Setelah 150 Tahun, Kami Akhirnya Memiliki Terobosan Menuju Mengubah CO2 Menjadi Bahan Bakar

Selama satu setengah abad atau lebih, para peneliti telah berusaha mencari cara untuk melakukan sesuatu yang bermanfaat dengan semua karbon dioksida yang melayang di atmosfer. Kami memiliki banyak barang, kami memancarkannya setiap kali kami mengeluarkan napas, tetapi semua yang dilakukannya adalah berkeliaran di atmosfer, membuat planet kita lebih hangat dan menyebabkan sejumlah efek samping yang berpotensi sangat tidak menyenangkan dalam proses tersebut.

Ilmuwan akan melakukannya sangat senang menemukan cara untuk mengubah semuanya menjadi bahan bakar, yang mungkin akan membunuh dua burung dengan satu batu dengan memberi kami pengganti fosil pemancar gas rumah kaca. Tetapi ini lebih mudah diucapkan daripada dilakukan: Para ilmuwan tidak hanya berjuang untuk mencari tahu bagaimana menyimpan apa saja yang berkurang dari karbon dioksida, mereka juga masih berjuang untuk memahami bagaimana pengurangan karbon dioksida bahkan dapat dikatalisasi pada awalnya.

Dengan kata lain, para ilmuwan pada dasarnya telah bermain-main dengan CO2 sejak pertengahan abad ke-19, mencampurnya dengan bahan yang berbeda, memanaskannya, dll., Hanya sesekali mencapai reaksi ("150 tahun" adalah referensi untuk percobaan 1869 di dimana peneliti menggunakan elektrokatalis untuk mengubah CO2 menjadi asam format, pengawet). Tetapi sementara para peneliti telah lama memahami potensi ini, mereka tidak benar-benar memahami apa yang menyebabkan reaksi ini terjadi. Itu membuat melakukan eksperimen dengan cara yang terkontrol menjadi mustahil, sampai sekarang, berkat eksperimen baru yang dilakukan oleh para peneliti di Columbia University School of Engineering. Temuan makalah mereka dipublikasikan hari ini di Prosiding Akademi Sains Nasional.

"Kami mulai melakukan ini seperti bagaimana orang lain melakukan ini, melalui coba-coba, dan bermain dengan bahan yang berbeda untuk melihat bagaimana efisiensi konversi CO2 tergantung pada sifat-sifat material," penulis utama Irina Chernyshova, peneliti peneliti di Columbia University School of Rekayasa dan Sains Terapan, menceritakan Terbalik. "Tapi itu bisa memakan waktu seumur hidup."

Terobosan mereka, Chernyshova menjelaskan, ada hubungannya dengan proses reduksi elektrokimia, atau konversi CO2 menjadi molekul yang lebih sederhana dengan menambahkan energi listrik. Menggunakan spektroskopi Raman yang ditingkatkan permukaannya, tim mampu mengamati untuk pertama kalinya bahwa karbon dioksida dapat direduksi menggunakan perantara tunggal - karboksilat yang menempel pada permukaan molekul karbon dan oksigen - bukannya dua.

"Selama 150 tahun, orang tahu ini mungkin, tetapi mereka tidak bisa selama 150 tahun mengkomersialkannya, karena mereka melakukannya dengan cara yang tidak sistematis," kata Chernyshova. "Anda tidak dapat menyaring semua bahan dalam semua kombinasi yang memungkinkan."

Sekarang setelah mereka memahami lebih baik electroreduction karbon dioksida, para peneliti di seluruh dunia sekarang memiliki rel panduan yang lebih baik untuk penelitian mereka sendiri, tidak hanya di bidang energi terbarukan tetapi dengan tujuan mengurangi CO2 menjadi sejumlah molekul yang lebih berguna, misalnya pupuk. Dan karena kita tahu lebih banyak tentang pepatah “langkah satu” proses ini menjadi lebih murah dan lebih mudah untuk dilakukan, mudah-mudahan dengan efek knock-on.

"Dengan pengetahuan dan kekuatan komputasi ini," kata rekan penulis makalah Sathish Ponnurangam, dalam siaran pers, "peneliti akan dapat memprediksi reaksi dengan lebih akurat pada katalis yang berbeda dan menentukan yang paling menjanjikan, yang selanjutnya dapat disintesis dan diuji."

Bersamaan dengan upaya untuk mengkatalisasi CO2 menggunakan sinar matahari langsung, proses yang lebih dikenal sebagai fotosintesis buatan atau semi-buatan karena inspirasi yang diambil dari tanaman, upaya untuk mengubah CO2 menjadi bahan bakar atau udara yang bernapas mendapatkan uap. Awal bulan ini, para peneliti di University of Cambridge di Inggris menemukan cara untuk lebih efisien memecah molekul air menjadi hidrogen (yang dapat digunakan sebagai bahan bakar) dan oksigen menggunakan enzim yang ditemukan dalam alga yang disebut hidrogenase.