Pabrik semen kaya sing dituduhake ing kene minangka sumber utama karbon dioksida sing nyebabake pemanasan iklim. Nanging sawetara polutan kasebut bisa diowahi dadi jinis bahan bakar anyar. Uyah iki bisa disimpen kanthi aman nganti pirang-pirang dekade utawa luwih.
Iki minangka crita liyane saka seri sing nyinaoni teknologi lan tindakan anyar sing bisa ngalangi owah-owahan iklim, nyuda dampak, utawa mbantu komunitas ngatasi jagad sing cepet owah.
Kegiatan sing ngeculake karbon dioksida (CO2), gas omah kaca sing umum, nyumbang kanggo anget atmosfer Bumi. Ide kanggo njupuk CO2 saka udhara lan nyimpen iku dudu ide anyar. Nanging angel ditindakake, utamane nalika wong mampu tuku. Sistem anyar ngatasi masalah polusi CO2 kanthi cara sing rada beda. Sistem iki ngowahi gas sing nyebabake iklim dadi bahan bakar kanthi kimia.
Ing tanggal 15 November, para peneliti saka Massachusetts Institute of Technology (MIT) ing Cambridge nerbitake asil terobosan ing jurnal Cell Reports Physical Science.
Sistem anyar iki dipérang dadi rong bagéan. Bagean pisanan nglibataké konversi karbon dioksida saka udhara dadi molekul sing diarani format kanggo ngasilaké bahan bakar. Kaya karbon dioksida, format ngandhut siji atom karbon lan rong atom oksigen, uga siji atom hidrogen. Format uga ngandhut sawetara unsur liyané. Panliten anyar iki nggunakaké uyah format, sing asalé saka natrium utawa kalium.
Sebagéan gedhé sèl bahan bakar nganggo hidrogen, gas sing gampang kobong sing mbutuhaké pipa lan tangki bertekanan kanggo ngangkut. Nanging, sèl bahan bakar uga bisa nganggo format. Format duwé kandungan energi sing bisa dibandhingaké karo hidrogen, miturut Li Ju, ilmuwan material sing mimpin pangembangan sistem anyar iki. Format duwé sawetara kaluwihan tinimbang hidrogen, ujare Li Ju. Format luwih aman lan ora mbutuhaké panyimpenan tekanan dhuwur.
Para peneliti ing MIT nggawe sel bahan bakar kanggo nguji format, sing diasilake saka karbon dioksida. Kapisan, dheweke nyampur uyah karo banyu. Campuran kasebut banjur dilebokake ing sel bahan bakar. Ing njero sel bahan bakar, format ngeculake elektron ing reaksi kimia. Elektron iki mili saka elektroda negatif sel bahan bakar menyang elektroda positif, ngrampungake sirkuit listrik. Elektron sing mili iki—arus listrik—ana sajrone 200 jam sajrone eksperimen.
Zhen Zhang, ilmuwan material sing kerja bareng karo Li ing MIT, optimistis manawa timnya bakal bisa ngembangake teknologi anyar iki sajrone dasawarsa.
Tim riset MIT nggunakake metode kimia kanggo ngowahi karbon dioksida dadi bahan utama kanggo produksi bahan bakar. Kapisan, dheweke nggunakake larutan sing alkali banget. Dheweke milih natrium hidroksida (NaOH), sing umum dikenal minangka alkali. Iki micu reaksi kimia sing ngasilake natrium bikarbonat (NaHCO3), sing luwih dikenal minangka soda kue.
Banjur padha nguripake daya. Arus listrik micu reaksi kimia anyar sing misahake saben atom oksigen ing molekul soda kue, ninggalake natrium format (NaCHO2). Sistem kasebut ngowahi meh kabeh karbon ing CO2 — luwih saka 96 persen — dadi uyah iki.
Energi sing dibutuhake kanggo mbusak oksigen disimpen ing ikatan kimia format. Profesor Li nyathet yen format bisa nyimpen energi iki nganti pirang-pirang dekade tanpa kelangan energi potensial. Banjur ngasilake listrik nalika ngliwati sel bahan bakar. Yen listrik sing digunakake kanggo ngasilake format asale saka tenaga surya, angin utawa tenaga air, listrik sing diasilake dening sel bahan bakar bakal dadi sumber energi sing resik.
Kanggo ngembangake teknologi anyar iki, Lee ngendika, "kita kudu nemokake sumber daya geologi alkali sing sugih." Dheweke nyinaoni jinis watu sing diarani alkali basalt (AL-kuh-lye buh-SALT). Nalika dicampur karo banyu, watu-watu iki malih dadi alkali.
