Optimalisasi Pengelolaan End-of-Life Baterai Swap Sepeda Motor Listrik: Solusi Rantai Pasok Sirkular untuk Industri EV di Indonesia

SURAKARTA (21/02/2025) – bertempat di Ruang Multi Media (RMM) Fakultas Teknik UNS dilaksanakan Press Conference Promosi Doktor, atas nama Doktor Annie Purwani, yang dinyatakan lulus dari Program Studi Doktor Teknik Industri Universitas Sebelas Maret, pada Ujian Tertutup pada Hari Selasa, Tanggal 18 Februari 2025. Press Conference Promosi Doktor ini merupakan acara baru di Fakultas Teknik UNS guna menginformasikan kepada masyarakat luas dan menfasilitasi penyerahan Yudisium kepada Doktor Baru (Peraturan Rektor No. 23 tahun 2020, diperbarui dengan No. 22 Tahun 2024 tentang Pengelolaan dan Penyelenggaraan Pendidikan Program Magister dan Program Doktor). 

Di tengah gemuruh inovasi teknologi dan upaya global menekan dampak perubahan iklim, sebuah penelitian disertasi memberikan jawaban atas tantangan yang semakin mendesak di industri kendaraan listrik. Annie Purwani, Mahasiswa doktoral Universitas Sebelas Maret (UNS), mengungkapkan melalui disertasinya yang berjudul “Pengelolaan Siklus Hidup dan Penentuan Nilai Cut-Off End Of Life Baterai Swap Sepeda Motor Listrik pada Rantai Pasok Sirkular” tentang bagaimana pengelolaan baterai swap—komponen vital dari sepeda motor listrik—dapat dioptimalkan agar tidak hanya memperpanjang masa pakai, tetapi juga mendukung ekonomi sirkular dan mengurangi dampak lingkungan. Dari penelitian tersebut telah dihasilkan 1 artikel ilmiah pada Journal of Applied Science and Engineering (Vol. 28, No. 4, 2024) serta prosiding konferensi internasional di Sydney, Australia (20–21 Desember 2022). Ia melakukan penelitian disertasi dibawah bimbingan Prof. Dr. Ir. Wahyudi Sutopo, ST., M.Si. (Ketua Tim Promotor) dibantu Dr. Ir. Muhammad Hisjam, S.T.P., M.T. (dari UNS sebagai Ko-Promotor 1) dan Prof. Dr. Ir. Anugerah Widiyanto, BSc. M.Eng. (dari Badan Riset dan Inovasi Nasional sebagai Ko-promotor 2 ). Sebelum dinyatakan lulus, Annie Purwani telah melalui ujian tertutup, yang melibatkan 1 penguji internal program studi Teknik Industri UNS, yakni Prof. Dr. Bambang Suhardi, S.T., M.T., 2 penguji eksternal program studi Teknik Industri UNS, yakni Prof. Yuseph Muslih Purwana, S.T., M.T., Ph.D. dari Program Studi Ilmu Teknik Sipil dan Dr. Ir. Arif Jumari, M.Sc. dari program studi Teknik Kimia, serta 1 penguji Eksternal UNS, yakni Prof. Dr. Siti Mahsanah Budijati, S.T.P., M.T. dari Program Studi Teknik Industri Universitas Ahmad Dahlan. Setelah proses siding tertutup itu, Prof. Dr. Ir. Eko Pujiyanto, S.Si., M.T., selaku Kepala Program Studi Doktor Teknik Industri, menyatakan bahwa Doktor Annie Purwani dinyatakan LULUS dari Program Studi Doktor Teknik Industri.

Dalam penelitiannya ini, Annie Purwani mengkaji secara mendalam bagaimana baterai swap yang digunakan pada sepeda motor listrik—yang merupakan komponen vital dari ekosistem EV—dapat dikelola secara sirkular untuk meminimalkan dampak lingkungan dan meningkatkan efisiensi rantai pasok. Dalam beberapa tahun terakhir, kendaraan listrik telah dipromosikan sebagai alternatif ramah lingkungan dibandingkan kendaraan berbahan bakar fosil (Internal Combustion Engine/ICE). Penelitian terdahulu menunjukkan bahwa EV menghasilkan emisi gas rumah kaca yang jauh lebih rendah, sehingga dapat berkontribusi pada upaya global menekan perubahan iklim. Indonesia sendiri telah mendorong peralihan dari ICE ke EV melalui regulasi seperti Peraturan Presiden Nomor 55 Tahun 2019 dan Peraturan Menteri Perindustrian Nomor 27 Tahun 2020. Namun, di balik optimisme tersebut, terdapat tantangan besar terkait pengelolaan baterai yang telah mencapai akhir masa pakainya atau yang dikenal dengan istilah End-of-Life (EoL).

