Karbon dioksida merupakan senyawa kimia yang tediri dari satu atom karbon dan dua atom oksigen dengan rumus senyawa CO2, gas CO2 terdapat di atmofsir bumi dengan konsentrasi rendah dan bertindak sebagai gas rumah kaca. Tim peneliti dari U.S. Departement of Energy’s (DOE) Argonne National Laboratory yang bekerja sama dengan Northern Illinois University telah menemukan metode elektrolisis baru yang mengubah karbon dioksida (CO2) dan air menjadi etanol dengan efisiensi energi yang sangat tinggi, serta selektivitas tinggi untuk produk akhir yang dihasilkan, dan dengan biaya yang murah. Etanol (CH3CH2OH) merupakan senyawa kimia yang memiliki sifat fisik berupa cairan yang bening dan mudah terbakar. Pada bidang industri, etanol memiliki peran yang penting sebagai pelarut, dalam sintesis bahan kimia organik lainnya, dan sebagai bahan adiktif untuk bensin (membentuk campuran yang dikenal sebagai gasohol). Selain itu, etanol seringkali digunakan sebagai bahan di berbagai kosmetik dan produk kecantikan.
“Proses yang dihasilkan dari katalis kami akan berkontribusi pada ekonomi karbon sirkular, yang memerlukan penggunaan kembali karbon dioksida,” ujar Di-Jia Liu, Senior di Argonne’s Chemical Sciences and Engineering division and a UChicago CASE scientist in the Pritzker School of Molecular Engineering, University of Chicago.
Proses ini akan dilakukan dengan mengubah secara elektrokimia CO2 yang dihasilkan dari proses industri, seperti pembangkit listrik berbahan bakar fosil atau pabrik fermentasi alkohol, menjadi etanol, yang merupakan komoditas terbesar yang berharga. Dengan reaksi elektrokimia, katalis memecah CO2 dan molekul air dan secara selektif menyusun kembali molekul yang dipecah menjadi etanol dengan dialiri arus listrik. Selektivitas yang dihasilkan dari proses ini didapatkan nilai sebesar 90%, jauh lebih tinggi dibandingkan dengan proses dengan metode lainnya. Terlebih lagi, katalis dapat bereaksi dengan stabil pada proses operasi yang panjang pada tegangan rendah.
“Dengan penelitian ini, kita telah menemukan mekanisme katalis baru untuk mengkonversi karbon dioksida dan air menjadi ethanol” ucap Tao Xu, professor physical chemistry and nanotechnology from Northern Illinois University. “Mekanisme tersebut juga harus memberikan dasar untuk pengembangan elektrokatalis yang sangat efisien untuk mengubah karbon dioksida menjadi sejumlah besar bahan kimia yang memiliki nilai.”
Karena CO2 merupakan senyawa yang stabil, mengubahnya menjadi molekul yang berbeda biasanya membutuhkan banyak energi dan mahal. Bagaimanapun, menurut Liu “Kami dapat menggabungkan proses elektrokimia dari proses konversi CO2 ke etanol menggunakan katalis kami ke arus listrik dan memanfaatkan listrik berbiaya rendah yang tersedia dari sumber terbarukan seperti matahari dan angin selama jam sibuk.” Karena proses ini dapat dijalankan dengan kondisi suhu dan tekanan rendah, dengan begitu proses dapat berjalan dan dihentikan dengan cepat sebagai respon terhadap pasokan listrik terbarukan yang terputus-putus.
Sumber :
Haiping Xu, Dominic Rebollar, Haiying He, Lina Chong, Yuzi Liu, Cong Liu, Cheng-Jun Sun, Tao Li, John V. Muntean, Randall E. Winans, Di-Jia Liu, Tao Xu. Highly selective electrocatalytic CO2 reduction to ethanol by metallic clusters dynamically formed from atomically dispersed copper. Nature Energy, 2020; DOI: 10.1038/s41560-020-0666-x
https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Ethanol