Konversi Karbon Dioksida Menjadi Senyawa Hidrokarbon dengan Nanokatalis

Tidak dapat dipungkiri bahwa penggunaan bahan bakar fosil yang semakin tinggi dekade ini telah membawa beberapa dampak yang cukup buruk bagi lingkungan global, seperti terjadinya pemanasan global.

Penggunaan bahan bakar fosil seperti minyak bumi dan berbagai produk olahannya, gas alam, dan batubara yang sebagian besar terdiri atas senyawa hidrokarbon (suatu kelompok senyawa kimia yang terdiri atas unsur karbon dan hidrogen) menghasilkan polusi karbon dioksida yang semakin tidak terkontrol. Gas karbon dioksida merupakan penyumbang utama gas rumah kaca yang menyebabkan terjadinya pemanasan global di bumi ini. Selain membawa dampak buruk karena menyebabkan polusi karbon dioksida, bahan bakar fosil merupakan sumber energi yang tidak dapat diperbarui dan akan segera habis dalam waktu dekat.

Untuk menjawab tantangan itulah,  S. Tajammul Hussain dan M. Hasib-ur-Rahman, dua orang peneliti dari Quaid-i-Azam University, Islamabad, Pakistan telah berhasil menemukan suatu formula nanokatalis yang mampu mengkonversi karbon dioksida dan uap air menjadi senyawa hidrokarbon, yaitu etanol dan propuna. Seperti pada hasil studi mereka yang telah dipublikasikan pada Journal of Nano System & Technology, kedua peneliti tersebut telah berhasil mengkonversi campuran gas karbon dioksida dan uap air menjadi metanol dan propuna dengan menggunakan nanokatalis dari paduan metal rutenium (Ru), mangaan (Mn), dan nikel (Ni) yang dialiasikan ke dalam katalis pendukung titanium (IV) oksida. Pengertian nanokatalis itu sendiri adalah suatu zat kimia yang mampu mempercepat proses terjadinya reaksi tanpa ikut bereaksi dengan ukuran sepermiliar meter, suatu ukuran yang amat kecil.

Penemuan mutakhir ini cukup fenomenal mengingat para ilmuwan di seluruh dunia tengah mencari metode alternatif untuk mensintesis hidrokarbon rantai panjang dari sumber hidrokarbon rantai pendek atau tunggal seperti halnya karbon dioksida. Sintesis konversi ini memang belum dapat dikatakan ekonomis dikarenakan persentase konversi tertinggi dicapai pada suhu 450°C dengan hasil 36% etanol dan 41% propuna. Mekanisme konversi ini pun terbilang cukup rumit karena seluruh spesi logam dalam nanokatalis tersebut memiliki peranan tersendiri dalam reaksi konversi ini.

Hasil konversi yang didapat memang bukan merupakan hidrokarbon rantai panjang seperti yang terdapat pada bensin, tetapi riset ini merupakan langkah awal yang baik untuk menemukan metode terbaru mengubah polusi karbon dioksida menjadi sumber energi hidrokarbon. Meskipun hasil penelitian ini terbilang kurang ekonomis untuk diproyeksikan pada skala besar, namun sangat diharapkan penelitian-penelitian selanjutnya dapat diaplikasikan secara global untuk menjawab dua tantangan besar berikut: mengurangi jumlah polutan karbon dioksida agar dampak pemanasan global berkurang dan mensintesis kembali sumber energi utama manusia saat ini, yaitu hidrokarbon.

Sumber :

  Hussain, S. Tajammul & M. Hasib-ur-Rahman. 2009. Nano Catalyst for CO₂ Conversion to Hydrocarbon. Journal of Nano System & Technology Vol.1 No.1 JNST.2009.004.

  Ghifari, Abi Sofyan. 2010. Konversi Carb Gas Menjadi Etanol dan Propuna Menggunakan Nanokatalis Trimetalik Berbasis Logam Ru:Mn:Ni/TiO₂. Olimpiade Sains Nasional Perguruan Tinggi Seluruh Indonesia (OSN-PTI) 2010.

Read more...

Peran Material Organik Alamiah Terlarut dalam Siklus Merkuri

Alam memiliki suatu hubungan reaksi yang sulit dijelaskan dengan merkuri atau raksa. Tetapi para peneliti dari Department of Energy's Oak Ridge National Laboratory telah berhasil membuat suatu penemuan yang dapat menjelaskan hubungan yang aneh ini.

