Sama seperti produksi minyak Timur Tengah pada tahun 1970an, Tiongkok saat ini mendominasi pemurnian global logam-logam penting yang menjadi landasan perekonomian Amerika Serikat. Pada tahun 1970-an, ketergantungan Amerika pada minyak menyebabkan kelangkaan minyak yang memperlambat pertumbuhan dan menyebabkan lonjakan harga yang besar. Namun dalam beberapa dekade terakhir, teknologi fracking AS menciptakan cara baru untuk mengekstraksi minyak, mengubah negara tersebut dari salah satu importir minyak terbesar di dunia menjadi salah satu eksportir terbesar.
Saat ini AS memerlukan terobosan teknologi lain untuk mengamankan pasokan logam dalam negeri seperti litium, kobalt, tembaga, dan unsur tanah jarang, yang diperlukan untuk segala hal mulai dari baterai hingga mesin jet dan motor listrik. Siklus ke-N berpikir ada solusinya.
Perusahaan ini didirikan bersama oleh Associate Professor MIT Desirée Plata, CEO Megan O’Connor, dan Kepala Ilmuwan Chad Vecitis untuk memulihkan logam penting dari limbah dan bijih industri menggunakan teknologi yang dipatenkan dan sangat efisien yang dikenal sebagai ekstraksi elektro.
“Amerika adalah negara yang sangat kaya sumber daya – yang penting hanyalah mengekstraksi dan mengubah sumber daya tersebut untuk digunakan. Itulah peran pemurnian,” kata O’Connor, yang bekerja di bidang ekstraksi elektro sebagai mahasiswa PhD di Plata, ketika keduanya masih di Duke University. “Dengan mengisi kesenjangan dalam rantai pasokan, kita dapat menjadikan Amerika Serikat sebagai produsen logam kritis terbesar di dunia.”
Sejak tahun lalu, Nth Cycle telah memproduksi kobalt dan nikel menggunakan sistem komersial pertamanya di Fairfield, Ohio. Sistem pemurnian modular perusahaan, yang ditenagai oleh listrik dan bukan bahan bakar fosil, dapat diterapkan dalam waktu yang lebih singkat dibandingkan pabrik pemurnian logam tradisional. Kini, Nth Cycle bertujuan untuk menerapkan sistem modularnya di seluruh AS dan Eropa guna membangun rantai pasokan baru untuk bahan-bahan yang menggerakkan perekonomian kita.
“Sekitar 85 persen mineral penting di dunia disuling di Tiongkok, sehingga ini merupakan masalah ekonomi dan keamanan nasional bagi kami,” kata O’Connor. “Bahkan jika kami menambang bahan-bahan tersebut di sini – kami memiliki satu tambang nikel yang beroperasi di Michigan – kami kemudian mengirimkannya ke luar negeri untuk disuling. Bahan-bahan tersebut merupakan komponen yang diperlukan di berbagai industri. Segala sesuatu mulai dari ponsel, mobil, hingga sistem pertahanan kita bergantung pada bahan-bahan tersebut. Menurut saya mineral penting adalah minyak baru.”
Dari sampah, sebuah peluang
Pada tahun 2014, O’Connor dan Plata menghadiri ceramah Vecitis, yang saat itu menjadi profesor di Universitas Harvard, di mana dia membahas karyanya menggunakan filter elektrokimia untuk menghilangkan tembaga dari air. Setelah pembicaraan, Plata bertanya kepada Vecitis apakah dia pernah berpikir untuk menggunakan pendekatan ini untuk pemisahan logam. Dia sangat ingin mencoba.
Pada saat itu, Plata dan O’Connor sedang mempelajari air limbah padat mineral yang dihasilkan sebagai produk sampingan dari rekahan hidrolik untuk minyak dan gas.
“Pikiran awalnya adalah: Bisakah kita menggunakan teknologi ini untuk mengekstraksi logam-logam tersebut?” O’Connor mengenang.
Fokusnya beralih ke penggunaan teknologi untuk memulihkan logam dari limbah elektronik, termasuk sumber-sumber seperti ponsel lama, kendaraan listrik, dan jam tangan pintar.
Saat ini, produsen dan fasilitas limbah elektronik menggiling bahan-bahan yang sudah habis masa pakainya dan mengirimkannya ke kilang kimia besar di luar negeri, yang memanaskan logam tersebut menjadi cairan cair dan memasukkannya ke dalam serangkaian asam dan basa untuk menyaring limbah tersebut kembali menjadi bentuk murni logam yang diinginkan.