Baterai swap pada sepeda motor listrik yang memungkinkan pertukaran baterai secara cepat, merupakan solusi yang menjanjikan untuk mendukung operasional EV. Akan tetapi, siklus hidup baterai swap yang hanya berkisar antara 5 hingga 8 tahun dan berpotensi menghasilkan jutaan unit EoL menimbulkan persoalan lingkungan serius, karena baterai termasuk kategori limbah berbahaya dan beracun (B3). Disertasi Annie Purwani bertujuan untuk mengatasi masalah ini dengan mengusulkan kerangka pengelolaan siklus hidup baterai swap yang tidak hanya menekan potensi dampak lingkungan, tetapi juga mengoptimalkan pemanfaatan kembali material melalui proses repair, refurbish, remanufacture, dan reuse.

Penelitian ini memiliki dua tujuan utama yang kemudian dirinci dalam ruang lingkup yang cukup spesifik. Pertama, penelitian bertujuan untuk mengukur potensi dampak lingkungan dari siklus hidup baterai swap, mulai dari produksi hingga pengelolaan End-of-Life (EoL). Kedua, penelitian ini berusaha menetapkan kriteria dan nilai cut-off optimal untuk menentukan kapan baterai swap harus dikeluarkan dari siklus penggunaan utama dan masuk ke tahap treatment.

Annie membatasi penelitian ini pada baterai swap sepeda motor listrik dengan kapasitas 1,4 kWh, yang merupakan jenis baterai umum digunakan di pasar. Komponen yang dikaji meliputi cell battery, cell holder, busbar, bahan pelindung, sistem manajemen baterai (BMS), serta casing. Lingkup penelitian mencakup seluruh rantai pasok sirkular—mulai dari pemanufaktur, pengelola swap station, hingga pihak ketiga yang menangani daur ulang.

Untuk mengungkap kompleksitas pengelolaan EoL baterai swap, Annie Purwani menggunakan pendekatan Life Cycle Assessment (LCA). Metode ini memungkinkan peneliti mengukur secara kuantitatif dampak lingkungan dari setiap tahap dalam siklus hidup baterai. Data inventori dikumpulkan dari proses perakitan di PT Batex dan observasi langsung di fasilitas produksi, dengan menggunakan perangkat lunak OpenLCA dan database ecoinvent 3.9 sebagai rujukan.

Setelah data pengukuran potensi dampak lingkungan diperoleh, penelitian memasuki tahap penting yaitu penentuan nilai cut-off optimal. Di sinilah metode Response Surface Methodology (RSM) berperan. Dengan bantuan perangkat lunak Minitab versi 21, Annie mengembangkan model matematis yang mengaitkan variabel independen, seperti nilai State of Health (SoH) dan jenis treatment yang diberikan, dengan variabel respon yaitu Global Warming Potential (GWP) dan Material Circularity Index (MCI). Eksperimen yang dirancang menggunakan central composite design menghasilkan kombinasi variabel yang kemudian dianalisis untuk menemukan titik optimal. Hasil analisis menunjukkan bahwa nilai cut-off terbaik adalah pada SoH 88%, di mana treatment repair menghasilkan penurunan GWP secara signifikan dan meningkatkan efisiensi material daur ulang.

Hasil penelitian mengungkapkan bahwa fase manufaktur baterai swap merupakan sumber dampak lingkungan terbesar. Proses perakitan, pengujian, dan packaging baterai memerlukan energi dan bahan baku yang intensif, sehingga berkontribusi besar terhadap emisi global warming. Namun, fase penggunaan juga tidak kalah penting, karena konsumsi listrik untuk mengisi daya baterai turut menambah beban emisi.

Yang menarik, penelitian ini menemukan bahwa penerapan treatment repair pada baterai yang telah mencapai cut-off (SoH 88%) memberikan hasil yang optimal. Dengan strategi ini, baterai swap dapat diperbaiki sehingga masa pakainya diperpanjang, dan pada saat yang sama, dampak lingkungan, terutama GWP, dapat ditekan. Nilai GWP yang tercapai sekitar 1.641 kg CO₂ eq, sementara nilai MCI menunjukkan efisiensi material sebesar 0,94, menandakan penggunaan kembali material baterai yang lebih optimal.

Selain itu, penelitian juga menyoroti pentingnya penerapan konsep rantai pasok sirkular dalam pengelolaan EoL baterai. Pengelolaan rantai pasok sirkular diharapkan dapat meningkatkan koordinasi lebih baik antar pelaku rantai pasok sehingga dapat memberikan efisiensi secara sistem. Dengan sistem pengelolaan ini, baterai yang telah mencapai EoL tidak langsung dibuang, melainkan dikembalikan ke rantai pasok untuk diproses ulang oleh pemanufaktur atau pihak ketiga. Pendekatan ini, menurut Annie, tidak hanya mengurangi penggunaan material virgin, tetapi juga membuka peluang usaha baru dalam bidang pengumpulan dan daur ulang baterai.