Farzan Kazemifar iku insinyur ing Universitas Negeri San Jose ing California. Riseté fokus ing panyimpenan karbon dioksida ing formasi uyah ing njero lemah. Mbusak karbon dioksida saka udhara mesthi angel lan mula larang, ujare. Dadi, ngowahi CO2 dadi produk sing bisa digunakake kaya format iku nguntungake. Biaya produk kasebut bisa ngimbangi biaya produksi.
Wis akeh riset babagan njupuk karbon dioksida saka udhara. Contone, tim ilmuwan ing Universitas Lehigh bubar njlentrehake metode liya kanggo nyaring karbon dioksida saka udhara lan ngowahi dadi soda kue. Kelompok riset liyane nyimpen CO2 ing watu khusus, ngowahi dadi karbon padat sing banjur bisa diolah dadi etanol, bahan bakar alkohol. Umume proyek kasebut skala cilik lan durung duwe pengaruh sing signifikan kanggo nyuda tingkat karbon dioksida sing dhuwur ing udhara.
Gambar iki nuduhake omah sing nganggo karbon dioksida. Piranti sing dituduhake ing kene ngowahi karbon dioksida (molekul ing gelembung abang lan putih) dadi uyah sing diarani formate (gelembung biru, abang, putih, lan ireng). Uyah iki banjur bisa digunakake ing sel bahan bakar kanggo ngasilake listrik.
Kazemifar ngendika menawa pilihan paling apik yaiku "ngurangi emisi gas omah kaca dhisik." Salah sawijining cara kanggo nindakake iku yaiku ngganti bahan bakar fosil nganggo sumber energi terbarukan kaya angin utawa surya. Iki minangka bagean saka transisi sing diarani para ilmuwan "dekarbonisasi." Nanging dheweke nambahake yen nyegah perubahan iklim mbutuhake pendekatan sing akeh segi. Teknologi anyar iki dibutuhake kanggo nangkep karbon ing wilayah sing angel didekarbonisasi, ujare. Umpamane pabrik baja lan pabrik semen, kanggo nyebutake rong conto.
Tim MIT uga weruh keuntungan saka nggabungake teknologi anyar karo tenaga surya lan angin. Baterei tradisional dirancang kanggo nyimpen energi nganti pirang-pirang minggu. Nyimpen sinar srengenge ing mangsa panas nganti mangsa dingin utawa luwih suwe mbutuhake pendekatan sing beda. "Kanthi bahan bakar format," ujare Lee, sampeyan ora diwatesi mung kanggo panyimpenan musiman. "Bisa uga generasi."
Sanajan ora kinclong kaya emas, nanging "Aku bisa ninggalake 200 ton ... format kanggo putra lan putriku," ujare Lee, "minangka warisan."
Alkali: Tembung sipat sing nggambarake zat kimia sing mbentuk ion hidroksida (OH-) ing larutan. Larutan iki uga diarani alkali (beda karo asam) lan duwe pH luwih saka 7.
Akuifer: Formasi watu sing bisa nampung waduk banyu ing jero lemah. Istilah iki uga ditrapake kanggo cekungan ing sangisore permukaan.
Basalt: Watu vulkanik ireng sing biasane padhet banget (kajaba letusan gunung berapi ninggalake kanthong gas gedhe ing njero).
Ikatan: (ing kimia) sambungan semi-permanen antarane atom (utawa klompok atom) ing molekul. Iki dibentuk dening gaya tarik-menarik antarane atom sing melu. Sawise ikatan dibentuk, atom-atom kasebut berfungsi minangka unit. Kanggo misahake atom penyusun, energi awujud panas utawa radiasi liyane kudu diwenehake menyang molekul.
Karbon: Unsur kimia sing dadi dhasar fisik saka kabeh urip ing Bumi. Karbon ana kanthi bebas ing wangun grafit lan berlian. Iki minangka komponen penting saka batu bara, watu gamping, lan minyak bumi, lan bisa gabung dhewe kanthi kimia kanggo mbentuk macem-macem molekul kanthi nilai kimia, biologis, lan komersial. (Ing riset iklim) Istilah karbon kadhangkala digunakake meh padha karo karbon dioksida kanggo nyebutake dampak potensial sing bisa ditindakake dening tumindak, produk, kabijakan, utawa proses marang pemanasan atmosfer jangka panjang.