Ketika para ilmuwan telah mengetahui bahwa beberapa mikroba di lingkungan perairan dapat menghasilkan metilmerkuri, suatu bentuk senyawa organomerkuri yang lebih beracun dibanding merkuri itu sendiri yang terakumulasi dalam tubuh ikan, mereka juga mengetahui bahwa alam dan beberapa spesies bakteri lainnya dapat mengubah metilmerkuri ke dalam bentuk yang kurang toksik. Hal yang kurang mereka pahami sepenuhnya adalah bahwa mekanisme transformasi ini terjadi pada keadaan lingkungan yang anoksik atau kurang oksigen.

“Hingga saat ini, reaksi antara merkuri murni dengan material organik terlarut telah dipelajari dalam kondisi lingkungan anoksik,” kata Baohua Gu dari Environmental Sciences Division Department of Energy's Oak Ridge National Laboratory.

 

Pada sebuah jurnal yang dipublikasikan pada Proceedings of the National Academy of Sciences, sebuah tim riset yang dipimpin oleh Gu melaporkan bahwa senyawa yang dilepaskan oleh material organik akuatik telah mempengaruhi terjadinya siklus merkuri di lingkungan perairan tersebut. Konsentrasi yang rendah dari senyawa ini dapat mengurangi merkuri, tetapi seiring dengan bertambahnya konsentrasi senyawa tersebut reaksi yang terjadi semakin terhambat. Dari fakta ini didapat suatu kesimpulan bahwa senyawa yang dihasilkan dari reaksi tersebut bertindak sebagai inhibitor bagi reaksi selanjutnya. Para peneliti ini melakukan eksperimen mereka dengan menyesuaikan kondisi eksperimen dengan kondisi sesungguhnya di alam.  

“Studi ini mendemonstrasikan bahwa pada sedimen dan lingkungan air yang anoksik, materi organik tidak hanya mampu untuk mengurangi merkuri, tetapi juga dapat mengikat merkuri,” kata Liyuan Liang, co-author jurnal ini. “Pengikatan ini juga menyebabkan merkuri kurang tersedia bagi mikroorganisme untuk membentuk metilmerkuri.”

Para penulis juga menginformasikan bahwa dalam jurnal ini ditawarkan suatu mekanisme yang dapat membantu menjelaskan interaksi antara material organik dengan merkuri di dalam lingkungan akuatik yang terlihat cukup kontradiktif.

Gu dan Liang berharap pengetahuan terbaru ini dapat memainkan peranan penting dalam membantu untuk memahami terjadinya siklus merkuri di lingkungan akuatik dan sedimen serta dapat membantu menginformasikan pengambilan kebijakan berkaitan dengan penanganan pencemaran merkuri di berbagai negara.

“Tujuan jangka panjang kami adalah untuk memahami mekanisme pengontrolan metilmerkuri di lingkungan,” kata Liang. “Pemahaman ini dapat menuntun kita kepada cara untuk mengurangi tingkat keracunan merkuri pada tubuh ikan karena ini merupakan permasalahan global yang cukup signifikan dampaknya.”

Merkuri tersebar di banyak tempat di dunia yang utamanya diakibatkan oleh pembakaran batubara, proses industri, dan kejadian alam seperti erupsi gunung berapi. Berbagai macam bentuk merkuri ditemukan dalam sedimen dan perairan.

Penelitian semacam ini diuntungkan oleh kecanggihan laboratorium geokimia dan mikrobiologi, pemodelan komputasional dan simulasi, sumber neutron berkelas dunia, serta sistem komputer yang berperforma tinggi yang dimiliki oleh Oak Ridge National Laboratory.

Sumber: Diterjemahkan bebas dari

DOE/Oak Ridge National Laboratory. "Natural dissolved organic matter plays dual role in cycling of mercury." ScienceDaily 13 January 2011. 20 January 2011 /releases/2011/01/110112160958.htm>. Dengan beberapa perubahan

Read more...

Mengubah Polusi Panas Menjadi Energi Listrik

Peneliti dari Northwestern University telah menemukan suatu material yang dapat memanfaatkan polusi panas yang dihasilkan dari mesin kalor untuk menghasilkan listrik. Para peneliti tersebut menempatkan nanokristal garam batu (stronsium tellurida, SrTe) ke dalam timbal tellurida (PbTe). Material ini telah terbukti dapat mengkonversi kalor yang dihasilkan sistem pembuangan kendaraan (knalpot), mesin-mesin dan alat-alat industri yang menghasilkan kalor, hingga cahaya matahari dengan efisiensi yang jauh lebih tinggi dibanding penemuan-penemuan serupa sebelumnya.

Paduan material ini menunjukkan karakteristik termoelektrik yang cukup tinggi dan dapat mengubah 14% dari polusi kalor menjadi listrik, tanpa perlu sistem turbin maupun generator. Kimiawan, fisikawan, dan ilmuwan material dari Northwestern University berkolaborasi untuk mengembangkan material dengan kemampuan luar biasa ini. Hasil studi mereka telah dipublikasikan dalam jurnal Nature Chemistry.

