Mineral lemah sing kasebar sacara wiyar, α-besi-(III) oksihidroksida, ditemokake minangka katalis sing bisa didaur ulang kanggo fotoreduksi karbon dioksida dadi asam format. Kredit: Prof. Kazuhiko Maeda
Fotoreduksi CO2 dadi bahan bakar sing bisa diangkut kayata asam format (HCOOH) minangka cara sing apik kanggo nglawan kenaikan tingkat CO2 ing atmosfer. Kanggo mbantu tugas iki, tim riset ing Institut Teknologi Tokyo milih mineral berbasis wesi sing wis kasedhiya lan dimuat ing dhukungan alumina kanggo ngembangake katalis sing bisa ngowahi CO2 dadi HCOOH kanthi efisien, selektivitas udakara 90%!
Kendaraan listrik minangka pilihan sing menarik kanggo akeh wong, lan alesan utama yaiku ora ana emisi karbon. Nanging, kekurangan gedhe kanggo akeh wong yaiku kurang jangkauan lan wektu pangisian daya sing dawa. Ing kene bahan bakar cair kaya bensin duwe kauntungan gedhe. Kapadhetan energi sing dhuwur tegese jarak tempuh sing adoh lan pengisian bahan bakar sing cepet.
Ngalih saka bensin utawa solar menyang bahan bakar cair sing beda bisa ngilangi emisi karbon nalika njaga kaluwihan bahan bakar cair. Ing sel bahan bakar, contone, asam format bisa nggerakake mesin nalika ngeculake banyu lan karbon dioksida. Nanging, yen asam format diprodhuksi kanthi ngurangi CO2 atmosfer dadi HCOOH, mula output bersih mung banyu.
Mundhake tingkat karbon dioksida ing atmosfer lan kontribusine marang pemanasan global saiki dadi pawarta umum. Nalika para peneliti nyoba macem-macem pendekatan kanggo masalah kasebut, solusi sing efektif muncul—ngowahi karbon dioksida sing berlebihan ing atmosfer dadi bahan kimia sing sugih energi.
Produksi bahan bakar kaya ta asam format (HCOOH) kanthi fotoreduksi CO2 ing sinar srengenge wis narik kawigaten akeh wong akhir-akhir iki amarga proses kasebut nduweni manfaat ganda: nyuda emisi CO2 sing berlebihan lan uga mbantu nyuda kekurangan energi sing saiki kita adhepi. Minangka pembawa hidrogen sing apik banget kanthi kapadhetan energi sing dhuwur, HCOOH bisa nyedhiyakake energi liwat pembakaran nalika mung ngeculake banyu minangka produk sampingan.
Kanggo nggawe solusi sing nguntungake iki dadi nyata, para ilmuwan wis ngembangake sistem fotokatalitik sing nyuda karbon dioksida kanthi bantuan sinar srengenge. Sistem iki kasusun saka substrat sing nyerep cahya (yaiku, fotosensitizer) lan katalis sing ngaktifake transfer elektron ganda sing dibutuhake kanggo reduksi CO2 dadi HCOOH. Lan kanthi mangkono wiwit nggoleki katalis sing cocog lan efisien!
Reduksi fotokatalitik karbon dioksida nggunakake infografis senyawa sing umum digunakake. Kredit: Profesor Kazuhiko Maeda
Amarga efisiensi lan potensi daur ulang, katalis padat dianggep minangka kandidat paling apik kanggo tugas iki, lan sajrone pirang-pirang taun, kemampuan katalitik saka akeh kerangka logam-organik (MOF) berbasis kobalt, mangan, nikel, lan wesi wis dieksplorasi, ing antarane sing terakhir duwe sawetara kaluwihan tinimbang logam liyane. Nanging, umume katalis berbasis wesi sing dilaporake nganti saiki mung ngasilake karbon monoksida minangka produk utama, dudu HCOOH.