Karbon dioksida: (utawa CO2) yaiku gas tanpa warna lan tanpa ambu sing diasilake dening kabeh kewan nalika oksigen sing dihirup bereaksi karo panganan sing sugih karbon sing dipangan. Karbon dioksida uga dirilis nalika bahan organik, kalebu bahan bakar fosil kayata lenga utawa gas alam, diobong. Karbon dioksida minangka gas omah kaca sing njebak panas ing atmosfer Bumi. Tanduran ngowahi karbon dioksida dadi oksigen liwat fotosintesis lan nggunakake proses iki kanggo nggawe panganan dhewe.
Semen: Bahan pengikat sing digunakake kanggo ngiket rong bahan, saengga dadi atos dadi padhet, utawa lem kandel sing digunakake kanggo ngiket rong bahan. (Konstruksi) Bahan sing digiling alus sing digunakake kanggo ngiket wedhi utawa watu sing diremuk dadi beton. Semen biasane digawe minangka bubuk. Nanging yen teles, bakal malih dadi bubur lendhut sing atos nalika garing.
Kimia: Zat sing kasusun saka rong atom utawa luwih sing digabungake (diiket) kanthi proporsi lan struktur sing tetep. Contone, banyu minangka zat kimia sing kasusun saka rong atom hidrogen sing kaiket karo siji atom oksigen. Rumus kimiane yaiku H2O. "Kimia" uga bisa digunakake minangka tembung sipat kanggo njlèntrèhaké sipat-sipat zat sing diasilaké saka macem-macem reaksi antarane senyawa sing béda.
Ikatan kimia: Gaya tarik-menarik antarane atom sing cukup kuwat kanggo nyebabake unsur-unsur sing kaiket bisa berfungsi minangka siji unit. Ana daya tarik sing ringkih, ana uga sing kuwat. Kabeh ikatan katon nyambungake atom kanthi nuduhake (utawa nyoba nuduhake) elektron.
Reaksi kimia: Proses sing nglibatake penyusunan ulang molekul utawa struktur zat tinimbang owah-owahan bentuk fisik (kayata, saka padat dadi gas).
Kimia: cabang ilmu sing nyinaoni komposisi, struktur, sifat, lan interaksi zat. Para ilmuwan nggunakake kawruh iki kanggo nyinaoni zat sing ora dikenal, kanggo ngasilake zat sing migunani kanthi jumlah akeh, utawa kanggo ngrancang lan nggawe zat anyar sing migunani. (senyawa kimia) Kimia uga nuduhake rumus senyawa, cara nyiyapake, utawa sawetara sifate. Wong sing kerja ing bidang iki diarani ahli kimia. (ing ilmu sosial) kemampuan wong kanggo kerja sama, akur, lan seneng karo saben liyane.
Owah-owahan iklim: Owah-owahan iklim Bumi sing signifikan lan jangka panjang. Iki bisa kedadeyan kanthi alami utawa minangka akibat saka aktivitas manungsa, kalebu ngobong bahan bakar fosil lan mbabat alas.
Dekarbonisasi: nuduhake transisi sing disengaja saka teknologi, aktivitas, lan sumber energi sing nyebabake polusi sing ngetokake gas omah kaca berbasis karbon, kayata karbon dioksida lan metana, menyang atmosfer. Tujuane yaiku kanggo nyuda jumlah gas karbon sing nyumbang kanggo owah-owahan iklim.
Listrik: Aliran muatan listrik, biasane asil saka gerakan partikel sing diisi muatan negatif sing diarani elektron.
Elektron: partikel bermuatan negatif sing biasane ngorbit wilayah njaba atom; uga minangka pembawa listrik ing zat padat.
Insinyur: Wong sing nggunakake ilmu pengetahuan lan matematika kanggo ngrampungake masalah. Nalika digunakake minangka kriya, tembung insinyur nuduhake ngrancang piranti, materi, utawa proses kanggo ngrampungake masalah utawa kabutuhan sing durung kawujud.
Etanol: Alkohol, uga disebut etil alkohol, sing dadi dhasar omben-omben alkohol kayata bir, anggur, lan minuman keras. Uga digunakake minangka pelarut lan bahan bakar (contone, asring dicampur karo bensin).
Filter: (n.) Soko sing ngidini sawetara bahan liwat lan liyane liwat, gumantung saka ukuran utawa karakteristik liyane. (v.) Proses milih zat tartamtu adhedhasar sifat kayata ukuran, kapadhetan, muatan, lan liya-liyane. (ing fisika) Layar, piring, utawa lapisan zat sing nyerep cahya utawa radiasi liyane utawa kanthi selektif nyegah sawetara komponen supaya ora liwat.
