Kembali ke masa depan : Elektron panas menghasilkan karbon dioksida
Karbon dioksida di atmosfer (CO2) adalah pendorong utama pemanasan global, tetapi gas ini juga dapat berfungsi sebagai sumber daya yang berharga. Para peneliti di KAUST telah mengembangkan katalis yang efisien yang menggunakan energi cahaya untuk mengubah CO2 dan hidrogen menjadi metana (CH4). Ini melawan pelepasan CO2 saat metana dibakar sebagai bahan bakar.
Banyak peneliti di seluruh dunia sedang mencari cara untuk mengubah CO2 menjadi bahan kimia berbasis karbon yang berguna, tetapi upaya mereka telah dibatasi oleh efisiensi rendah yang membatasi potensi aplikasi skala besar.
"Pendekatan kami didasarkan pada kombinasi sinergis cahaya dan panas, yang dikenal sebagai efek fototermal," kata postdoc Diego Mateo. Ia menjelaskan bahwa panas dihasilkan oleh interaksi cahaya dengan katalis, sehingga kedua bentuk energi tersebut berasal dari cahaya yang diserap.
Beberapa pendekatan industri lainnya memerlukan pemanasan dari sumber eksternal untuk mencapai suhu setinggi 500 derajat Celcius. Penelitian KAUST menunjukkan bahwa reaksi dapat dicapai hanya dengan menggunakan efek fototermal siang hari.
Katalis dibangun dari nanopartikel nikel di atas lapisan barium titanat. Ia menangkap cahaya dengan cara yang menendang elektron menjadi keadaan energi tinggi, yang dikenal sebagai "elektron panas." Elektron ini kemudian memulai reaksi kimia yang mengirim CO2 kembali menjadi metana. Dalam kondisi optimal, katalis menghasilkan metana dengan selektivitas hampir 100% dan dengan efisiensi yang mengesankan.
Keuntungan utama adalah jangkauan luas spektrum cahaya yang dimanfaatkan, termasuk semua panjang gelombang yang terlihat, selain sinar ultraviolet yang dibatasi oleh banyak katalis. Ini sangat penting karena sinar ultraviolet hanya terdiri dari 4 hingga 5% energi yang tersedia di bawah sinar matahari.
"Kami sangat yakin bahwa strategi kami, dalam kombinasi dengan teknik penangkapan CO2 lain yang ada, dapat menjadi cara yang berkelanjutan untuk mengubah gas rumah kaca yang berbahaya ini menjadi bahan bakar yang berharga," kata Mateo.
Bahan bakar apa pun yang terbuat dari CO2 akan tetap melepaskan gas tersebut saat dibakar, tetapi CO2 dapat berulang kali didaur ulang dari atmosfer menjadi bahan bakar dan kembali lagi, daripada dilepaskan secara terus-menerus dengan membakar bahan bakar fosil.
Para peneliti juga ingin memperluas penerapan pendekatan mereka. "Salah satu strategi untuk penelitian masa depan kami adalah bergerak menuju produksi bahan kimia berharga lainnya, seperti metanol," kata Jorge Gascon, yang memimpin tim peneliti. Para peneliti juga melihat potensi penggunaan energi cahaya untuk menggerakkan produksi bahan kimia yang tidak mengandung karbon, seperti amonia (NH3).
