Pabrik semen kayak yang ditunjukin di sini adalah sumber utama karbon dioksida pemanasan iklim. Tapi beberapa dari polutan ini bisa diubah jadi jenis bahan bakar baru. Garam ini bisa disimpan dengan aman selama puluhan tahun atau lebih lama.
Ini adalah cerita lain dalam serangkaian yang melihat teknologi dan tindakan baru yang dapat memperlambat perubahan iklim, mengurangi dampaknya, atau membantu komunitas mengatasi dunia yang berubah dengan cepat.
Kegiatan yang ngeluarin karbon dioksida (CO2), gas rumah kaca yang umum, berkontribusi terhadap pemanasan atmosfer bumi. Ide buat ngambil CO2 dari udara dan nyimpennya bukan hal baru. Tapi susah buat dilakuin, apalagi kalo orang mampu. Sistem baru nyelesain masalah polusi CO2 dengan cara yang sedikit berbeda. Itu secara kimiawi mengubah gas pemanasan iklim menjadi bahan bakar.
Pada 15 November, para peneliti dari Massachusetts Institute of Technology (MIT) di Cambridge menerbitkan hasil inovatif mereka di jurnal Cell Reports Physical Science.
Sistem baru mereka dibagi jadi dua bagian. Bagian pertama melibatkan mengubah karbon dioksida dari udara menjadi molekul yang disebut format untuk menghasilkan bahan bakar. Kayak karbon dioksida, format mengandung satu atom karbon dan dua atom oksigen, serta satu atom hidrogen. Format juga mengandung beberapa elemen lain. Penelitian baru menggunakan garam format, yang berasal dari natrium atau kalium.
Kebanyakan sel bahan bakar berjalan dengan hidrogen, gas mudah terbakar yang membutuhkan pipa dan tangki bertekanan untuk diangkut. Tapi, sel bahan bakar juga bisa jalan di format. Format punya kandungan energi yang sebanding dengan hidrogen, menurut Li Ju, seorang ilmuwan material yang memimpin pengembangan sistem baru. Formate punya beberapa keuntungan dibandingin hidrogen, kata Li Ju. Ini lebih aman dan kagak perlu penyimpanan bertekanan tinggi.
Para peneliti di MIT bikin sel bahan bakar buat ngetes format, yang mereka hasilin dari karbon dioksida. Pertama, mereka nyampurin garam ama air. Campuran itu kemudian dimasukin ke sel bahan bakar. Di dalem sel bahan bakar, format ngeluarin elektron dalam reaksi kimia. Elektron-elektron ini mengalir dari elektroda negatif sel bahan bakar ke elektroda positif, menyelesaikan sirkuit listrik. Elektron yang mengalir ini—arus listrik—ada selama 200 jam selama percobaan.
Zhen Zhang, seorang ilmuwan material yang bekerja dengan Li di MIT, optimis bahwa timnya akan dapat menskalakan teknologi baru dalam waktu satu dekade.
Tim penelitian MIT make metode kimia buat ngerubah karbon dioksida jadi bahan kunci buat produksi bahan bakar. Pertama, mereka mengeksposnya ke larutan yang sangat basa. Mereka milih natrium hidroksida (NaOH), yang biasa dikenal sebagai lye. Ini memicu reaksi kimia yang menghasilkan natrium bikarbonat (NaHCO3), yang lebih dikenal sebagai soda kue.
Terus mereka nyalain listrik. Arus listrik memicu reaksi kimia baru yang membelah setiap atom oksigen dalam molekul soda kue, meninggalkan natrium format (NaCHO2). Sistem mereka mengubah hampir semua karbon dalam CO2 — lebih dari 96 persen — menjadi garam ini.
Energi yang dibutuhin buat ngilangin oksigen disimpan di ikatan kimia format. Profesor Li nyatet kalo format bisa nyimpen energi ini selama puluhan tahun tanpa kehilangan energi potensial. Itu kemudian menghasilkan listrik ketika melewati sel bahan bakar. Kalo listrik yang dipake buat ngehasilin format berasal dari tenaga surya, angin atau listrik air, listrik yang dihasilin oleh sel bahan bakar bakal jadi sumber energi yang bersih.
Buat ningkatin teknologi baru, Lee bilang, "kita perlu nemuin sumber daya geologis yang kaya dari lye." Dia mempelajari jenis batu yang disebut alkali basalt (AL-kuh-lye buh-SALT). Kalo dicampur ama air, batu-batu ini berubah jadi lye.