“Setiap asam dan basa tersebut harus diangkut sebagai barang berbahaya, dan proses pembuatannya menghasilkan gas rumah kaca dan jejak energi yang besar,” jelas Plata. “Hal ini membuat perekonomian sulit untuk diterapkan kecuali pada fasilitas yang besar dan terpusat – dan bahkan hal ini merupakan sebuah tantangan.”
Amerika Serikat dan Eropa memiliki banyak bahan bekas yang sudah habis masa pakainya, namun bahan tersebut tersebar, dan peraturan lingkungan hidup membuat negara-negara Barat hanya memiliki sedikit pilihan penyulingan yang dapat diperluas.
Daripada membangun kilang, tim Nth Cycle telah membangun sistem pemurnian modular — dijuluki “The Oyster” — yang dapat mengurangi biaya, limbah, dan waktu pemasaran dengan ditempatkan bersama di lokasi bersama pendaur ulang, penambang, dan produsen. Oyster menggunakan listrik, pengendapan bahan kimia, dan penyaringan untuk menghasilkan bahan kimia pemurnian logam yang sama seperti metode tradisional. Saat ini, sistem tersebut dapat memproses lebih dari 3.000 metrik ton skrap per tahun dan disesuaikan untuk menghasilkan logam yang berbeda.
“Ekstraksi elektro adalah salah satu cara paling bersih untuk memulihkan logam,” kata Plata.
Nth Cycle menerima dukungan awal dari Departemen Energi AS, dan ketika Plata datang ke MIT pada tahun 2018, Nth Cycle menjadi bagian dari akselerator startup STEX25 Program Penghubung Industri MIT.
“Yang penting berada di tempat seperti MIT adalah ekosistem kewirausahaan dan etos ‘teknologi tangguh’ Cambridge,” jelas Plata. “Hal ini sangat penting bagi keberhasilan Nth Cycle dan salah satu alasan kami memindahkan perusahaan ke wilayah Boston yang lebih luas. Kemampuan untuk mengakses sumber daya manusia yang berbakat dan modal yang sabar adalah kuncinya.”
Pemurnian logam di darat
Plata mengatakan salah satu momen paling membanggakan dalam karirnya terjadi tahun lalu pada upacara peletakan batu pertama fasilitas produksi campuran hidroksida (nikel dan kobalt) pertama Nth Cycle di Ohio. Banyak karyawan baru Nth Cycle di fasilitas tersebut sebelumnya bekerja di fasilitas otomotif dan kimia di kota tersebut tetapi sekarang bekerja di apa yang disebut Nth Cycle sebagai fasilitas pemurnian nikel komersial pertama untuk barang bekas di negara tersebut.
“Visi O’Connor untuk meningkatkan kesejahteraan masyarakat sekaligus meningkatkan perekonomian merupakan standar praktik yang menginspirasi,” kata Plata.
Nth Cycle akan memiliki dan mengoperasikan sistem Oyster lainnya dalam model bisnis yang digambarkan O’Connor sebagai pemurnian sebagai layanan, di mana pelanggan memiliki produk akhir. Perusahaan ini ingin bermitra dengan tempat pembuangan sampah dan fasilitas pengumpulan sampah industri serta produsen yang menghasilkan limbah.
Saat ini, Nth Cycle sebagian besar berupaya memulihkan logam dari baterai, namun juga menggunakan prosesnya untuk memulihkan kobalt dan nikel dari bahan katalis bekas di industri minyak dan gas. Ke depannya, Nth Cycle berharap dapat menerapkan prosesnya pada sumber limbah terbesar: pertambangan.
“Dunia membutuhkan lebih banyak mineral penting seperti kobalt, nikel, litium, dan tembaga,” kata O’Connor. “Satu-satunya cara untuk mendapatkan bahan-bahan tersebut adalah dari daur ulang dan penambangan, dan kedua sumber tersebut perlu dimurnikan secara kimia. Di sinilah Nth Cycle berperan. Banyak orang memiliki persepsi negatif terhadap penambangan, namun jika Anda memiliki teknologi yang dapat mengurangi limbah dan mengurangi emisi, itulah cara Anda mendapatkan lebih banyak penambangan di wilayah seperti AS. Itulah dampak yang kami ingin teknologi ini miliki di dunia Barat.”