Disertasi ini menjadi satu jalan menuju keberlanjutan industri EV di Indonesia. Annie Purwani menguraikan bagaimana setiap fase dalam siklus hidup baterai swap memiliki tantangan tersendiri yang harus diatasi melalui inovasi dan kolaborasi lintas sektor. Implikasi dari penelitian ini sangat luas, mulai dari pengurangan limbah baterai, penurunan emisi gas rumah kaca, hingga efisiensi penggunaan sumber daya alam.

Dari sisi ekonomi, hasil penelitian mendukung strategi pengelolaan sirkular yang dapat memperpanjang umur baterai, sehingga kebutuhan akan bahan baku baru berkurang. Hal ini sejalan dengan target-target keberlanjutan yang ditetapkan dalam Perjanjian Paris, yang menekankan pentingnya pengurangan emisi global hingga 1,5 derajat Celsius. Bagi industri, penerapan nilai cut-off optimal ini menjadi kunci dalam merancang strategi bisnis yang ramah lingkungan sekaligus menguntungkan secara ekonomi.

Implikasi teknis dari penelitian ini juga menunjukkan bahwa kolaborasi antara pemanufaktur, pengelola swap station, dan pihak ketiga sangat diperlukan. Keberhasilan treatment repair sebagai strategi utama tidak hanya menghemat biaya produksi, tetapi juga mengurangi beban lingkungan secara signifikan. Dengan demikian, penelitian ini memberikan dasar ilmiah yang kuat untuk pengembangan kebijakan dan strategi di sektor kendaraan listrik.

Disertasi Annie Purwani tidak berhenti pada temuan-temuan awal. Penelitian ini juga membuka pintu untuk pengembangan lebih lanjut, dengan beberapa rekomendasi kunci sebagai berikut:

Implementasi Teknologi Pemantauan Recall Baterai: Pengembangan sensor dan sistem monitoring di swap station dapat membantu memantau kondisi baterai secara kontinu diintegrasikan dengan BMS (Battery Management System). Dengan data real-time, dapat membantu recall baterai yang lebih akurat sebelum mencapai End of Life dalam rantai pasok sirkular.

Perluasan Studi Menyeluruh (Cradle-to-Cradle): Melakukan studi LCA yang mencakup seluruh siklus hidup baterai dari produksi hingga daur ulang dapat memberikan gambaran dampak lingkungan yang lebih komprehensif. Pendekatan ini akan mengintegrasikan seluruh rantai pasok, mulai dari ekstraksi bahan baku hingga produk akhir.

Integrasi Kriteria Tambahan: Penelitian lanjutan dapat memasukkan variabel seperti State of Charge (SoC), pertumbuhan lithium pada anoda, dan analisis biaya treatment. Penggunaan model machine learning diharapkan mampu memprediksi umur baterai dengan lebih akurat, sehingga strategi treatment yang tepat dapat diimplementasikan.

Desain Ulang Baterai untuk Kemudahan Treatment: Disarankan agar desain baterai di masa depan mempertimbangkan aspek kemudahan pembongkaran dan perbaikan. Inovasi desain ini akan mendukung implementasi sistem pengelolaan EoL yang lebih efisien dan ramah lingkungan.

Pengembangan Sistem Berbasis Blockchain: Integrasi teknologi blockchain dalam pengelolaan rantai pasok baterai swap dapat meningkatkan transparansi dan efisiensi. Data yang terintegrasi secara digital akan memudahkan pelacakan siklus hidup baterai dan mendukung keputusan pengelolaan yang lebih optimal.

Di ujung penelitian ini, disertasi Annie Purwani menyimpulkan bahwa pengelolaan siklus hidup baterai swap sepeda motor listrik secara sirkular merupakan kunci untuk mencapai keberlanjutan di industri EV. Nilai cut-off optimal pada SoH 88% dengan penerapan treatment repair terbukti menjadi strategi terbaik untuk menekan dampak lingkungan, terutama dalam hal Global Warming Potential, sekaligus meningkatkan efisiensi penggunaan material melalui peningkatan Material Circularity Index.

Kesimpulan ini memberikan landasan penting bagi para pemangku kepentingan—mulai dari pemerintah, industri manufaktur, hingga pengelola swap station—untuk menerapkan strategi pengelolaan yang tidak hanya ekonomis, tetapi juga ramah lingkungan. Dengan menerapkan kerangka rantai pasok sirkular, diharapkan penggunaan baterai swap dapat diperpanjang, kebutuhan bahan baku baru dapat ditekan, dan emisi gas rumah kaca dapat dikurangi secara signifikan.

____________________________

Kontak Person: Dr. Annie Purwani (08157923762) dan Promotor: Prof. Wahyudi Sutopo (081548747464)