“Hal ini telah diketahui selama 100 tahun belakangan, bahwa semikonduktor memiliki karakteristik dapat mengubah panas menjadi listrik secara langsung,” jelas Mercouri Kanatzidis, seorang Professor Kimia di The Weinberg College of Arts and Sciences. “Untuk membuat proses ini menjadi suatu proses yang efisien, yang dibutuhkan hanyalah material yang tepat. Dan kami telah menemukan resep atau sistem untuk membuat material dengan karakter tersebut.”

Mercouri Kanatzidis, co-author dari studi ini bersama dengan tim risetnya mendispersikan nanokristal garam batu stronsium tellurida, SrTe ke dalam material timbal (II) tellurida, PbTe. Percobaan sebelumnya pada penyertaan material berskala nano ke dalam material bulk telah meningkatkan efisiensi konversi kalor menjadi energi listrik dari material timbal (II) tellurida. Tetapi penyertaan material nano ke dalamnya juga meningkatkan jumlah penyebaran elektron, sehingga secara keseluruhan konduktivitas material ini berkurang. Pada studi ini, tim riset dari Northwestern menawarkan suatu model penggunaan material nano pada timbal (II) tellurida untuk menekan penyebaran elektron dan meningkatkan persentase konversi kalor menjadi energi listrik dari material ini.

“Kami dapat menggunakan material ini dengan menghubungkannya dengan peralatan yang cukup murah dengan beberapa kabel listrik dan dapat langsung digunakan, misalnya untuk menyalakan bola lampu,” terang Vinayak Dravid, Professor Ilmu Material dan Teknik di Northwestern's McCormick School of Engineering and Applied Science dan juga merupakan co-author dari publikasi ilmiah ini. “Perangkat ini dapat membuat bola lampu menjadi lebih efisien dengan memanfaatkan polusi kalor yang dihasilkan dan mengubahnya menjadi energi yang lebih berguna seperti energi listrik, dengan persentase konversinya sekitar 10 hingga 15 persen.

Industri otomotif, kimia, batu bata, kaca, maupun jenis industri lainnya yang banyak membuang panas dalam proses produksinya dapat membuat sistem produksinya lebih efisien dengan menggunakan terobosan ilmiah ini dan dapat menuai keuntungan lebih, kata Kanatzidis yang juga mengadakan perjanjian kerjasama dengan Argonne National Laboratory.

“Krisis energi dan lingkungan adalah dua alasan utama ditemukannya terobosan ilmiah ini, tetapi ini tentu hanyalah permulaan,” kata Dravid. “Tipe struktur material seperti ini dapat saja menimbulkan dampak lain bagi komunitas sains yang tidak kami duga sebelumnya, mungkin saja di bidang mekanik seperti untuk menguatkan dan meningkatkan kinerja sistem mesin. Saya berharap, bidang lainnya dapat mengaplikasikan terobosan ilmiah ini dan menggunakannya untuk kebaikan.”

Sumber:

Northwestern University. "Breakthrough in converting heat waste to electricity: Automotive, chemical, brick and glass industries could benefit from discovery." ScienceDaily 18 January 2011. 19 January 2011 /releases/2011/01/110118143228.htm>. Dengan beberapa perubahan 

Read more...

Get Ready for The Next Term!!!

Tanpa terasa kuliah yang saya jalani telah memasuki semester keempat... Satu setengah tahun telah berlalu, sangat banyak hal yang telah saya lewati. Beberapa diantaranya cukup baik, sedangkan lainnya masih dirasakan kurang. Tahun 2010, merupakan salah satu tahun terbaik yang pernah saya alami.. Betapa tidak, di tahun inilah saya merasakan bahwa tahun 2010 adalah "tahun kemenangan" bagi saya. Saya berhasil memenangkan beberapa lomba yang saya ikuti, dan dari kemenangan tersebut berkah yang dihasilkan sungguh tidak pernah terbayang sebelumnya. Cita-cita dan keinginan saya yang sebelumnya belum pernah terwujud akhirnya tercapai pada tahun tersebut. Tidak ada kata-kata lain ketika saya mengingat kebaikan yang terjadi di tahun lalu, selain "Alhamdulillahirabbilalamin, segala puja dan puji bagi Allah SWT Tuhan semesta alam.".