Format: Istilah umum kanggo uyah utawa ester asam format, yaiku wujud asam lemak sing wis teroksidasi. (Ester yaiku senyawa berbasis karbon sing dibentuk kanthi ngganti atom hidrogen saka asam tartamtu karo jinis gugus organik tartamtu. Akeh lemak lan lenga atsiri minangka ester asam lemak sing ana ing alam.)
Bahan bakar fosil: Bahan bakar apa wae, kayata batu bara, minyak bumi (minyak mentah), utawa gas alam, sing kawangun sajrone jutaan taun ing njero Bumi saka sisa-sisa bakteri, tanduran, utawa kewan sing bosok.
Bahan bakar: Sembarang zat sing ngeculake energi liwat reaksi kimia utawa nuklir sing dikontrol. Bahan bakar fosil (batu bara, gas alam, lan lenga) minangka bahan bakar umum sing ngeculake energi liwat reaksi kimia nalika dipanasake (biasane nganti titik pembakaran).
Sel bahan bakar: Piranti sing ngowahi energi kimia dadi energi listrik. Bahan bakar sing paling umum yaiku hidrogen, sing mung dadi produk sampingan yaiku uap banyu.
Géologi: Tembung sipat sing njlèntrèhaké kabèh sing ana gandhèngané karo struktur fisik Bumi, bahan-bahané, sajarahé, lan prosès sing kedadeyan ing kono. Wong sing makarya ing babagan iki diarani ahli géologi.
Pemanasan global: Peningkatan suhu sakabèhé ing atmosfer Bumi kanthi bertahap amarga efek omah kaca. Efek iki disebabake dening tambahing tingkat karbon dioksida, klorofluorokarbon, lan gas liyané ing udhara, sing akèhé dipancaraké déning aktivitas manungsa.
Hidrogen: Unsur paling entheng ing jagad raya. Minangka gas, ora ana warna, ora ana ambu, lan gampang kobong. Hidrogen minangka komponen saka akeh bahan bakar, lemak, lan bahan kimia sing mbentuk jaringan urip. Hidrogen kasusun saka proton (inti) lan elektron sing ngorbit.
Inovasi: (v. nginovasi; adj. nginovasi) Penyesuaian utawa perbaikan marang ide, proses, utawa produk sing wis ana supaya luwih anyar, luwih cerdas, luwih efisien, utawa luwih migunani.
Lye: Jeneng umum kanggo larutan natrium hidroksida (NaOH). Lye asring dicampur karo lenga sayur utawa lemak kewan lan bahan liyane kanggo nggawe sabun batangan.
Ilmuwan materi: Peneliti sing nyinaoni hubungan antarane struktur atom lan molekul materi lan sifat sakabèhé. Ilmuwan materi bisa uga ngembangaké materi anyar utawa nganalisis sing wis ana. Nganalisis sifat sakabèhé materi, kayata kapadhetan, kekuwatan, lan titik leleh, bisa mbantu insinyur lan peneliti liyané milih materi sing paling apik kanggo aplikasi anyar.
Molekul: Sakumpulan atom netral listrik sing makili jumlah paling cilik saka senyawa kimia. Molekul bisa kasusun saka siji jinis atom utawa macem-macem jinis atom. Contone, oksigen ing udhara kasusun saka rong atom oksigen (O2), lan banyu kasusun saka rong atom hidrogen lan siji atom oksigen (H2O).
Polutan: Zat sing ngontaminasi barang, kayata udara, banyu, manungsa, utawa panganan. Sawetara polutan yaiku bahan kimia, kayata pestisida. Polutan liyane bisa uga radiasi, kalebu panas utawa cahya sing berlebihan. Malah suket lan spesies invasif liyane bisa dianggep minangka bentuk biofouling.
Kuwat: Tembung sipat sing nuduhake barang sing kuwat banget utawa ampuh (kayata kuman, racun, obat, utawa asam).
Bisa dianyari: Tembung sipat sing nuduhake sumber daya sing bisa diganti tanpa wates (kayata banyu, tanduran ijo, sinar srengenge, lan angin). Iki beda karo sumber daya sing ora bisa dianyari, sing duwe pasokan winates lan bisa entek kanthi efektif. Sumber daya sing ora bisa dianyari kalebu lenga (lan bahan bakar fosil liyane) utawa unsur lan mineral sing relatif langka.