Farzan Kazemifar adalah seorang insinyur di San Jose State University di California. Penelitiannye fokus ke penyimpanan karbon dioksida di formasi garam bawah tanah. Ngilangin karbon dioksida dari udara selalu sulit dan karena itu mahal, katanya. Jadi untung kalo ngerubah CO2 jadi produk yang bisa dipake kayak format. Biaya produk bisa ngimbangin biaya produksi.
Udah banyak penelitian buat nangkep karbon dioksida dari udara. Misalnye, tim ilmuwan di Universitas Lehigh baru-baru ini mendeskripsikan metode lain untuk menyaring karbon dioksida dari udara dan mengubahnya menjadi soda kue. Kelompok penelitian lain nyimpen CO2 di batuan khusus, mengubahnya menjadi karbon padat yang kemudian dapat diproses menjadi etanol, bahan bakar alkohol. Kebanyakan dari proyek-proyek ini berskala kecil dan belum berdampak signifikan dalam mengurangi tingkat karbon dioksida yang tinggi di udara.
Gambar ini nunjukin rumah yang jalan pake karbon dioksida. Alat yang ditunjukin di sini mengubah karbon dioksida (molekul di gelembung merah dan putih) menjadi garam yang disebut format (gelembung biru, merah, putih, dan hitam). Garam ini bisa dipake di sel bahan bakar buat ngehasilin listrik.
Kazemifar bilang pilihan terbaik kita adalah "ngurangin emisi gas rumah kaca dulu." Salah satu cara untuk melakukan itu adalah dengan mengganti bahan bakar fosil dengan sumber energi terbarukan seperti angin atau surya. Ini adalah bagian dari transisi yang disebut para ilmuwan "dekarbonisasi." Tapi dia nambahin kalo ngehentiin perubahan iklim bakal butuh pendekatan multifaset. Teknologi baru ini dibutuhin buat nangkep karbon di daerah yang susah buat didekarbonisasi, katanya. Ambil pabrik baja dan pabrik semen, untuk nyebutin dua contoh.
Tim MIT juga ngeliat manfaat dari menggabungkan teknologi baru mereka dengan tenaga surya dan angin. Baterai tradisional didesain untuk nyimpen energi selama berminggu-minggu. Nyimpen sinar matahari musim panas ke musim dingin atau lebih lama butuh pendekatan yang berbeda. "Dengan bahan bakar format," kata Lee, lu kagak terbatas lagi ke penyimpanan musiman. "Itu bisa jadi generasi."
Mungkin kagak berkilau kayak emas, tapi "Gue bisa ninggalin 200 ton... format buat anak-anak gue," kata Lee, "sebagai warisan."
Alkaline: Kata sifat yang menggambarkan zat kimia yang membentuk ion hidroksida (OH-) dalam larutan. Larutan ini juga disebut basa (berbeda dengan asam) dan memiliki pH lebih dari 7.
Akuifer: Formasi batu yang mampu menahan waduk air bawah tanah. Istilah ini juga berlaku untuk cekungan bawah permukaan.
Basalt: Batu vulkanik hitam yang biasanya padet banget (kecuali letusan vulkanik ninggalin kantong gas gede di dalamnya).
ikatan: (dalam kimia) hubungan semi-permanen antara atom (atau kelompok atom) dalam sebuah molekul. Ini terbentuk oleh gaya tarik antara atom yang berpartisipasi. Setelah ikatan terbentuk, atom berfungsi sebagai satuan. Untuk memisahkan atom-atom, energi dalam bentuk panas atau radiasi lain harus dipasok ke molekul.
Karbon: Unsur kimia yang merupakan dasar fisik dari semua kehidupan di Bumi. Karbon ada secara bebas dalam bentuk grafit dan berlian. Ini adalah komponen penting dari batubara, batu kapur, dan minyak bumi, dan mampu mengasosiasikan diri secara kimiawi untuk membentuk berbagai macam molekul dengan nilai kimia, biologis, dan komersial. (Dalam penelitian iklim) Istilah karbon kadang-kadang digunakan hampir bergantian dengan karbon dioksida untuk merujuk pada dampak potensial yang mungkin dimiliki suatu tindakan, produk, kebijakan, atau proses pada pemanasan jangka panjang atmosfer.