Tentu sangat banyak pengalaman yang saya dapat dari berbagai peristiwa di tahun 2010. Saya sadar bahwa ilmu, kemampuan, dan semangat yang saya miliki masih sangatlah jauh dari kata-kata jenius! hebat! luar biasa! Namun dari hal itulah saya menyadari bahwa penting bagi kita untuk berusaha sekuat tenaga, mengerahkan seluruh potensi yang kita miliki demi mencapai sesuatu yang disebut: cita-cita! Inilah yang saya lakukan selama mengikuti lomba-lomba tersebut, demi menggapai impian dan cita-cita yang sebelumnya sudah saya tanamkan dalam diri dan pikiran ini. Pertolongan dari Allah SWT sungguh tidak bisa dipungkiri dan merupakan penentu keberhasilan saya dalam peristiwa tersebut. Dan seperti janji Allah, Dia akan mengabulkan apa yang diminta oleh hamba-Nya, cepat atau lambat. Allah Maha Pemberi, Allah Tempat Bergantung.

Semoga di tahun 2011 ini, tahun dimana saya memasuki semester baru di perkuliahan ini menjadi lebih baik bagi saya dan bagi orang-orang di sekitar saya untuk memacu diri menjadi hamba Allah yang lebih beriman, bertaqwa, baik, santun, cerdas, dan bermanfaat bagi sesama. Semoga saya selalu dianugerahi semangat oleh Allah SWT untuk menuntut ilmu dan meraih cita-cita yang saya impikan. Amin ya robbal alamin.....

Read more...

Resin Sintetik Biodegradable

   Dewasa ini, resin sintetik dibuat dari bahan-bahan fosil seperti halnya minyak bumi. Resin sintetik ini relatif tidak dapat terurai secara alami (non-biodegradable) dan hanya dapat dibakar dengan tindakan pencegahan yang ketat serta dapat menghasilkan zat toksik bergantung kepada jenis monomernya. Polimer sintetik yang berasal dari bahan fosil ini telah lama menjadi permasalahan lingkungan, karena sifatnya yang relatif tidak dapat diurai secara alami sehingga menimbulkan berbagai dampak buruk terhadap lingkungan. Permasalahan ini memerlukan suatu inovasi untuk mengganti penggunaan polimer sintetik yang tak terurai dengan jenis polimer yang mudah diurai secara alami.

   Untuk menjawab tantangan itulah, Prof. Gadi Rothenberg and Dr. Albert Alberts dari University of Amsterdam (UvA) telah menemukan jenis resin termoset (termoset merupakan jenis resin polimer yang tidak melunak ketika dipanaskan) yang terbuat dari bahan terbarukan yang sepenuhnya dapat didegradasi secara alami, tidak beracun, dan tidak berbahaya bagi manusia maupun lingkungan.

   Kebanyakan produk plastik untuk keperluan rumah tangga maupun konstruksi terdiri atas jaringan tiga dimensi dari polimer yang saling berhubungan silang (crossed link). Jenis polimer dengan karakteristik seperti ini merupakan jenis polimer termosetting. Suatu contoh yang klasik adalah resin Bakelite yang diproduksi dari reaksi antara fenol dengan formaldehida. Resin sintesis lainnya seperti resin urea/formaldehida digunakan secara luas pada konstruksi industri seperti pada lembaran berdensitas sedang (Medium Density Overlay/MDO), sebagai campuran beton dan tripleks.

   Dengan memilih material mentah dan kondisi proses yang tepat untuk reaksi hubung-silang (cross-linking) polimer, kimiawan yang tergabung dalam grup riset UvA's Heterogeneous Catalysis and Sustainable Chemistry telah berhasil membuat bioplastik yang bervariasi mulai dari material plastik keras hingga lembaran tipis yang fleksibel. Semua bioplastik yang berhasil dibuat tidak beracun, tidak berbahaya untuk digunakan manusia, dan dapat terdegradasi secara alami. Proses pembuatannya tidak menggunakan bahan-bahan yang beracun, dan ketika dibakar bioplastik ini juga tidak menghasilkan bahan-bahan yang berbahaya. Material yang digunakan sebagai bahan bioplastik ini juga telah tersedia di pasar dunia dengan harga yang kompetitif.

   Plastik jenis baru ini dapat menggantikan posisi poliuretan dan polistirena dalam industri konstruksi dan pengemasan makanan. Bioplastik ini juga dapat digunakan untuk menggantikan kegunaan epoksi resin yang biasa digunakan sebagai panel. Riset selanjutnya akan lebih difokuskan pada aplikasi terbaru dan produksi skala besar dari bioplastik ini.

Sumber:

Universiteit van Amsterdam (UVA). "Chemists develop fully biodegradable and recyclable synthetic resin." ScienceDaily 13 January 2011. 18 January 2011 .

Sumber gambar: http://www.sciencedaily.com/images/2011/01/110113082625-large.jpg

 

Read more...