Oleh
Para peneliti telah mencapai kemajuan yang signifikan dalam penerapan praktis bahan baru yang dikenal sebagai MOF-525, anggota dari kelompok kerangka logam-organik, yang menunjukkan potensi besar dalam teknologi penangkapan dan konversi karbon. Tim ini telah mengembangkan proses manufaktur terukur menggunakan teknik solution shearing yang memungkinkan MOF-525 diterapkan di area yang luas, sehingga meningkatkan efektivitasnya dalam menangkap dan mengubah karbon dioksida menjadi bahan kimia yang bernilai komersial. Kredit: SciTechDaily.com
Para peneliti di Universitas Virginia telah mengembangkan metode terukur untuk membuat MOF-525, bahan yang secara efektif dapat menangkap dan mengubah karbon dioksida menjadi bahan kimia yang berguna. Terobosan ini menawarkan solusi praktis untuk aplikasi skala besar dalam penangkapan dan konversi karbon, serta memberikan manfaat lingkungan dan energi yang signifikan.
Para ilmuwan telah menemukan cara untuk mengambil bahan ajaib, bahan yang mampu mengekstraksi nilai dari karbon dioksida yang ditangkap, dan melakukan apa yang tidak dapat dilakukan oleh orang lain: membuatnya praktis untuk diproduksi dan digunakan dalam skala besar. Para peneliti di Fakultas Teknik dan Ilmu Terapan Universitas Virginia melakukan penelitian yang dipublikasikan di Bahan & Antarmuka Terapan ACS.
Terobosan dari kelompok laboratorium asisten profesor teknik kimia Gaurav “Gino” Giri berdampak pada pembersihan gas rumah kaca, yang merupakan kontributor utama dilema perubahan iklim. Hal ini juga dapat membantu memenuhi kebutuhan energi dunia.
Kekuatan MOF-525
Zat yang disebut MOF-525 ini termasuk dalam kelas bahan yang disebut kerangka logam-organik.
“Jika kamu bisa membuat ini Kementerian Keuangan mencakup area yang luas, maka aplikasi baru menjadi mungkin, seperti pembuatan membran untuk penangkapan karbon dan konversi elektrokatalitik, semuanya dalam satu sistem,” kata Giri.
Konversi elektrokatalitik menciptakan jembatan dari sumber energi terbarukan ke sintesis kimia langsung, sehingga menghilangkan pembakaran bahan bakar fosil yang menghasilkan karbon dioksida.
Asisten profesor teknik kimia Gaurav Giri. Kredit: Tom Cogill
Memajukan Solusi Penangkapan Karbon
Apa yang membuat Departemen Keuangan memiliki kekuatan super adalah struktur kristalnya yang sangat berpori – jaringan 3D dalam hitungan menit skala nano rongga yang menciptakan luas permukaan internal yang besar dan bertindak seperti spons — yang dapat dirancang untuk menjebak semua jenis senyawa kimia.
Kelompok Giri beralasan bahwa memulai dengan teknik sintesis yang terukur – solution shearing – akan meningkatkan peluang mereka. Mereka telah berhasil menerapkan MOF yang lebih sederhana.
Pada proses Giri, komponen MOF dicampur dalam suatu larutan, kemudian disebarkan ke seluruh substrat dengan pisau geser. Ketika larutan menguap, ikatan kimia membentuk MOF sebagai lapisan tipis pada substrat. Penerapan MOF-525 dengan cara ini menghasilkan membran lengkap untuk perangkap dan konversi karbon.
Perbaikan untuk Dampak Lebih Besar
“Semakin besar membrannya, semakin luas permukaan yang dimiliki untuk reaksi, dan semakin banyak produk yang bisa diperoleh,” kata Pangeran Verma, seorang Ph.D. lulus dari laboratorium Giri. “Dengan proses ini, Anda dapat menambah lebar penggeser ke ukuran apa pun yang Anda perlukan.”
Tim menargetkan konversi CO2 untuk mendemonstrasikan pendekatan solution shearing mereka karena penangkapan karbon banyak digunakan untuk mengurangi emisi industri atau menghilangkannya dari atmosfer – namun dengan biaya yang harus ditanggung oleh operator dengan laba atas investasi yang minimal: Karbon dioksida memiliki nilai komersial yang kecil dan paling banyak digunakan. . sering disimpan tanpa batas waktu di bawah tanah.
Namun, dengan masukan energi minimal, menggunakan listrik untuk mengkatalisis reaksi, MOF-525 dapat menghilangkan oksigen atom untuk membuat karbon monoksida – bahan kimia berharga untuk membuat bahan bakar, obat-obatan dan produk lainnya.
Komitmen UVA terhadap Energi Hijau
Proses percepatan reaksi melalui katalisis, khususnya elektrokatalisis, yang mengkonsumsi energi lebih sedikit dibandingkan reaksi yang digerakkan oleh panas atau tekanan, sangat penting bagi masa depan energi ramah lingkungan — sedemikian rupa sehingga UVA menginvestasikan $60 juta dalam studi katalisis sebagai bagian dari UVA Grand. Tantangan Investasi.
Untuk keahliannya, Giri berkolaborasi dengan associate professor kimia UVA Charles W. Machan.
“Bahan-bahan dari laboratorium Gino membantu kita memahami bagaimana mengaktifkan teknologi baru yang terukur untuk penangkapan dan konversi, yang kita perlukan untuk mengatasi tantangan lingkungan yang ditimbulkan oleh konsentrasi karbon dioksida di atmosfer dan tingkat emisi saat ini,” kata Machan. .
Para peneliti mempublikasikan temuan mereka di jurnal American Chemical Society Bahan dan Antarmuka Terapan.
Referensi: “Solusi Geser Kerangka Logam-Organik Berbasis Zirkonium (Zr) NU-901 dan MOF-525 untuk Aplikasi Reduksi Elektrokatalitik” oleh Prince K. Verma, Connor A. Koellner, Hailey Hall, Meagan R. Phister, Kevin H. Stone, Asa W. Nichols, Ankit Dhakal, Earl Ashcraft, Charles W. Machan dan Gaurav Giri, 13 November 2023, Bahan & Antarmuka Terapan ACS.
DOI: 10.1021/acsami.3c12011
Juga berkontribusi pada pekerjaan ini adalah Connor A. Koellner, Hailey Hall, Meagan R. Phister, Kevin H. Stone, Asa W. Nichols, Ankit Dhakal dan Earl Ashcraft.
Penelitian ini didukung oleh UVA Environmental Institute; Departemen Energi AS, Kantor Ilmu Pengetahuan, Kantor Ilmu Energi Dasar, Program Ilmu Katalisis; Fasilitas Karakterisasi Material Skala Nano di UVA; dan Sumber Cahaya Radiasi Sinkronisasi Stanford, Laboratorium Akselerator Nasional SLAC.
NewsRoom.id
