Para peneliti dari Universitas Cambridge dan Universitas California, Berkeley, telah mengembangkan daun buatan yang memanfaatkan sinar matahari untuk mengubah karbon dioksida menjadi hidrokarbon bernilai tinggi, mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil. Perangkat ini menggabungkan sel surya berbasis perovskit dengan katalis tembaga berbentuk “bunga nano,” memungkinkan produksi etana dan etilena—senyawa penting untuk bahan bakar, bahan kimia, dan plastik. Kredit: Universitas Cambridge

Para ilmuwan telah menciptakan daun buatan yang mampu menggunakan energi matahari untuk mengubah CO₂ menjadi hidrokarbon, menawarkan alternatif berkelanjutan bagi bahan bakar fosil.

Bunga nano tembaga telah dipasang pada daun buatan untuk menghasilkan bahan bakar bersih dan bahan kimia penting yang menjadi dasar industri energi dan manufaktur modern.

Para peneliti dari Universitas Cambridge dan Universitas California, Berkeley, telah menemukan metode praktis untuk menghasilkan hidrokarbon—molekul yang terdiri dari karbon dan hidrogen—hanya dengan menggunakan sinar matahari.

Perangkat ini mengintegrasikan daun buatan penyerap cahaya yang terbuat dari perovskit, bahan sel surya berdaya tinggi, dengan katalis bunga nano tembaga untuk mengonversi karbon dioksida menjadi molekul bernilai tinggi. Tidak seperti kebanyakan katalis logam yang hanya dapat mengubah CO₂ menjadi molekul karbon tunggal, bunga tembaga memungkinkan produksi hidrokarbon yang lebih kompleks dengan dua atom karbon, seperti etana dan etilena—komponen utama untuk bahan bakar cair, bahan kimia, dan plastik.

Artikel Lainnya : Perkembangan Teknologi

Alternatif yang Lebih Bersih dari Bahan Bakar Fosil

Hampir semua hidrokarbon saat ini berasal dari bahan bakar fosil. Namun, metode yang dikembangkan oleh tim Cambridge-Berkeley menghasilkan bahan bakar dan bahan kimia bersih dari CO₂, air, dan gliserol—senyawa organik umum—tanpa menghasilkan emisi karbon tambahan. Hasil penelitian ini dipublikasikan dalam jurnal Nature Catalysis.

Studi ini merupakan kelanjutan dari penelitian tim sebelumnya mengenai daun buatan, yang terinspirasi dari fotosintesis—proses alami di mana tumbuhan mengubah sinar matahari menjadi makanan. “Kami ingin melampaui reduksi karbon dioksida dasar dan menghasilkan hidrokarbon yang lebih kompleks, tetapi ini membutuhkan energi yang jauh lebih besar,” kata Dr. Virgil Andrei dari Departemen Kimia Yusuf Hamied, Universitas Cambridge, yang merupakan penulis utama studi ini.

Andrei, seorang Research Fellow di St John’s College, Cambridge, melakukan penelitian ini sebagai bagian dari program pertukaran Winton Cambridge-Kavli ENSI di laboratorium Profesor Peidong Yang di Universitas California, Berkeley.

Efisiensi yang Ditingkatkan dengan Elektroda Nanowire

Dengan menggabungkan penyerap cahaya perovskit dengan katalis bunga nano tembaga, tim peneliti berhasil menghasilkan hidrokarbon yang lebih kompleks. Untuk lebih meningkatkan efisiensi dan mengatasi batasan energi dalam pemisahan air, mereka menambahkan elektroda nanowire silikon yang dapat mengoksidasi gliserol sebagai pengganti air. Platform baru ini menghasilkan hidrokarbon 200 kali lebih efektif dibandingkan sistem sebelumnya untuk pemisahan air dan karbon dioksida.

Reaksi ini tidak hanya meningkatkan kinerja reduksi CO₂ tetapi juga menghasilkan bahan kimia bernilai tinggi seperti gliserat, laktat, dan format, yang memiliki aplikasi dalam industri farmasi, kosmetik, dan sintesis bahan kimia.

Mengoptimalkan Proses untuk Efisiensi yang Lebih Besar

“Gliserol biasanya dianggap sebagai limbah, tetapi di sini ia memainkan peran penting dalam meningkatkan laju reaksi,” kata Andrei. “Ini menunjukkan bahwa kita dapat menerapkan platform ini pada berbagai proses kimia, bukan hanya konversi limbah. Dengan merancang permukaan katalis secara hati-hati, kita dapat mengontrol produk yang dihasilkan, membuat proses ini lebih selektif.”

Saat ini, selektivitas konversi CO₂ menjadi hidrokarbon masih sekitar 10%, tetapi para peneliti optimis bahwa desain katalis yang lebih baik dapat meningkatkan efisiensi. Tim ini berencana untuk menerapkan platform mereka pada reaksi organik yang lebih kompleks, membuka peluang inovasi dalam produksi bahan kimia berkelanjutan. Dengan peningkatan lebih lanjut, penelitian ini dapat mempercepat transisi menuju ekonomi sirkular dan netral karbon.

“Proyek ini adalah contoh luar biasa bagaimana kolaborasi penelitian global dapat menghasilkan terobosan ilmiah yang berdampak besar,” kata Andrei. “Dengan menggabungkan keahlian dari Cambridge dan Berkeley, kami telah mengembangkan sistem yang dapat mengubah cara kita memproduksi bahan bakar dan bahan kimia bernilai tinggi secara berkelanjutan.”

Baca Juga : Mangaku