Nanging, masalah iki cepet dirampungake dening tim peneliti ing Institut Teknologi Tokyo (Tokyo Tech) sing dipimpin dening Profesor Kazuhiko Maeda. Ing panliten anyar sing diterbitake ing jurnal kimia Angewandte Chemie, tim kasebut nduduhake katalis berbasis wesi sing didhukung alumina (Al2O3) nggunakake α-wesi (III) oksihidroksida (α-FeO​​​ OH; geotit). Katalis α-FeO​​​OH/Al2O3 anyar nuduhake kinerja konversi CO2 dadi HCOOH sing apik banget lan kemampuan daur ulang sing apik banget. Nalika ditakoni babagan pilihan katalis, Profesor Maeda ujar: "Kita pengin njelajah unsur sing luwih akeh minangka katalis ing sistem fotoreduksi CO2. Kita butuh katalis padat sing aktif, bisa didaur ulang, ora beracun lan murah. Pramila kita milih mineral lemah sing nyebar kanthi wiyar kaya goethit kanggo eksperimen kita."
Tim kasebut nggunakake metode impregnasi sing prasaja kanggo nyintesis katalis. Banjur dheweke nggunakake bahan Al2O3 sing didhukung wesi kanggo ngurangi CO2 kanthi fotokatalitik ing suhu kamar kanthi anané fotosensitizer berbasis rutenium (Ru), donor elektron, lan cahya sing katon kanthi dawa gelombang luwih saka 400 nanometer.
Asilé nyemangati banget. Selektivitas sistem kanggo produk utama HCOOH yaiku 80-90% kanthi asil kuantum 4,3% (nuduhake efisiensi sistem).
Panliten iki nampilake katalis padat berbasis wesi sing pertama ing jinis iki sing bisa ngasilake HCOOH nalika dipasangake karo fotosensitizer sing efisien. Uga ngrembug babagan pentinge bahan pendukung sing tepat (Al2O3) lan pengaruhe marang reaksi reduksi fotokimia.
Wawasan saka riset iki bisa mbantu ngembangake katalis bebas logam mulia anyar kanggo fotoreduksi karbon dioksida dadi bahan kimia liyane sing migunani. "Riset kita nuduhake yen dalan menyang ekonomi energi ijo ora rumit. Sanajan cara persiapan katalis sing prasaja bisa ngasilake asil sing apik, lan wis dingerteni manawa senyawa sing akeh ing bumi, yen didhukung dening senyawa kayata alumina, bisa digunakake minangka katalis selektif kanggo reduksi CO2," pungkase Prof. Maeda.
Referensi: "Alpha-Iron (III) Oxyhydroxide sing Didhukung Alumina minangka Katalis Padat Daur Ulang kanggo Photoreduction CO2 ing Cahya Katon" dening Daehyeon An, Dr Shunta Nishioka, Dr Shuhei Yasuda, Dr Tomoki Kanazawa, Dr Yoshinobu, Prof. Toshiyuki Shun No. 12 Mei 2022, Angewandte Chemie.DOI: 10.1002 / anie.202204948
"Ing kono bahan bakar cair kaya bensin nduweni kauntungan gedhe. Kapadhetan energi sing dhuwur tegese jarak tempuh sing adoh lan pengisian bahan bakar sing cepet."
Kepriye karo sawetara angka? Kepriye kapadhetan energi asam format dibandhingake karo bensin? Kanthi mung siji atom karbon ing rumus kimia, aku ragu yen bakal cedhak karo bensin.
Saliyané kuwi, ambuné beracun banget lan, minangka asam, luwih korosif tinimbang bensin. Iki dudu masalah teknik sing ora bisa dirampungake, nanging kajaba asam format menehi kaluwihan sing signifikan kanggo nambah jangkauan lan nyuda wektu ngisi bahan bakar baterei, mbokmenawa ora pantes digawe.
Yen dheweke duwe rencana kanggo njupuk goethite saka lemah, iku bakal dadi operasi penambangan sing mbutuhake energi akeh lan bisa ngrusak lingkungan.
Dheweke bisa uga nyebutake akeh goethite ing lemah amarga aku curiga butuh energi luwih akeh kanggo entuk bahan mentah sing dibutuhake lan ngreaksikake kanggo nyintesis goethite.
Perlu dideleng kabeh siklus urip proses kasebut lan ngetung biaya energi saka kabeh mau. NASA ora nemokake sing diarani peluncuran gratis. Liyane kudu ngelingi iki.
SciTechDaily: Omahe pawarta teknologi paling apik wiwit taun 1998. Entuk kabar paling anyar babagan pawarta teknologi liwat email utawa media sosial.
Mung mikir babagan rasa BBQ sing ngebul lan mabuk wae wis cukup kanggo nggawe umume wong ngiler. Mangsa panas wis teka, lan kanggo akeh wong…