Karbon dioksida: (atau CO2) adalah gas yang kagak berwarna dan kagak berbau yang diproduksi oleh semua hewan ketika oksigen yang mereka hirup bereaksi dengan makanan kaya karbon yang mereka makan. Karbon dioksida juga dilepaskan ketika bahan organik, termasuk bahan bakar fosil seperti minyak atau gas alam, dibakar. Karbon dioksida adalah gas rumah kaca yang menjebak panas di atmosfer bumi. Tanaman mengubah karbon dioksida menjadi oksigen melalui fotosintesis dan menggunakan proses ini untuk membuat makanan mereka sendiri.
Semen: Pengikat yang dipake buat nahan dua bahan, yang bikin jadi padat, atau lem tebel yang dipake buat nahan dua bahan. (Konstruksi) Bahan yang digiling halus yang dipake buat ngiket pasir atau batu hancur buat ngebentuk beton. Semen biasanya dibuat sebagai bubuk. Tapi begitu basah, berubah jadi bubur becek yang mengeras pas kering.
Bahan Kimia: Sebuah zat yang terdiri dari dua atau lebih atom yang digabungkan (terikat) dalam proporsi dan struktur yang tetap. Misalnye, air adalah zat kimia yang terdiri dari dua atom hidrogen yang terikat ke satu atom oksigen. Rumus kimia nya adalah H2O. "Bahan Kimia" juga bisa dijadiin kata sifat buat ngegambarin sifat-sifat zat yang hasil dari berbagai reaksi antara senyawa yang berbeda.
Ikatan kimia: Gaya tarik antar atom yang cukup kuat untuk menyebabkan elemen yang terikat berfungsi sebagai satuan. Beberapa atraksi lemah, yang lain kuat. Semua ikatan tampaknya menghubungkan atom dengan berbagi (atau berusaha berbagi) elektron.
Reaksi kimia: Proses yang melibatkan penataan ulang molekul atau struktur suatu zat daripada perubahan bentuk fisik (misalnya, dari padat ke gas).
Kimia: cabang ilmu yang mempelajari komposisi, struktur, sifat, dan interaksi zat. Para ilmuwan make pengetahuan ini buat mempelajari zat-zat yang kagak dikenal, buat mereproduksi zat-zat yang berguna dalam jumlah besar, atau buat merancang dan menciptakan zat-zat yang berguna baru. (dari senyawa kimia) Kimia juga mengacu pada rumus senyawa, metode yang digunakan untuk menyiapkannya, atau beberapa sifatnya. Orang yang kerja di bidang ini disebut ahli kimia. (dalam ilmu sosial) kemampuan orang untuk bekerja sama, akur, dan menikmati pergaulan satu sama lain.
Perubahan iklim: Perubahan jangka panjang yang signifikan dalam iklim bumi. Ini bisa terjadi secara alami atau sebagai hasil dari kegiatan manusia, termasuk pembakaran bahan bakar fosil dan pembersihan hutan.
Dekarbonisasi: mengacu pada transisi yang disengaja menjauh dari teknologi, kegiatan, dan sumber energi yang mencemari yang memancarkan gas rumah kaca berbasis karbon, seperti karbon dioksida dan metana, ke atmosfer. Tujuannye adalah untuk ngurangin jumlah gas karbon yang berkontribusi terhadap perubahan iklim.
Listrik: Aliran muatan listrik, biasanya dihasilkan dari pergerakan partikel bermuatan negatif yang disebut elektron.
Elektron: partikel bermuatan negatif yang biasanya mengorbit daerah luar atom; itu juga pembawa listrik dalam padatan.
Insinyur: Seseorang yang make sains dan matematika buat nyelesain masalah. Kalo dipake sebagai kata kerja, kata insinyur mengacu pada merancang perangkat, bahan, atau proses untuk memecahkan masalah atau kebutuhan yang belum terpenuhi.
Etanol: Alkohol, juga disebut alkohol etil, yang merupakan dasar minuman beralkohol seperti bir, anggur, dan minuman keras. Ini juga dijadiin pelarut dan bahan bakar (misalnya, sering dicampur bensin).
Filter: (n.) Sesuatu yang memungkinkan beberapa bahan untuk lewat dan yang lain untuk lewat, tergantung ukuran atau karakteristik lainnya. (v.) Proses memilih zat tertentu berdasarkan sifat seperti ukuran, kepadatan, muatan, dll. (dalam fisika) Layar, pelat, atau lapisan zat yang menyerap cahaya atau radiasi lain atau secara selektif mencegah beberapa komponennya lewat.
