Teknik baru oleh para ilmuwan NUS untuk mengubah limbah karbon dioksida menjadi bahan kimia bernilai tinggi mencapai pengurangan biaya sekitar 30%, Berita Bisnis

Cara hemat energi dan hemat biaya untuk mengubah gas rumah kaca menjadi berbagai bahan baku kimia

SINGAPURA, 14 Mei 2024 /PRNewswire/ — Mengatasi tantangan mendesak yang ditimbulkan oleh meningkatnya emisi karbon dioksida (CO2) dan dampaknya terhadap perubahan iklim, para peneliti dari National University of Singapore (NUS) telah mengembangkan teknik baru yang secara signifikan memajukan konversi limbah karbon dioksida (CO2) menjadi bahan kimia dan bahan bakar bernilai tambah.

Dipimpin oleh Asisten Profesor LUM Yanwei dari Departemen Teknik Kimia dan Biomolekuler di bawah NUS College of Design and Engineering, inovasi tim peneliti memungkinkan konversi langsung CO2 dari gas buang yang diolah, produk sampingan umum dari proses industri, menjadi produk multi-karbon (C2+) bernilai tinggi seperti etilena dan etanol, bahan baku penting untuk produksi berbagai senyawa sehari-hari seperti plastik, polimer dan deterjen.

Kemajuan ini tidak hanya menghindari kebutuhan akan CO2 dengan kemurnian tinggi tetapi juga secara efisien menggunakan kembali produk limbah yang lazim, menandai langkah menuju penutupan siklus karbon dan mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil.

Menggabungkan desain katalis dengan pemilihan elektrolit

Penangkapan, pemanfaatan, dan penyimpanan karbon adalah proses mendasar menuju masa depan yang berkelanjutan, dengan mengandalkan serangkaian teknologi di antaranya pengurangan elektrokimia CO2 sangat penting. Proses, yang mengubah CO2 menjadi berbagai bahan baku berharga untuk bahan kimia dan bahan bakar, secara tradisional menuntut CO2 dengan kemurnian tinggi, yang menyebabkan biaya yang signifikan karena pemurnian senyawa yang intensif energi dari sumber seperti gas buang. Selain itu, keberadaan kotoran oksigen dalam gas buang menghasilkan reaksi samping yang tidak diinginkan, yang secara signifikan mengurangi efisiensi proses reduksi CO2.

Tim Asst Prof Lum bertujuan untuk menghindari tantangan ini dengan mengintegrasikan desain katalis dengan pemilihan elektrolit. Dalam studi terbaru mereka yang diterbitkan dalam jurnal ilmiah bergengsi Nature Communications pada 26 Februari 2024, para peneliti pertama kali memperkenalkan metode baru untuk merancang katalis dengan efisiensi yang sangat ditingkatkan untuk konversi elektrokimia CO2. Dengan menggunakan pendekatan ini, mereka merancang katalis nikel dengan kinerja luar biasa untuk pengurangan CO2, mencapai tingkat efisiensi yang mengesankan melebihi 99 persen.

Dalam studi lain yang dibangun di atas yang disebutkan di atas, tim NUS merancang sistem komposit dengan secara berurutan melapisi katalis nikel ini ke permukaan tembaga. “Kami menemukan bahwa mengintegrasikan elektrolit asam dengan sistem komposit ini secara signifikan menekan reaksi samping yang tidak diinginkan dari kotoran oksigen dalam gas buang,” jelas Asst Prof Lum. Secara mengesankan, sistem ini menunjukkan kinerja yang sebanding dengan sistem yang memanfaatkan CO2 murni sebagai bahan baku. Studi kedua diterbitkan dalam jurnal yang sama pada 9 Februari 2024.

Asst Prof Lum menyoroti dampak ekonomi potensial dari penelitian mereka, “Biaya pemurnian CO2 dapat berjumlah sekitar USD 70 hingga 100 per ton, yang dapat merupakan sekitar 30 persen dari biaya yang terlibat dalam mengubah CO2 menjadi bahan baku seperti etilen melalui cara elektrokimia.”

“Teknik baru kami menunjukkan jalur potensial untuk pengembangan elektroliser yang efisien untuk konversi langsung CO2 dalam gas buang, menggunakan strategi desain elektrolit dan katalis yang sederhana namun efektif untuk memajukan solusi keberlanjutan terintegrasi,” tambah Asst Prof Lum.

Peningkatan skala untuk aplikasi skala besar

Implikasi potensial dari penelitian ini melampaui produksi etilen dan etanol. Dengan menyesuaikan sistem katalis, teknik para peneliti dapat diterapkan untuk mensintesis bahan kimia berharga lainnya, seperti asetat dan propanol yang digunakan dalam produksi produk sehari-hari seperti perekat dan desinfektan masing-masing. Fleksibilitas ini menawarkan platform yang luas untuk mengubah limbah CO2 menjadi beragam bahan kimia, menggarisbawahi kemampuan beradaptasi teknik untuk kebutuhan industri yang berbeda.

“Kami melihat minat yang kuat dari industri dan saat ini sedang dalam pembicaraan dengan beberapa perusahaan untuk lebih memajukan penelitian ini,” kata Asst Prof Lum. “Tujuan kami adalah untuk meningkatkan efisiensi energi dan skalabilitas sistem kami, bergerak melampaui eksperimen skala laboratorium menuju pengembangan reaktor prototipe yang dapat diterapkan dalam pengaturan industri.”