasma sederhana dapat menjadi alternatif produksi amonia tanpa katalis, tanpa pretreatment rumit, dan tanpa gas hidrogen tambahan. Meski begitu, Deni menegaskan skala produksinya masih terbatas di laboratorium dan belum dapat menggantikan kapasitas industri.

“Pendekatan ini membuka peluang pengembangan teknologi produksi pupuk yang lebih berkelanjutan dan hemat energi. Sistemnya sederhana, tidak membutuhkan katalis mahal, dan dapat beroperasi dalam kondisi normal,” ia menambahkan.

Ke depan, teknologi ini diharapkan dapat dikembangkan sebagai solusi produksi amonia yang lebih bersih dan efisien, mendukung pertanian berkelanjutan serta ketahanan pangan global. Penelitian ini merupakan hasil kolaborasi internasional dengan peneliti dari Research Unit on Plasma Technology for High-Performance Materials Development, Chulalongkorn University, dan Thailand Institute of Nuclear Technology.