Dalam proses baru, udara dialirkan melalui cairan untuk menangkap CO2. Jika cairan tersebut disinari dengan cahaya, maka gas rumah kaca akan terlepas kembali dan dapat terkumpul. Kredit:
ETH Zurich
Untuk mengurangi pemanasan global, pengurangan emisi gas rumah kaca secara signifikan sangatlah penting. Hal ini mencakup penghapusan bahan bakar fosil secara bertahap dan penerapan teknologi hemat energi.
Namun, pengurangan emisi saja tidak cukup untuk mencapai tujuan iklim. Penting juga untuk menghilangkan sejumlah besar CO2 dari atmosfer, menyimpannya di bawah tanah atau menggunakannya kembali dalam industri sebagai bahan karbon netral. Teknologi penangkapan karbon yang ada saat ini, meskipun efektif, memerlukan banyak energi dan mahal.
Itu sebabnya para peneliti di ETH Zurich mengembangkan metode baru yang menggunakan cahaya. Dengan proses ini, kedepannya energi yang dibutuhkan untuk penangkapan karbon akan berasal dari matahari.
Sakelar asam yang dikontrol cahaya
Dipimpin oleh Maria Lukatskaya, Profesor Sistem Energi Elektrokimia, para ilmuwan memanfaatkan fakta bahwa dalam cairan berair asam, CO2 hadir sebagai CO2tetapi dalam cairan berair basa, ia bereaksi membentuk garam karbonat kecut, dikenal sebagai karbonat. Reaksi kimia ini bersifat reversibel. Keasaman suatu cairan menentukan apakah cairan tersebut mengandung CO2 atau karbonat.
Untuk mempengaruhi keasaman cairan mereka, para peneliti menambahkan molekul, yang disebut fotoasam, yang bereaksi terhadap cahaya. Jika cairan tersebut kemudian terkena cahaya, molekulnya akan menjadikannya asam. Dalam gelap, mereka kembali ke keadaan semula yang membuat cairan lebih basa.
Berikut cara kerja metode peneliti ETH secara detail: Para peneliti memisahkan CO2 dari udara dengan melewatkan udara melalui cairan yang mengandung fotoasam dalam gelap. Karena cairan ini bersifat basa, CO2 bereaksi dan membentuk karbonat. Segera setelah garam dalam cairan terakumulasi hingga tingkat yang signifikan, para peneliti menyinari cairan tersebut dengan cahaya. Hal ini menjadikannya asam, dan karbonat berubah menjadi CO2. BERSAMA2 gelembung keluar dari cairan, seperti di botol cola, dan dapat dikumpulkan di tangki bensin. Ketika hampir tidak ada CO2 tertinggal dalam cairan, para peneliti mematikan lampu dan siklus dimulai lagi, dengan cairan siap menangkap CO2.
Itu semua tergantung pada campurannya
Namun, dalam praktiknya, terdapat masalah: fotoasam yang digunakan tidak stabil di dalam air. “Dalam percobaan awal kami, kami menyadari bahwa molekul akan terurai setelah satu hari,” kata Anna de Vries, seorang mahasiswa doktoral di kelompok Lukatskaya dan penulis utama studi tersebut.
Jadi Lukatskaya, de Vries, dan rekan mereka menganalisis peluruhan molekul tersebut. Mereka memecahkan masalah tersebut dengan melakukan reaksi bukan dalam air tetapi dalam campuran air dan pelarut organik. Para ilmuwan mampu menentukan rasio optimal kedua cairan tersebut melalui eksperimen laboratorium dan mampu menjelaskan temuannya berkat perhitungan model yang dilakukan oleh peneliti dari Universitas Sorbonne di Paris.
Campuran ini memungkinkan mereka menjaga molekul fotoasam tetap stabil dalam larutan selama hampir sebulan. Di sisi lain, hal ini memastikan bahwa cahaya dapat digunakan untuk mengubah larutan antara asam dan basa sesuai kebutuhan. Jika para peneliti menggunakan pelarut organik tanpa air, reaksinya tidak dapat diubah.
Lakukan tanpa pemanasan
Proses penangkapan karbon lainnya juga bersifat siklus. Salah satu metode yang ada adalah dengan menggunakan filter yang mengumpulkan CO2 molekul pada suhu sekitar. Untuk menghilangkan CO lebih lanjut2 dari filter, harus dipanaskan hingga sekitar 100 derajat Celsius. Namun, pemanasan dan pendinginan memerlukan banyak energi: keduanya merupakan sebagian besar energi yang dibutuhkan oleh metode filter. “Sebaliknya, proses kami tidak memerlukan pemanasan atau pendinginan apa pun, sehingga memerlukan lebih sedikit energi,” kata Lukatskaya. Terlebih lagi, metode baru para peneliti ETH berpotensi bekerja hanya dengan sinar matahari.
“Aspek menarik lainnya dari sistem kami adalah kami dapat berubah dari basa menjadi asam dalam hitungan detik dan kembali ke basa dalam hitungan menit. Hal ini memungkinkan kita untuk beralih antara penangkapan dan pelepasan karbon dengan lebih cepat dibandingkan dengan sistem yang digerakkan oleh suhu,” jelas de Vries.
Melalui penelitian ini, para peneliti telah menunjukkan bahwa fotoasam dapat digunakan di laboratorium untuk menangkap CO2. Langkah selanjutnya menuju kematangan pasar adalah dengan lebih meningkatkan stabilitas molekul asam foto. Mereka juga perlu menyelidiki parameter seluruh proses untuk mengoptimalkannya lebih lanjut.
Referensi: “Fotoasam yang Disetel Solvasi sebagai Pengalih pH Berbasis Cahaya yang Stabil untuk Penangkapan dan Pelepasan CO2” oleh Anna de Vries, Kateryna Goloviznina, Manuel Reiter, Mathieu Salanne, dan Maria R. Lukatskaya, 20 Desember 2023, Kimia Bahan.
DOI: 10.1021/acs.chemmater.3c02435
NewsRoom.id
