Penyembuhan Diri Baru, Bahan Karbon-Negatif Dapat Membantu Memerangi Perubahan Iklim

Biologi seringkali dapat menjadi inspirasi desain utama. Baru-baru ini, insinyur di MIT dapat mengambil daun dari buku pedoman alam untuk merancang bahan yang menyembuhkan diri sendiri dan karbon-negatif. Ini adalah alat baru yang disambut baik dalam perang melawan perubahan iklim, dan suatu hari nanti bisa menggantikan bahan-bahan berat seperti beton dengan alternatif yang jauh lebih ramah lingkungan dan perawatannya rendah.

Dalam studi baru yang dipublikasikan di Materi Canggih, insinyur kimia menunjukkan bagaimana merancang bahan yang mampu menarik karbon dioksida pemanasan iklim dari udara dan kemudian menggunakannya untuk tumbuh dan memperbaiki sendiri. Studi ini, dipimpin oleh profesor Michael Strano di MIT, memecah hambatan di bidang ilmu material, dengan polimer yang dapat memperbaiki sendiri yang murah dan mudah diproduksi, yang membutuhkan bahan minimal.

"Materi kami tidak membutuhkan apa pun selain karbon dioksida atmosfer dan cahaya sekitar, yang mana-mana," rekan penulis Seonyeong Kwak menjelaskan kepada Terbalik dalam email.

Sifat penyembuhan diri sering tampak sebagai mukjizat dramatis yang dicadangkan untuk dunia hewan, misalnya tokek yang tumbuh kembali dan bintang laut yang tumbuh kembali seluruh anggota badan (atau lebih liar lagi, anggota tubuh yang tumbuh kembali seluruh tubuh). Umat ​​manusia telah mencoba-coba regenerasi, mengelola untuk merancang robot-robot lunak yang dapat memperbaiki diri mereka sendiri dan sebuah pelapis telepon penyembuhan-diri untuk mengakhiri mimpi buruk dari layar-layar yang hancur. Tetapi metode sebelumnya sering membutuhkan input eksternal, seperti sinar UV, pemanasan atau perawatan kimia. Polimer baru ini adalah perawatan yang jauh lebih rendah dan memiliki sumber energi berlimpah yang mudah diakses: karbon dioksida.

Kloroplas Makan-Karbon adalah Kuncinya

"Bayangkan bahan sintetis yang bisa tumbuh seperti pohon, mengambil karbon dari karbon dioksida dan memasukkannya ke dalam tulang punggung material," Strano menjelaskan dalam siaran pers.

Dengan memanfaatkan kloroplas, komponen tanaman yang memanen dan mengubah cahaya menjadi energi, tim Strano memungkinkan hal ini.

Tersuspensi dalam hidrogel adalah polimer yang disebut aminopropil metakrilamida (APMA), kloroplas yang distabilkan dikeluarkan dari bayam, dan enzim yang disebut glukosa oksidase (GOx). Ketika terpapar sinar matahari, kloroplas menghasilkan glukosa. Kemudian enzim GOx menendang, mengubah glukosa menjadi gluconolactone (GL), yang bereaksi dengan APMA untuk membentuk lingkaran penuh, menciptakan bahan yang membentuk hidrogel itu sendiri, polymethacryryideide yang mengandung glukosa (GPMAA). Para peneliti dapat benar-benar melihat bahan tumbuh menjadi padatan dari bentuk cair.

Sementara mereka adalah kunci polimer dan menarik karena kelimpahannya, kloroplas juga menghadirkan masalah desain yang menantang. Sebagai komponen biologis, kloroplas tidak termotivasi untuk berfungsi ketika dipisahkan dari rumah tanaman mereka - setelah dihilangkan, kemampuan fotosintesis mereka hanya bertahan beberapa jam hingga sehari, maksimal. Untuk saat ini, kloroplas yang dirawat secara kimia meningkatkan stabilitas dan produksi glukosa, tetapi para peneliti berharap untuk beralih ke alternatif non-biologis.

Penyembuhan Diri untuk Keberlanjutan

Dengan semakin mendesaknya untuk mengembangkan metode hidup yang lebih berkelanjutan, polimer ini menjanjikan untuk membantu mengatur ulang pemikiran tentang menjaga lingkungan yang dibangun di sekitar kita.

"Pekerjaan kami menunjukkan bahwa karbon dioksida tidak harus murni menjadi beban dan biaya," kata Strano. “Ini juga merupakan peluang dalam hal ini. Ada karbon di mana-mana. Kami membangun dunia dengan karbon. Manusia terbuat dari karbon. Membuat bahan yang dapat mengakses karbon berlimpah di sekitar kita adalah peluang yang signifikan bagi ilmu material. Dengan cara ini, pekerjaan kami adalah membuat bahan yang tidak hanya karbon netral, tetapi juga karbon negatif. ”

Bahan ini tidak cukup kuat untuk konstruksi skala besar, tetapi aplikasi jangka pendek seperti mengisi celah atau untuk pelapisan penyembuhan sendiri dapat direalisasikan hanya dalam 1-2 tahun.

"Ilmu material tidak pernah menghasilkan hal seperti ini," kata Strano Berita MIT. "Bahan-bahan ini meniru beberapa aspek dari sesuatu yang hidup, meskipun itu tidak mereproduksi."