KENDARAAN listrik disebut-sebut sebagai masa depan transportasi tanpa emisi, tetapi mobil paling ramah lingkungan dapat ditenagai oleh sinar matahari.
Para peneliti telah menciptakan ‘daun buatan’ yang menggunakan sinar matahari untuk menyembunyikan air dan karbon dioksida menjadi bahan bakar beremisi rendah – etanol dan propanol.
Jika ini terdengar asing, daun buatan meniru fotosintesis, proses terkenal yang digunakan tumbuhan untuk menciptakan energinya .
Di laboratorium, para ahli merendam daun dalam air yang mengandung CO2 sebelum menyinarinya untuk memicu reaksi dan menciptakan bahan bakar hijau.
Namun di masa depan, mobil dapat dibuat dengan teknologi untuk mengambil sinar matahari, CO2 dan uap air di udara sekitar dan menghasilkan bahan bakar saat bepergian.
Teknologi tersebut dijelaskan dalam studi baru yang dipimpin oleh para peneliti University of Cambridge dan diterbitkan dalam jurnal Nature Energy, seperti dilansir di dailymail.com, Sabtu (20/5/2023).
“Sinar matahari menyinari daun buatan dan mendapatkan bahan bakar cair dari karbon dioksida dan air adalah bagian kimiawi yang menakjubkan,” kata penulis studi Dr Motiar Rahaman.
“Dalam pekerjaan ini, kami mengembangkan perangkat daun buatan untuk menghasilkan alkohol multikarbon dari CO2 dan air menggunakan sinar matahari sebagai satu-satunya sumber energi.”
Para peneliti membuat ‘daun buatan’ mereka dari berbagai lapisan termasuk tembaga, kaca, perak dan grafit.
Daun buatan mengandung penyerap cahaya – mirip dengan molekul pada tumbuhan yang memanen sinar matahari – yang dikombinasikan dengan katalis.
Katalis ini (yang mirip dengan klorofil, katalis untuk fotosintesis pada daun asli) terbuat dari dua unsur, tembaga dan paladium.
Di hadapan sinar matahari, katalis mengubah CO2 menjadi etanol dan propanol, dan air menjadi oksigen.
“Produk alkohol dapat diekstraksi dari media reaksi dan kemudian dapat digunakan di dalam mobil,” ujarnya.
Sementara teknologinya masih dalam skala laboratorium, para ilmuwan mengatakan ‘daun buatan’ mereka merupakan langkah penting dalam transisi dari bahan bakar fosil yang saat ini digunakan dalam mobil – yaitu minyak bumi.
Etanol sudah digunakan sebagai bahan bakar bersih di mobil dan umumnya terbuat dari biomassa seperti jagung atau tebu.
Ini disebut-sebut sebagai alternatif yang lebih ramah lingkungan untuk bensin, karena dibuat dari tanaman, bukan bahan bakar fosil.
Banyak mobil dan truk di jalan saat ini menggunakan bensin yang mengandung hingga 10 persen etanol (dijual di SPBU sebagai bahan bakar E10).
Namun, satu masalah adalah bahwa produksi etanol menghabiskan lahan pertanian yang dapat digunakan untuk menanam makanan.
Menurut Departemen Pertanian AS, hampir 45 persen jagung yang ditanam di AS digunakan untuk produksi etanol.
Dan semakin banyak permintaan akan etanol ramah lingkungan ini, semakin banyak lahan yang dibutuhkan.
Untungnya, teknologi tim Cambridge menawarkan metode produksi etanol alternatif.
Di masa depan, timbal dapat menjadi bagian dari peralatan mobil untuk menghasilkan bahan bakar bersih saat bepergian jika dapat mengekstraksi air dan CO2 dari udara sekitar saat terkena sinar matahari.
Namun, tim memperingatkan bahwa perangkat tersebut saat ini hanya merupakan bukti konsep dengan ‘efisiensi sederhana’.
“Meskipun masih ada pekerjaan yang harus dilakukan, kami telah menunjukkan kemampuan daun buatan ini,” kata penulis studi Profesor Erwin Reisner di Cambridge, yang memimpin penelitian tersebut.
“Sangat penting untuk menunjukkan bahwa kita dapat melampaui molekul paling sederhana dan membuat hal-hal yang berguna secara langsung saat kita beralih dari bahan bakar fosil.”
Kembali pada tahun 2019, tim Cambridge menjelaskan penggunaan teknologi daun buatan mereka untuk menghasilkan gas sintetis atau ‘syngas’ – campuran hidrogen dan karbon monoksida yang digunakan untuk menghasilkan bahan bakar, obat-obatan, plastik dan pupuk.
Namun kini, daun artifisial dapat langsung menghasilkan etanol dan propanol bersih tanpa perlu langkah perantara pembuatan syngas.
Terlebih lagi, etanol dan propanol merupakan bahan bakar ramah lingkungan yang memiliki densitas energi tinggi dan mudah disimpan atau diangkut.
“Biasanya, ketika Anda mencoba mengubah CO2 menjadi produk kimia lain menggunakan perangkat daun buatan, Anda hampir selalu mendapatkan karbon monoksida atau syngas,” kata Dr Rahaman.
“Tapi di sini, kami sudah bisa menghasilkan bahan bakar cair yang praktis hanya dengan menggunakan tenaga matahari.”
“Ini kemajuan menarik yang membuka jalan baru dalam pekerjaan kami.”
Para peneliti sekarang bekerja untuk meningkatkan peredam cahaya agar dapat menyerap sinar matahari dengan lebih baik serta katalis sehingga dapat mengubah lebih banyak sinar matahari menjadi bahan bakar.
Pekerjaan lebih lanjut juga akan diperlukan untuk membuat perangkat dapat diskalakan sehingga dapat menghasilkan bahan bakar dalam jumlah besar – meskipun tidak jelas berapa biayanya. (red)
