Daun buatan bertenaga surya mengubah karbon dioksida menjadi bahan bakar metanol cair
Para peneliti di Universitas Yale telah membangun perangkat bertenaga surya yang mengubah karbon dioksida dan air menjadi metanol, menandai langkah maju yang besar dalam teknologi fotosintesis buatan. Sistem bekerja tanpa listrik eksternal. Sebaliknya, ia bergantung sepenuhnya pada sinar matahari untuk menggerakkan reaksi kimia. Para peneliti mengatakan perangkat tersebut mengubah sinar matahari menjadi metanol jauh lebih efisien dibandingkan sistem daun buatan sebelumnya yang dirancang untuk menghasilkan bahan bakar berbasis alkohol. Terobosan ini dapat memperkuat upaya masa depan untuk menangkap karbon dioksida di atmosfer sekaligus memproduksi bahan bakar cair yang lebih bersih untuk transportasi dan industri. Meniru fotosintesis alami Proyek ini berasal dari kolaborasi yang dipimpin Yale yang melibatkan para peneliti dari Universitas North Carolina-Chapel Hill, Universitas Negeri Carolina Utara, dan Universitas Pennsylvania. Pekerjaan ini juga mendukung tujuan yang lebih luas dari Pusat Pendekatan Hibrida dalam Energi Surya untuk Bahan Bakar Cair yang didanai pemerintah federal, yang dikenal sebagai CHASE. Profesor kimia Yale, Hailiang Wang, mengatakan tim tersebut mendapat inspirasi langsung dari alam. “Ini tampak menjanjikan, dengan konsep yang sebanding dengan apa yang dilakukan alam,” kata Wang. Dia menambahkan bahwa para peneliti menjadi bersemangat setelah melihat hasil pertama yang berhasil dari perangkat tersebut. Berbeda dengan tata surya konvensional yang menghasilkan listrik, daun buatan baru ini menghasilkan bahan bakar cair secara langsung. Hal ini memberikan keuntungan tambahan bagi teknologi ini karena bahan bakar cair dapat menyimpan energi untuk jangka waktu lama dan berpindah melalui infrastruktur yang ada. Metanol sudah berfungsi sebagai bahan kimia industri yang penting. Perusahaan juga menggunakannya sebagai bahan bakar alternatif dalam aplikasi pelayaran dan energi. Rekayasa inti katalitik Perangkat ini menggabungkan dua teknologi yang dikembangkan selama beberapa tahun di laboratorium Wang. Inovasi pertama berpusat pada katalis khusus yang pertama kali diperkenalkan pada tahun 2019. Katalis tersebut mengubah karbon dioksida dan air menjadi metanol melalui reaksi enam elektron yang kompleks. Sistem katalis molekuler sebelumnya umumnya hanya menangani reaksi dua elektron, sehingga membatasinya pada produk yang lebih sederhana seperti karbon monoksida. Para peneliti merekayasa katalis dengan menempelkan molekul kobalt phthalocyanine ke tabung nano karbon. Nanotube dengan cepat mengangkut elektron menuju lokasi reaksi aktif. Wang membandingkan nanotube dengan jalan raya elektron yang terus menerus memberi makan katalis selama operasi. Terobosan kedua melibatkan desain ulang fotoelektroda yang dikembangkan oleh peneliti doktoral Bo Shang. Strukturnya menggunakan pilar silikon mikroskopis yang dilapisi bahan karbon fullerene. Geometri tersebut meningkatkan pemisahan muatan dan efisiensi transfer elektron. Hal ini juga meningkatkan luas permukaan yang tersedia di mana reaksi katalitik dapat terjadi. Bersama-sama, kedua sistem ini menciptakan apa yang digambarkan para peneliti sebagai salah satu perangkat konversi metanol fotoelektrokatalitik berbasis silikon paling efisien yang dilaporkan sejauh ini. Meningkatkan produksi bahan bakar surya Shang menghabiskan waktu lima tahun membantu mengembangkan sistem mandiri melalui inisiatif penelitian CHASE. “Ketika saya memulainya, rasanya tidak mungkin untuk menjalankan perangkat seperti ini sendiri,” kata Shang. Dia mengatakan mengamati sistem menghasilkan bahan bakar yang dapat digunakan dari sinar matahari, air, dan karbon dioksida terbukti bermanfaat bagi seluruh tim. Para peneliti terus menyempurnakan desain daun buatan untuk meningkatkan efisiensi dan daya tahan. Wang mengatakan hasil saat ini memberikan landasan yang kuat untuk sistem berskala lebih besar di masa depan. Teknologi ini pada akhirnya dapat mendukung upaya daur ulang karbon industri sekaligus menciptakan bahan bakar cair terbarukan dengan emisi lebih rendah. Para ilmuwan masih menghadapi rintangan besar sebelum penerapan komersial menjadi praktis. Namun, sistem yang dipimpin Yale menunjukkan bagaimana fotosintesis yang direkayasa dapat berkembang melampaui eksperimen laboratorium menjadi teknologi energi yang terukur.
Diterbitkan : 2026-06-04 23:51:00
sumber : interestingengineering.com
