29.2 C
Jakarta

MOF-525 Mampu Menangkap dan Mengubah CO2 Menjadi Bahan Kimia Bermanfaat

Published:

Oleh

Para peneliti telah membuat kemajuan yang signifikan dalam penerapan praktis bahan baru yang dikenal sebagai MOF-525, anggota dari keluarga kerangka logam-organik, yang menunjukkan potensi besar dalam teknologi penangkapan dan konversi karbon. Tim ini telah mengembangkan proses manufaktur terukur menggunakan teknik solution shearing yang memungkinkan MOF-525 diterapkan di area yang luas, sehingga meningkatkan efektivitasnya dalam menangkap dan mengubah karbon dioksida menjadi bahan kimia yang bernilai komersial. Kredit: SciTechDaily.com

Para peneliti di Universitas Virginia telah mengembangkan metode terukur untuk membuat MOF-525, bahan yang secara efektif dapat menangkap dan mengubah karbon dioksida menjadi bahan kimia yang berguna. Terobosan ini menawarkan solusi praktis untuk aplikasi skala besar dalam penangkapan dan konversi karbon, serta memberikan manfaat lingkungan dan energi yang signifikan.

Para ilmuwan telah menemukan cara untuk mengambil bahan ajaib, bahan yang mampu mengekstraksi nilai dari karbon dioksida yang ditangkap, dan melakukan hal yang tidak dapat dilakukan oleh orang lain: membuatnya praktis untuk dibuat agar dapat digunakan dalam skala besar. Para peneliti di Fakultas Teknik dan Sains Terapan Universitas Virginia melakukan penelitian yang dipublikasikan di Bahan & Antarmuka Terapan ACS.

Terobosan dari kelompok laboratorium asisten profesor teknik kimia Gaurav “Gino” Giri berdampak pada pembersihan gas rumah kaca, yang merupakan kontributor utama dilema perubahan iklim. Hal ini juga dapat membantu memenuhi kebutuhan energi dunia.

Kekuatan MOF-525

Zat yang disebut MOF-525 ini termasuk dalam kelas bahan yang disebut kerangka logam-organik.

“Jika kamu bisa membuat ini Kementerian Keuangan mencakup area yang luas, maka aplikasi baru menjadi mungkin, seperti membuat membran untuk penangkapan karbon dan konversi elektrokatalitik, semuanya dalam satu sistem,” kata Giri.

Konversi elektrokatalitik menciptakan jembatan dari sumber energi terbarukan ke sintesis kimia langsung, sehingga menghilangkan pembakaran bahan bakar fosil penghasil karbon dioksida.

Asisten profesor teknik kimia Gaurav Giri. Kredit: Tom Cogill

Memajukan Solusi Penangkapan Karbon

Apa yang membuat Kementerian Keuangan memiliki kekuatan super adalah struktur kristalnya yang sangat berpori – jaringan 3D dalam hitungan menit skala nano rongga yang menciptakan luas permukaan internal yang luas dan bertindak seperti spons — yang dapat dirancang untuk menjebak segala jenis senyawa kimia.

Kelompok Giri beralasan bahwa memulai dengan teknik sintesis yang dapat diskalakan – solution shearing – akan meningkatkan peluang mereka. Mereka telah berhasil menerapkan MOF yang lebih sederhana.

Dalam proses Giri, komponen MOF dicampur dalam larutan, dan kemudian disebarkan ke seluruh substrat dengan pisau geser. Saat larutan menguap, ikatan kimia membentuk MOF sebagai lapisan tipis pada substrat. Penerapan MOF-525 dengan cara ini menghasilkan membran lengkap untuk perangkap dan konversi karbon.

Peningkatan untuk Dampak yang Lebih Besar

“Semakin besar membrannya, semakin luas permukaan yang Anda miliki untuk reaksi, dan semakin banyak produk yang bisa Anda peroleh,” kata Pangeran Verma, seorang Ph.D. lulus dari lab Giri. “Dengan proses ini, Anda dapat meningkatkan lebar bilah geser ke ukuran apa pun yang Anda perlukan.”

Tim ini menargetkan konversi CO2 untuk mendemonstrasikan pendekatan solution shearing mereka karena penangkapan karbon banyak digunakan untuk mengurangi emisi industri atau menghilangkannya dari atmosfer — namun dengan biaya yang harus dibayar oleh operator dengan laba atas investasi yang minimal: Karbon dioksida memiliki nilai komersial yang kecil dan paling banyak digunakan. sering kali disimpan tanpa batas waktu di bawah tanah.

Namun, dengan masukan energi minimal, menggunakan listrik untuk mengkatalisis reaksi, MOF-525 dapat menghilangkan oksigen atom untuk membuat karbon monoksida — bahan kimia yang berharga untuk pembuatan bahan bakar, obat-obatan, dan produk lainnya.

Komitmen UVA terhadap Energi Hijau

Proses percepatan reaksi melalui katalisis, khususnya elektrokatalisis, yang mengkonsumsi energi lebih sedikit dibandingkan reaksi yang digerakkan oleh panas atau tekanan, sangat penting bagi masa depan energi ramah lingkungan — sedemikian rupa sehingga UVA menginvestasikan $60 juta dalam studi katalisis sebagai bagian dari Investasi Tantangan Besar UVA .

Untuk keahliannya itu, Giri berkolaborasi dengan associate professor kimia UVA Charles W. Machan.

“Bahan-bahan dari laboratorium Gino membantu kita memahami cara mengaktifkan teknologi baru yang terukur untuk penangkapan dan konversi, yang kita perlukan untuk mengatasi tantangan lingkungan yang ditimbulkan oleh konsentrasi karbon dioksida di atmosfer dan laju emisi saat ini,” kata Machan. .

Para peneliti mempublikasikan temuan mereka di jurnal American Chemical Society Bahan dan Antarmuka Terapan.

Referensi: “Solusi Geser Kerangka Logam-Organik Berbasis Zirkonium (Zr) Film Tipis NU-901 dan MOF-525 untuk Aplikasi Reduksi Elektrokatalitik” oleh Prince K. Verma, Connor A. Koellner, Hailey Hall, Meagan R. Phister, Kevin H. Stone, Asa W. Nichols, Ankit Dhakal, Earl Ashcraft, Charles W. Machan dan Gaurav Giri, 13 November 2023, Bahan & Antarmuka Terapan ACS.
DOI: 10.1021/acsami.3c12011

Juga berkontribusi dalam pekerjaan ini adalah Connor A. Koellner, Hailey Hall, Meagan R. Phister, Kevin H. Stone, Asa W. Nichols, Ankit Dhakal dan Earl Ashcraft.

Penelitian ini didukung oleh UVA Environmental Institute; Departemen Energi AS, Kantor Ilmu Pengetahuan, Kantor Ilmu Energi Dasar, Program Ilmu Katalisis; Fasilitas Karakterisasi Bahan Skala Nano di UVA; dan Sumber Cahaya Radiasi Sinkronisasi Stanford, Laboratorium Akselerator Nasional SLAC.

Related articles

Recent articles

spot_img