Bahan Bakar Bersih dari Campuran CO2 dan Sampah Plastik

Para peneliti telah mendemonstrasikan bagaimana karbon dioksida dapat ditangkap dari proses industri atau bahkan langsung dari udara. Hasil penangkapan ini lalu diubah menjadi bahan bakar yang bersih dan berkelanjutan hanya dengan menggunakan energi matahari.

Para peneliti dari University of Cambridge mengembangkan reaktor bertenaga surya yang mengubah karbon dioksida (CO2) yang ditangkap dan sampah plastik menjadi bahan bakar berkelanjutan dan produk kimia berharga lainnya.

Dalam pengujian, CO2 diubah menjadi syngas, blok bangunan utama untuk bahan bakar cair berkelanjutan. Sedangkan sampah botol plastik diubah menjadi asam glikolat, yang banyak digunakan dalam industri kosmetik.

Tidak seperti tes sebelumnya dari teknologi bahan bakar surya mereka, tim mengambil CO2 dari sumber dunia nyata seperti knalpot industri atau udara itu sendiri. Para peneliti mampu menangkap dan mengkonsetrakan CO2 dan mengubahnya menjadi bahan bakar yang berkelanjutan.

Meskipun perbaikan diperlukan sebelum teknologi ini dapat digunakan pada skala industri, hasilnya, yang dilaporkan dalam jurnal Joule, merupakan langkah penting menuju produksi bahan bakar bersih untuk menggerakkan perekonomian, tanpa perlu ekstraksi minyak dan gas yang merusak lingkungan.

Selama beberapa tahun, kelompok penelitian Profesor Erwin Reisner, yang berbasis di Departemen Kimia Yusuf Hamied Universitas Cambridge, telah mengembangkan bahan bakar karbon nol-bersih yang berkelanjutan yang terinspirasi oleh fotosintesis.

Prosesnya seperti seperti ketika tanaman mengubah sinar matahari menjadi makanan menggunakan daun buatan. Daun buatan ini mengubah CO2 dan air menjadi bahan bakar hanya dengan menggunakan tenaga matahari.

Hingga saat ini, eksperimen berbasis surya mereka telah menggunakan CO2 murni dan terkonsentrasi dari sebuah silinder. Namun agar teknologi tersebut dapat digunakan secara praktis, teknologi tersebut harus dapat secara aktif menangkap CO2 dari proses industri, atau langsung dari udara.

Namun, karena CO2 hanyalah salah satu dari banyak jenis molekul di udara yang hirup, membuat teknologi ini cukup selektif untuk mengubah CO2 yang sangat encer merupakan tantangan teknis yang sangat besar. "Kami tidak hanya tertarik pada dekarbonisasi, tetapi juga defosilisasi kami perlu sepenuhnya menghilangkan bahan bakar fosil untuk menciptakan ekonomi sirkular yang sesungguhnya," kata Reisner.

Ia mengatakan, dalam jangka menengah, teknologi ini dapat membantu mengurangi emisi karbon dengan menangkapnya dari industri dan mengubahnya menjadi sesuatu yang berguna, tetapi pada akhirnya, perlu menghilangkan bahan bakar fosil sepenuhnya dan menangkap CO2 dari udara.

Para peneliti mengambil inspirasi dari penangkapan dan penyimpanan karbon (carbon capture and storage/CCS), di mana CO2 ditangkap dan kemudian dipompa dan disimpan di bawah tanah. CCS adalah teknologi yang populer di kalangan industri bahan bakar fosil sebagai cara untuk mengurangi emisi karbon sembari melanjutkan eksplorasi minyak dan gas.

"Tetapi jika alih-alih menangkap dan menyimpan karbon, kita memiliki penangkapan dan pemanfaatan karbon, kita dapat membuat sesuatu yang berguna dari CO2 alih-alih menguburnya di bawah tanah, dengan konsekuensi jangka panjang yang tidak diketahui, dan menghilangkan penggunaan bahan bakar fosil," katanya.

Para peneliti mengadaptasi teknologi bertenaga surya sehingga bekerja dengan gas buang atau langsung dari udara untuk mengubah CO2 dan plastik menjadi bahan bakar dan bahan kimia hanya dengan menggunakan tenaga matahari.

Dengan menggelegak udara melalui sistem yang mengandung larutan alkali, CO2 secara selektif terperangkap, dan gas lain yang ada di udara, seperti nitrogen dan oksigen, keluar dari gelembung tanpa membahayakan. Proses penggelembungan ini memungkinkan para peneliti untuk memusatkan CO2 dari udara dalam larutan, membuatnya lebih mudah untuk dikerjakan.

Sistem terintegrasi berisi photocathode dan anoda. Sistem ini memiliki dua kompartemen: di satu sisi adalah larutan CO2 yang ditangkap yang diubah menjadi syngas, bahan bakar sederhana. Di sisi lain plastik diubah menjadi bahan kimia yang berguna hanya dengan menggunakan sinar matahari. "Komponen plastik merupakan trik penting untuk sistem ini," kata co-first author University of Cambridge Dr Motiar Rahaman.

Menangkap dan menggunakan CO2 dari udara membuat kimia menjadi lebih sulit. Tapi, jika kita menambahkan sampah plastik ke dalam sistem, plastik menyumbangkan elektron ke CO2. Plastik terurai menjadi asam glikolat, yang banyak digunakan dalam industri kosmetik, dan CO2 diubah menjadi syngas, yang merupakan bahan bakar sederhana,"

"Sistem bertenaga surya ini mengambil dua produk limbah berbahaya - emisi plastik dan karbon - dan mengubahnya menjadi sesuatu yang benar-benar berguna," kata rekan penulis pertama Dr Sayan Kar.

Alih-alih menyimpan CO2 di bawah tanah, seperti di CCS, kita bisa menangkapnya dari udara dan membuat bahan bakar bersih darinya Dengan cara ini, para peneliti dapat menghilangkan industri bahan bakar fosil dari proses produksi bahan bakar, yang diharapkan dapat membantu kita menghindari kerusakan iklim.

"Fakta bahwa kita dapat mengambil CO2 dari udara secara efektif dan membuat sesuatu yang berguna darinya adalah sesuatu yang istimewa," kata Kar. "Memuaskan melihat bahwa kami benar-benar dapat melakukannya hanya dengan menggunakan sinar matahari," imbuhnya.

Para ilmuwan saat ini sedang mengerjakan perangkat demonstran bench-top yang dengan peningkatan efisiensi dan kepraktisan untuk menyoroti manfaat menggabungkan penangkapan udara langsung dengan pemanfaatan CO2 sebagai jalan menuju masa depan nol karbon. hay/and