Sistem baru menggandakan efisiensi penangkapan CO2, mengurangi penggunaan energi dalam upaya teknologi ramah lingkungan
Peneliti MIT telah mengembangkan pendekatan elektrokimia baru yang dapat membuat penangkapan karbon dioksida lebih hemat energi dan terukur, menawarkan alternatif terhadap sistem berbasis amina konvensional yang banyak digunakan saat ini namun tetap mahal dan boros daya. Penangkapan karbon dianggap sebagai alat utama dalam mitigasi perubahan iklim, namun teknologi saat ini masih kesulitan menghadapi kebutuhan energi yang tinggi dan skalabilitas yang terbatas. Metode industri yang paling umum, yaitu amine scrubbing, memerlukan masukan panas yang signifikan untuk memisahkan CO2 dari aliran gas, sehingga sulit untuk diterapkan secara luas meskipun ada target pengurangan emisi yang meningkat. Untuk mengatasi keterbatasan ini, para peneliti di MIT sedang mengeksplorasi penangkapan CO2 yang dimediasi secara elektrokimia (EMCC), sebuah metode yang menggunakan listrik dan bukan panas untuk mendorong pemisahan gas. Pendekatan ini dirancang untuk berintegrasi dengan sistem energi terbarukan, sehingga berpotensi menurunkan keseluruhan jejak karbon dari proses penangkapan. Namun, sistem EMCC mempunyai tantangan tersendiri. Banyak yang mengandalkan sorben yang beroperasi pada kondisi reduksi tinggi, yang dapat memicu reaksi reduksi oksigen yang tidak diinginkan. Reaksi samping ini mengurangi efisiensi dan dapat menurunkan kinerja sistem jangka panjang, sehingga membatasi penggunaan praktis. Untuk mengatasi hambatan ini, tim MIT menyelidiki kelas sorben baru yang disebut N-heterocyclic imines (NHIs). Para peneliti mengatakan molekul-molekul ini dapat diatur secara kimia dan memungkinkan pemisahan elektrokimia CO2 lebih stabil dan efisien tanpa memerlukan kondisi pengoperasian yang ekstrim. “Pekerjaan kami menerjemahkan NHI ini untuk pertama kalinya ke dalam ruang penerapan EMCC, dan menunjukkan bahwa sorben berbasis NHI dapat dimodulasi secara elektrokimia untuk pemisahan CO2 melalui mekanisme pemisahan unik yang menghindari kebutuhan penerapan potensi reduksi yang sangat besar.” Tim fokus pada struktur bis(NHI) yang secara teoritis memungkinkan penangkapan dua molekul CO2 per elektron selama operasi, sehingga berpotensi meningkatkan efisiensi elektron dalam sistem. Para peneliti juga menyarankan bahwa rekayasa molekuler lebih lanjut dapat meningkatkan kekuatan pengikatan CO2 dan memungkinkan sistem berfungsi di lingkungan elektrolit yang lebih luas. Pergeseran desain molekul Studi ini menyoroti bagaimana perubahan molekul kecil dapat mempengaruhi kinerja penangkapan karbon skala besar. Dengan menyempurnakan struktur senyawa bis(NHI), para peneliti yakin bahwa efisiensi energi dan fleksibilitas operasional dalam sistem EMCC dapat ditingkatkan. “Arah masa depan yang penting dari pekerjaan kami melibatkan perolehan wawasan mekanistik yang lebih dalam mengenai jalur stabilitas dan degradasi kation radikal bis(NHI).” Memahami jalur degradasi ini sangat penting untuk meningkatkan daya tahan, salah satu hambatan utama penerapan teknologi penangkapan karbon elektrokimia di dunia nyata. Pendekatan ini masih dalam tahap awal, namun hal ini menunjukkan kemungkinan cara untuk mengurangi kerugian energi yang terkait dengan penangkapan CO2 dari emisi industri atau langsung dari udara. Menuju penangkapan yang terukur Meskipun sistem penangkapan konvensional masih dominan, penelitian MIT menunjukkan bahwa alternatif elektrokimia pada akhirnya dapat menawarkan jalur yang lebih fleksibel dan bertenaga terbarukan untuk menghilangkan karbon. Tantangan utamanya kini terletak pada peningkatan stabilitas material dan meningkatkan skala kimia melampaui kondisi laboratorium. Para peneliti mengatakan pekerjaan lebih lanjut akan fokus pada mengoptimalkan desain molekuler untuk memperpanjang masa operasional dan meningkatkan kinerja bersepeda, yang keduanya diperlukan untuk penerapan praktis.
Diterbitkan : 2026-06-04 23:44:00
sumber : interestingengineering.com
