Teknologi Daun Buatan Menukarkan Karbon Dioksida Menjadi Bahan Bakar

336

Tidak dapat dinafikan bahawa pemanasan global merupakan masalah yang serius. Menurut laporan terbaru dari Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), jika kesemua negara industri dunia menjadi neutral dari karbon dalam satu malam, masalah tetap menjadi lebih teruk. Dengan kata lain, tidak cukup sekadar berhenti melepaskan megatan karbon dioksida ke udara, kita juga perlu membuang gas rumah hijau yang telah kita berikan di udara.

Di sinilah teknik yang dikenali sebagai penangkap karbon (carbon capture) memainkan peranan. Pasukan penyelidik antarabangsa dari University of Waterloo telah mencipta “daun buatan” yang mempunyai kemampuan menyental karbon di udara sama seperti daun yang sebenar. Daripada menukarkan karbon dioksida sebagai sumber makanan untuk dirinya sendiri, “daun buatan” mampu menukarkan karbon dioksida menjadi bahan bakar alternatif yang berguna. Pasukan penyelidik tersebut telah menjelaskan panjang lebar tentang teknologi ini dalam kertas kajian yang diterbitkan oleh jurnal Natural Energy.

Pasukan penyelidik itu diketuai oleh Yimin A. Wu, penyelidik dari Center for Nanoscale Materials dan profesor kejuruteraan dari Waterloo Institute for Nanotechnology (WIN). Wu disertai oleh penyelidik dari kedua-dua institusi tersebut, termasuklah dari California State University dan City University of Hong Kong.

Secara semula jadinya, tumbuhan hijau menukarkan karbon dioksida dan air menjadi glukos dan oksigen melalui proses fotosintesis. Pigmen klorofil telah membuatkan daun mempunyai kemampuan sebegitu. Pigmen klorofil bertanggungjawab untuk menyerap cahaya daripada matahari yang membantu tindak-balas kimia itu. Glukos digunakan oleh daun sebagai sumber tenaga, manakala oksigen dilepaskan ke udara.

Wu menjelaskan bahawa, pasukannya mempunyai idea yang sama untuk mereka-bentuk daun buatan tersebut yang bergantung pada proses yang sama, tetapi produk yang berbeza. Ia dipanggil “daun buatan” kerana kemampuannya yang sama seperti daun sebenar dan proses fotosintesis. Daun sebenar menghasilkan glukos dan oksigen. Daun buatan menghasilkan methanol dan oksigen.

Kunci kepada proses tersebut ialah kuprum oksida (cuprous oxide), serbuk merah murah yang dihasilkan secara kimia untuk memiliki zarah 8 sisi. Serbuk itu dihasilkan melalui tindak-balas kimia apabila glukos, asetat kuprum, sodium hidroksida dan sodium dodesil sulfat ditambahkan dengan air. Kemudian, dipanaskan pada suhu tertentu.

Serbuk tersebut kemudiannya ditambah dengan air yang mana ia berperanan sebagai pemangkin (catalyst) apabila karbon dioksida dipam masuk ke dalam daun buatan dan solar simulator memancarkan cahaya putih pada larutan tersebut.

Hasil tindak-balas kimia yang berlaku kemudiannya akan menghasilkan gas oksigen (melalui fotosintesis) semasa karbon dioksida, air dan larutan serbuk itu bertukar menjadi metanol. Disebabkan metanol mempunyai takat didih yang rendah berbanding air, larutan tersebut dipanaskan dan metanol dikumpulkan apabila larutan itu mula tersejat.

Proses ini sama seperti apa yang dilakukan oleh University of Cambridge – saintis di sana membangunkan peranti yang menggunakan fotosintesis dan penyerap-cahaya kobalt untuk menukarkan air dan karbon dioksida kepada synga – bahan ini diperbuat daripada campuran hidrogen dan karbon monoksida yang digunakan untuk pembuatan bahan bakar alternatif, plastik dan baja.

Proses ini juga sama seperti konsep “pokok buatan” yang dibangunkan oleh Klaus Lackner, pengarah Lenfest Center of Sustainable Energy di Columbia University. Beberapa tahun yang lalu, Lackner mengusulkan kaedah yang mana pokok buatan dan daun plastik mampu menyerap karbon dioksida 100 kali ganda dari udara berbanding pokok sebenar. Apabila daun tersebut telah menyerap karbon dioksida sebanyak mungkin, daun itu akan diletakkan di dalam air untuk menghasilkan biofuel.

Proses ini sangat menarik kerana dua faktor. Pertamanya, ia dapat menyerap karbon dioksida (penyumbang utama pemanasan global) dari atmosfera. Hal ini akan memperlahankan perubahan iklim. Kedua, produk bahan bakar alternatif yang dihasilkan daripada proses tersebut membolehkan manusia untuk terus bergantung pada kenderaan tanpa elektrik. Maka, hal ini memberikan kita lebih banyak masa untuk melakukan transisi kepada kehidupan neutral daripada karbon.

RUJUKAN:

  1. Wu, Y. A., McNulty, I., Liu, C., Lau, K. C., Liu, Q., Paulikas, A. P., … & Stamenkovic, V. (2019). Facet-dependent active sites of a single Cu 2 O particle photocatalyst for CO 2 reduction to methanol. Nature Energy, 1-12.
  2. https://uwaterloo.ca/news/news/scientists-create-artificial-leaf-turns-carbon-dioxide-fuel
  3. https://www.scientificamerican.com/article/prospects-for-direct-air-capture-of-carbon-dioxide/
  4. https://www.cam.ac.uk/research/news/artificial-leaf-successfully-produces-clean-gas
  5. https://www.universetoday.com/143969/this-artificial-leaf-turns-atmospheric-carbon-dioxide-into-fuel/

Ruangan komen telah ditutup.