Ilmuwan Membuat Terobosan Baru Dalam Penyerapan CO2

Sekolahnews – Sekelompok ilmuwan dari Universitas Cambridge baru menemukan metode penangkapan karbon menggunakan arang aktif yang diisi seperti baterai, sehingga memungkinkan penyerapan CO2 yang efisien dan hemat energi dari udara. Pendekatan baru ini, yang memerlukan suhu regenerasi yang lebih rendah, menjanjikan penangkapan karbon yang lebih berkelanjutan dan hemat biaya.

Para peneliti di Universitas Cambridge telah mengadaptasi teknik pengisian baterai untuk memberi energi pada arang aktif, yang biasa digunakan dalam filter AC.

Para peneliti menemukan bahwa dengan mengisi ‘spons’ arang dengan ion-ion yang membentuk ikatan reversibel dengan CO2, bahan bermuatan tersebut berhasil menangkap CO2 langsung dari udara.

Spons arang bermuatan juga berpotensi lebih hemat energi dibandingkan pendekatan penangkapan karbon saat ini, karena memerlukan suhu yang jauh lebih rendah untuk menghilangkan CO2 yang ditangkap agar dapat disimpan. Hasilnya dilaporkan dalam jurnal Nature .

“Menangkap emisi karbon dari atmosfer adalah upaya terakhir, namun mengingat skala darurat iklim, hal ini perlu kita selidiki,” kata Dr. Alexander Forse dari Departemen Kimia Yusuf Hamied, yang memimpin penelitian tersebut. “Hal pertama dan paling mendesak yang harus kita lakukan adalah mengurangi emisi karbon di seluruh dunia, namun penghilangan gas rumah kaca juga dianggap perlu untuk mencapai emisi nol bersih dan membatasi dampak terburuk perubahan iklim. Secara realistis, kami harus melakukan semua yang kami bisa.”

Penangkapan udara langsung, yang menggunakan bahan seperti spons untuk menghilangkan karbon dioksida dari atmosfer, merupakan salah satu pendekatan yang potensial untuk menangkap karbon, namun pendekatan yang ada saat ini mahal, memerlukan suhu tinggi dan penggunaan gas alam, serta kurang stabil.

“Beberapa pekerjaan menjanjikan telah dilakukan dalam menggunakan bahan berpori untuk menangkap karbon dari atmosfer,” kata Forse. “Kami ingin melihat apakah arang aktif bisa menjadi pilihan, karena murah, stabil, dan dibuat dalam skala besar.”

Arang aktif digunakan dalam banyak aplikasi pemurnian, seperti filter AC, namun biasanya arang tidak dapat menangkap dan menahan CO2 dari udara. Forse dan rekan-rekannya mengusulkan bahwa jika arang aktif dapat diisi dayanya, seperti baterai, maka arang tersebut bisa menjadi bahan yang cocok untuk menangkap karbon.

Saat mengisi baterai, ion-ion bermuatan dimasukkan ke dalam salah satu elektroda baterai. Para peneliti berhipotesis bahwa pengisian arang aktif dengan senyawa kimia yang disebut hidroksida akan membuatnya cocok untuk penangkapan karbon, karena hidroksida membentuk ikatan reversibel dengan CO2.

Tim ini menggunakan proses pengisian seperti baterai untuk mengisi kain arang aktif yang murah dengan ion hidroksida. Dalam proses ini, kain pada dasarnya bertindak seperti elektroda dalam baterai, dan ion hidroksida terakumulasi di pori-pori kecil arang. Di akhir proses pengisian, arang dikeluarkan dari “baterai”, dicuci, dan dikeringkan.

Pengujian terhadap spons arang bermuatan menunjukkan bahwa spons tersebut berhasil menangkap CO2 langsung dari udara, berkat mekanisme ikatan hidroksida.

“Ini adalah cara baru untuk membuat material, menggunakan proses seperti baterai,” kata Forse. “Dan tingkat penangkapan CO2 sudah sebanding dengan material yang ada. Namun yang lebih menjanjikan adalah metode ini jauh lebih hemat energi, karena kita tidak memerlukan suhu tinggi untuk mengumpulkan CO2 dan meregenerasi spons arang.”

Untuk mengumpulkan CO2 dari arang sehingga dapat dimurnikan dan disimpan, bahan tersebut dipanaskan untuk membalikkan ikatan hidroksida-CO2. Pada sebagian besar material yang saat ini digunakan untuk menangkap CO2 dari udara, material tersebut perlu dipanaskan hingga suhu setinggi 900°C, seringkali menggunakan gas alam. Namun, spons arang bermuatan yang dikembangkan oleh tim Cambridge hanya memerlukan pemanasan hingga 90-100°C, suhu yang dapat dicapai dengan menggunakan listrik terbarukan. Bahan-bahan tersebut dipanaskan melalui pemanasan resistif, yang pada dasarnya memanaskannya dari dalam ke luar, sehingga prosesnya lebih cepat dan lebih hemat energi.

Namun, materi tersebut memiliki keterbatasan yang sedang dikerjakan oleh para peneliti. “Kami kini berupaya meningkatkan jumlah karbon dioksida yang dapat ditangkap, dan khususnya dalam kondisi lembab di mana kinerja kami menurun,” kata Forse.

Para peneliti mengatakan pendekatan mereka dapat berguna di bidang selain penangkapan karbon, karena pori-pori arang dan ion yang dimasukkan ke dalamnya dapat disesuaikan untuk menangkap sejumlah molekul.

“Pendekatan ini adalah ide gila yang kami munculkan selama lockdown akibat Covid-19, jadi selalu menarik ketika ide ini benar-benar berhasil,” kata Forse. “Pendekatan ini membuka pintu untuk membuat semua jenis bahan untuk berbagai aplikasi, dengan cara yang sederhana dan hemat energi.”