Format: Istilah umum untuk garam atau ester asam format, bentuk teroksidasi dari asam lemak. (Ester adalah senyawa berbasis karbon yang dibentuk dengan mengganti atom hidrogen dari asam tertentu dengan jenis gugus organik tertentu. Banyak lemak dan minyak atsiri adalah ester asam lemak yang terjadi secara alami.)
Bahan bakar fosil: Bahan bakar apapun, seperti batubara, minyak bumi (minyak mentah), atau gas alam, yang terbentuk selama jutaan tahun di dalam bumi dari sisa-sisa bakteri, tanaman, atau hewan yang membusuk.
Bahan Bakar: Setiap zat yang ngeluarin energi lewat reaksi kimia atau nuklir yang terkontrol. Bahan bakar fosil (bara, gas alam, dan minyak) adalah bahan bakar umum yang melepaskan energi melalui reaksi kimia ketika dipanaskan (biasanya hingga titik pembakaran).
Sel bahan bakar: Alat yang mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Bahan bakar yang paling umum adalah hidrogen, satu-satunya hasil sampingannya adalah uap air.
Geologi: Kata sifat yang menggambarkan segala sesuatu yang terkait dengan struktur fisik Bumi, bahan-bahannya, sejarahnya, dan proses yang terjadi di atasnya. Orang yang kerja di bidang ini disebut ahli geologi.
Pemanasan global: Peningkatan bertahap dalam suhu keseluruhan atmosfer bumi karena efek rumah kaca. Efeknya disebabkan oleh peningkatan kadar karbon dioksida, klorofluorokarbon, dan gas lain di udara, yang banyak dipancarkan oleh aktivitas manusia.
Hidrogen: Unsur terringan di alam semesta. Sebagai gas, itu kagak berwarna, kagak berbau, dan sangat mudah terbakar. Ini adalah komponen dari banyak bahan bakar, lemak, dan bahan kimia yang membentuk jaringan hidup. Itu terdiri dari proton (inti) dan elektron yang mengorbitnya.
Inovasi: (v. untuk berinovasi; adj. untuk berinovasi) Penyesuaian atau perbaikan terhadap ide, proses, atau produk yang ada untuk membuatnya lebih baru, lebih pintar, lebih efisien, atau lebih berguna.
Lye: Nama umum untuk larutan natrium hidroksida (NaOH). Lye sering dicampur dengan minyak nabati atau lemak hewan dan bahan-bahan lain untuk membuat sabun batang.
Ilmuwan bahan: Seorang peneliti yang mempelajari hubungan antara struktur atom dan molekul dari suatu bahan dan sifat-sifat keseluruhannya. Ilmuwan material mungkin ngembangin bahan baru atau nganalisis yang udah ada. Nganalisis sifat keseluruhan bahan, seperti kepadatan, kekuatan, dan titik leleh, dapat membantu insinyur dan peneliti lain memilih bahan terbaik untuk aplikasi baru.
Molekul: Sekelompok atom netral listrik yang mewakili jumlah sekecil mungkin dari senyawa kimia. Molekul bisa terdiri dari satu jenis atom atau jenis atom yang berbeda. Misalnye, oksigen di udara terdiri dari dua atom oksigen (O2), dan air terdiri dari dua atom hidrogen dan satu atom oksigen (H2O).
Polutan: Zat yang mencemari sesuatu, seperti udara, air, orang, atau makanan. Beberapa polutan adalah bahan kimia, seperti pestisida. Polutan lain bisa jadi radiasi, termasuk panas atau cahaya yang berlebihan. Bahkan gulma dan spesies invasif lainnya bisa dianggap sebagai bentuk biofouling.
Potent: Kata sifat yang mengacu pada sesuatu yang sangat kuat atau ampuh (seperti kuman, racun, obat, atau asam).
Renewable: Kata sifat yang mengacu pada sumber daya yang dapat diganti tanpa batas (seperti air, tanaman hijau, sinar matahari, dan angin). Ini kontras dengan sumber daya non-terbarukan, yang memiliki pasokan terbatas dan dapat secara efektif habis. Sumber daya non-terbarukan termasuk minyak (dan bahan bakar fosil lainnya) atau unsur dan mineral yang relatif langka.