Mineral taneuh anu sumebar lega, α-beusi-(III) oksihidroksida, kapanggih janten katalis anu tiasa didaur ulang pikeun fotoréduksi karbon dioksida janten asam format. Kredit: Prof. Kazuhiko Maeda
Fotoréduksi CO2 jadi bahan bakar anu bisa diangkut saperti asam format (HCOOH) mangrupa cara anu alus pikeun merangan kanaékan kadar CO2 di atmosfir. Pikeun ngabantu tugas ieu, tim panalungtikan di Institut Téknologi Tokyo milih mineral basis beusi anu gampang disayagikeun teras dimuatkeun kana pangrojong alumina pikeun ngembangkeun katalis anu tiasa sacara efisien ngarobah CO2 jadi HCOOH, selektivitas sakitar 90%!
Kandaraan listrik mangrupikeun pilihan anu pikaresepeun pikeun seueur jalmi, sareng alesan konci na nyaéta henteu aya émisi karbon. Nanging, kakurangan anu ageung pikeun seueur jalmi nyaéta kurangna jangkauan sareng waktos ngecas anu lami. Di dieu bahan bakar cair sapertos bénsin gaduh kaunggulan anu ageung. Kapadatan énergi anu luhur hartosna jarak anu jauh sareng pangisian bahan bakar anu gancang.
Ngaganti tina béngsin atanapi solar ka bahan bakar cair anu béda tiasa ngaleungitkeun émisi karbon bari tetep ngajaga kaunggulan bahan bakar cair. Dina sél bahan bakar, contona, asam format tiasa ngagerakkeun mesin bari ngaleupaskeun cai sareng karbon dioksida. Nanging, upami asam format dihasilkeun ku cara ngirangan CO2 atmosfir janten HCOOH, maka hiji-hijina kaluaran bersih nyaéta cai.
Kanaékan kadar karbon dioksida di atmosfir urang sareng kontribusina kana pemanasan global ayeuna janten warta umum. Nalika para panaliti ékspérimén ku rupa-rupa pendekatan pikeun masalah ieu, solusi anu efektif muncul — ngarobih kaleuwihan karbon dioksida di atmosfir janten bahan kimia anu beunghar énergi.
Produksi bahan bakar sapertos asam format (HCOOH) ku fotoréduksi CO2 dina sinar panonpoé parantos narik seueur perhatian akhir-akhir ieu sabab prosés ieu ngagaduhan kauntungan ganda: ngirangan kaleuwihan émisi CO2 sareng ogé ngabantosan ngaminimalkeun kakurangan énergi anu ayeuna urang hadapi. Salaku pamawa anu saé pikeun hidrogén kalayan kapadetan énergi anu luhur, HCOOH tiasa nyayogikeun énergi ngalangkungan durukan bari ngan ukur ngaleupaskeun cai salaku produk sampingan.
Pikeun ngawujudkeun solusi anu nguntungkeun ieu, para ilmuwan parantos ngembangkeun sistem fotokatalitik anu ngirangan karbon dioksida kalayan bantosan sinar panonpoé. Sistem ieu diwangun ku substrat anu nyerep cahaya (nyaéta, fotosensitizer) sareng katalis anu ngamungkinkeun transfer éléktron ganda anu diperyogikeun pikeun réduksi CO2 janten HCOOH. Sareng ku kituna mimiti milarian katalis anu cocog sareng efisien!
Réduksi fotokatalitik karbon dioksida nganggo infografis sanyawa anu umum dianggo. Kredit: Profesor Kazuhiko Maeda
Kusabab efisiensi sareng poténsi daur ulangna, katalis padet dianggap calon anu pangsaéna pikeun tugas ieu, sareng salami mangtaun-taun, kamampuan katalitik tina seueur kerangka logam-organik (MOF) berbasis kobalt, mangan, nikel sareng beusi parantos dijelajah, diantarana anu terakhir ngagaduhan sababaraha kaunggulan tibatan logam sanés. Nanging, kaseueuran katalis berbasis beusi anu dilaporkeun dugi ka ayeuna ngan ukur ngahasilkeun karbon monoksida salaku produk utama, sanés HCOOH.
