Sistem Biofuel Baru untuk Produksi Hidrogen

Sebuah studi baru yang dilakukan oleh para peneliti di Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) berhasil mempresentasikan sebuah sistem biofuel baru dengan menggunakan lignin yang ditemukan dalam biomassa untuk memproduksi hidrogen.

Sistem baru yang dikembangkan oleh para ilmuwan ini melibatkan elektron yang dihasilkan selama dekomposisi biomassa seperti limbah kayu. Hasil yang dihasilkan setelah dekomposisi biomassa adalah senyawa bernilai tambah tinggi dan merupakan teknologi dua batu yang membantu meningkatkan efisiensi produksi hidrogen.

Sebuah tim peneliti, yang dipimpin oleh Profesor Jungki Ryu di Sekolah Energi dan Teknik Kimia di UNIST telah mempresentasikan sistem biofuel baru yang menggunakan lignin yang ditemukan dalam biomassa untuk produksi hidrogen. Sistem ini menguraikan lignin dengan katalis molibdenum (Mo) untuk menghasilkan senyawa bernilai tambah tinggi, dan elektron yang diekstraksi dalam proses yang secara efektif menghasilkan hidrogen.

Cara ramah lingkungan untuk menghasilkan hidrogen ini adalah elektrolisis air (H₂O). Tegangan diterapkan pada air untuk menghasilkan hidrogen dan oksigen pada saat yang sama. Namun, dalam teknologi yang dilaporkan saat ini, reaksi penghasil oksigen atau oxygen generation reaction (OER) cenderung lambat dan rumit, dan efisiensi produksi hidrogen rendah. Hal tersebut karena gas hidrogen (H₂) dihasilkan oleh ion hidrogen (H⁺) sebagai elektron, karena elektron ini berasal dari reaksi evolusi oksigen.

Gunakan Lignin

Melalui penelitian ini, Profesor Ryu dan tim penelitiannya telah mengembangkan sistem biofuel baru yang menggunakan lignin sebagai donor elektron dengan cara mengurangi keseluruhan inefisiensi OER. Ini adalah prinsip menggunakan katalis logam murah berbasis molibdenum (PMA) untuk memecah lignin pada suhu rendah, dan mengekstraksi elektron yang dihasilkan dalam proses untuk menghasilkan hidrogen. Perangkat baru telah dirancang untuk memindahkan elektron dari lignin, sepanjang kawat ke elektroda tempat reaksi evolusi hidrogen terjadi.

"Dengan sistem baru ini, kami dapat menghasilkan hidrogen dengan lebih sedikit energi (tegangan lebih) daripada elektrolisis air konvensional, karena tidak diperlukan reaksi oksigen, yang membutuhkan energi tinggi dan katalis logam mulia," kata Hyeonmyeong Oh, penulis utama dalam studi ini.

"Metode konvensional membutuhkan lebih dari 1,5 volt, tetapi sistem baru itu mampu menghasilkan hidrogen pada potensi yang jauh lebih rendah (0,95 volt)," tambah Oh.

Selain itu, vanilin atau karbon monoksida (CO), yang diproduksi melalui pemecahan lignin adalah zat yang sangat berguna untuk berbagai proses industri. "Lignin, biomassa paling alami kedua, sulit terurai. Namun, menggunakan katalis berbasis molibdenum (PMA), ia mudah terdegradasi pada suhu rendah," kata Asisten Peneliti Profesor Yuri Choi.

"Sistem biofuel baru adalah teknologi yang menghasilkan hidrogen dan bahan kimia berharga menggunakan katalis murah dan tegangan rendah, bukan katalis mahal seperti platinum (Pt)," kata Profesor Ryu.

"Pekerjaan kami juga signifikan, karena menyajikan cara baru untuk menggantikan reaksi penghasil oksigen dalam elektrolisis air," tambah Ryu.

Temuan penelitian ini telah diterbitkan dalam ACS Catalysis pada Januari lalu. Studi ini didukung oleh Program Pengembangan Teknologi untuk Memecahkan Perubahan Iklim melalui National Research Foundation of Korea (NRF) yang didanai oleh Kementerian Ilmu Pengetahuan dan ICT.

nik/dariberbagaisumber/S-2