Reaktor bertenaga surya baru mengubah 93% CO2 dan 95% limbah biomassa menjadi senyawa yang bermanfaat
Dalam upaya mendesak untuk mendinginkan planet yang memanas, para ilmuwan telah lama bermimpi untuk mengubah penjahat besar menjadi aset berharga. Tantangannya selalu besarnya energi yang dibutuhkan untuk memaksa gas rumah kaca yang stabil menjadi lebih bermanfaat. Kini, para ilmuwan Universitas Nottingham telah mengembangkan reaktor bertenaga surya yang menggabungkan dua bahan katalis baru untuk menggerakkan dua reaksi independen sekaligus. Didukung sepenuhnya oleh sinar matahari, sistem ini secara bersamaan mengubah karbon dioksida menjadi bahan kimia yang berharga sekaligus mengubah limbah biomassa menjadi bahan dasar penting untuk plastik berkelanjutan. Perangkat ini mencapai prestasi tersebut dengan mengekstraksi dua produk kimia yang berbeda dan berharga dari energi satu foton cahaya. Reaktor ruang terpisah Mesin ini dikenal sebagai reaktor fotoelektrokimia bebas bias (PEC). Ia bekerja melalui desain kompartemen ganda, yang secara efektif membagi satu interaksi matahari di tengah untuk mencapai dua tujuan sekaligus. Reaktor dua kompartemen menggunakan satu foton sinar matahari untuk menggerakkan reaksi berantai yang sangat efisien. “Inti dari proses ini adalah fotoanoda berstruktur nano yang terbuat dari semikonduktor karbon nitrida dan tungsten oksida, diperkuat dengan lapisan oksida kobalt, yang digabungkan dengan katoda di kompartemen kedua,” kata Dr Madasamy Thangamuthu, Peneliti di Sekolah Kimia, Universitas Nottingham, yang merancang reaktor dan katalis PEC. Proses yang digerakkan oleh matahari dimulai ketika foton cahaya menumbuk fotoanoda, menghasilkan elektron bebas dan kekosongan atom yang disebut lubang. Saat elektron bergerak ke katoda untuk mereduksi karbon dioksida, lubang yang tersisa secara bersamaan mengoksidasi molekul biomassa asam 5-Hydroxymethyl-2-furoic (HMFA), sehingga melakukan dua peningkatan kimia yang berbeda pada saat yang bersamaan. Saat cahaya mengenai kompartemen pertama, ia mengoksidasi molekul sampah organik menjadi prekursor plastik generasi berikutnya. Reaksi ini melepaskan elektron, yang berpindah ke kompartemen kedua untuk mereduksi karbon dioksida menjadi format, bahan kimia serbaguna yang digunakan dalam tekstil, cat, dan obat-obatan. Dirancang untuk dunia nyata Beroperasi murni dengan energi matahari, tanpa memerlukan panas eksternal atau listrik, reaktor ini mencapai sekitar 93 persen konversi karbon dioksida dan 95 persen oksidasi untuk biomassa. Penggunaan energi foton menawarkan cetak biru yang sangat efisien dan berkelanjutan untuk produksi bahan kimia tanpa emisi. Selain itu, banyak terobosan laboratorium modern menggunakan logam langka dan sangat mahal seperti platinum atau iridium untuk menggerakkan bahan kimianya. Materi-materi ini terlihat bagus di jurnal akademis tetapi sama sekali tidak praktis untuk skala industri global. Tim Nottingham merekayasa material mereka seluruhnya dari unsur-unsur murah dan berlimpah di bumi. Para ilmuwan menjaga biaya produksi tetap rendah sambil mempertahankan tingkat efisiensi yang tinggi melalui metode unik: mereka merakit atom logam katalis menjadi ukuran dan bentuk yang disesuaikan secara khusus langsung pada permukaan reaktor. Penilaian siklus hidup secara menyeluruh telah memvalidasi jejak rendah karbon sistem ini. Visi jangka panjangnya adalah jaringan manufaktur yang terdesentralisasi. Reaktor modular ini pada akhirnya dapat dihubungkan langsung ke cerobong asap pabrik yang aktif dan biorefinery pertanian lokal. Pada akhirnya, tim memandang penemuan ini sebagai langkah penting menuju pencapaian target net-zero global dengan memanfaatkan energi surya secara langsung untuk mengatasi tantangan ganda yaitu pengurangan gas rumah kaca dan valorisasi limbah. Studi ini dipublikasikan di jurnal Communications Materials pada 12 Juni.
Diterbitkan : 2026-06-12 08:54:00
sumber : interestingengineering.com