Nanging, masalah ieu gancang direngsekeun ku tim panalungtik di Institut Téknologi Tokyo (Tokyo Tech) anu dipingpin ku Profesor Kazuhiko Maeda. Dina panilitian anyar anu diterbitkeun dina jurnal kimia Angewandte Chemie, tim éta nunjukkeun katalis basis beusi anu didukung alumina (Al2O3) nganggo α-beusi (III) oksihidroksida (α-FeO​​​ OH; geotit). Katalis α-FeO​​​OH/Al2O3 anu anyar nunjukkeun kinerja konvérsi CO2 ka HCOOH anu saé sareng daur ulang anu saé. Nalika ditanya ngeunaan pilihan katalisna, Profesor Maeda nyarios: "Kami hoyong ngajalajah unsur anu langkung seueur salaku katalis dina sistem fotoréduksi CO2. Kami peryogi katalis padet anu aktip, tiasa didaur ulang, henteu toksik sareng murah. Éta sababna kami milih mineral taneuh anu sumebar lega sapertos goethit pikeun ékspérimén kami."
Tim éta ngagunakeun metode impregnasi anu saderhana pikeun nyintésis katalisna. Teras aranjeunna nganggo bahan Al2O3 anu dirojong ku beusi pikeun ngirangan CO2 sacara fotokatalitik dina suhu kamar kalayan ayana fotosensitizer berbasis rutenium (Ru), donor éléktron, sareng cahaya anu katingali kalayan panjang gelombang langkung ti 400 nanometer.
Hasilna nyugemakeun pisan. Selektivitas sistemna pikeun produk utama HCOOH nyaéta 80–90% kalayan hasil kuantum 4,3% (nunjukkeun efisiensi sistem).
Panilitian ieu nampilkeun katalis padet basis beusi anu munggaran di jinisna anu tiasa ngahasilkeun HCOOH nalika dipasangkeun sareng fotosensitizer anu efisien. Éta ogé ngabahas pentingna bahan pendukung anu leres (Al2O3) sareng pangaruhna kana réaksi réduksi fotokimia.
Wawasan tina ieu panalungtikan tiasa ngabantosan ngembangkeun katalis bébas logam mulia énggal pikeun fotoréduksi karbon dioksida janten bahan kimia anu mangpaat anu sanés. "Panalungtikan kami nunjukkeun yén jalur pikeun ékonomi énergi héjo henteu rumit. Malah metode persiapan katalis anu saderhana tiasa ngahasilkeun hasil anu saé, sareng dipikanyaho yén sanyawa anu seueur di bumi, upami didukung ku sanyawa sapertos alumina, tiasa dianggo salaku katalis selektif pikeun réduksi CO2," pungkas Prof. Maeda.
Rujukan: "Alumina-Dirojong Alpha-Beusi (III) Oxyhydroxide salaku Katalis Padet Recyclable pikeun CO2 Photoreduction handapeun Lampu Katingali" ku Daehyeon Hiji, Dr Shunta Nishioka, Dr Shuhei Yasuda, Dr Tomoki Kanazawa, Dr Yoshinobu, Prof. 12 Méi 2022, Angewandte Chemie.DOI: 10.1002 / anie.202204948
"Di dinya pisan bahan bakar cair kawas béngsin miboga kaunggulan anu gedé. Kapadetan énergina anu luhur hartina jarak anu jauh jeung pangisian bahan bakar anu gancang."
Kumaha upami sababaraha angka? Kumaha kapadetan énergi asam format dibandingkeun sareng béngsin? Kalayan ngan hiji atom karbon dina rumus kimia, kuring ragu éta bakal ampir sami sareng béngsin.
Salian ti éta, bauna toksik pisan sareng, salaku asam, éta langkung korosif tibatan béngsin. Ieu sanés masalah rékayasa anu teu tiasa direngsekeun, tapi kecuali asam format nawiskeun kaunggulan anu signifikan dina ningkatkeun jangkauan sareng ngirangan waktos ngeusian bahan bakar batré, éta sigana henteu pantes pikeun usaha.
Upami aranjeunna ngarencanakeun pikeun ngekstrak goethite tina taneuh, éta bakal janten operasi pertambangan anu intensif énergi sareng berpotensi ngaruksak lingkungan.
Aranjeunna panginten nyebatkeun seueur goethite dina taneuh sabab kuring curiga éta peryogi langkung seueur énergi pikeun kéngingkeun bahan baku anu diperyogikeun sareng ngaréaksikeunana pikeun nyintésis goethite.
Perlu ningali sakabéh siklus hirup prosés sareng ngitung biaya énergi pikeun sadayana. NASA teu mendakan anu disebut peluncuran gratis. Anu sanés kedah émut ieu.
SciTechDaily: Tempat pikeun warta téknologi pangsaéna ti saprak 1998. Teraskeun kéngingkeun warta téknologi pangénggalna via email atanapi média sosial.
Ngan mikiran rasa haseup jeung mabok tina BBQ waé geus cukup pikeun ngajadikeun kalolobaan jalma ngiler. Usum panas geus datang, jeung pikeun loba jalma…