Sumber Foto: MaxPixel. (CC0)

Ahli kimia telah merancang sebuah molekul yang menggunakan cahaya atau listrik untuk mengubah karbon dioksida menjadi karbon monoksida - sumber bahan bakar netral karbon - lebih efisien daripada metode lain "pengurangan karbon".

"Jika Anda bisa menciptakan molekul yang cukup efisien untuk reaksi ini, maka akan menghasilkan energi yang bebas dan stabil dalam bentuk bahan bakar," kata pemimpin studi Liang-shi Li, profesor kimia di Indiana University Bloomington. "Studi ini merupakan lompatan besar ke arah itu."

Bahan bakar pembakaran - seperti karbon monoksida - menghasilkan karbon dioksida dan melepaskan energi. Mengubah karbon dioksida kembali menjadi bahan bakar membutuhkan setidaknya jumlah energi yang sama. Tujuan utama ilmuwan telah mengurangi kelebihan energi yang dibutuhkan.

Inilah yang molekul Li capai: memerlukan energi paling sedikit yang dilaporkan sejauh ini untuk mendorong terbentuknya karbon monoksida. Molekul-kompleks nanografene-renium yang terhubung melalui senyawa organik yang dikenal sebagai bipiridin-memicu reaksi yang sangat efisien yang mengubah karbon dioksida menjadi karbon monoksida.

Kemampuan untuk secara efisien dan eksklusif menciptakan karbon monoksida sangat penting karena fleksibilitas molekul.

"Karbon monoksida merupakan bahan baku penting dalam banyak proses industri," kata Li. "Ini juga cara untuk menyimpan energi sebagai bahan bakar netral karbon karena Anda tidak memasukkan karbon lagi ke atmosfir daripada yang telah Anda hilangkan. Anda hanya melepaskan kembali tenaga surya yang Anda gunakan untuk membuatnya. "

Rahasia efisiensi molekul adalah nanographene - sepotong grafit skala nanometer, bentuk karbon umum (yaitu "timbal hitam" dalam pensil) - karena warna gelap material menyerap banyak sinar matahari.

Li mengatakan bahwa kompleks logam bipiridin telah lama dipelajari untuk mengurangi karbon dioksida menjadi karbon monoksida dengan sinar matahari. Tapi molekul ini hanya bisa menggunakan sedikit cahaya di bawah sinar matahari, terutama pada kisaran ultraviolet, yang tidak terlihat oleh mata telanjang. Sebaliknya, molekul tersebut memanfaatkan kekuatan menyerap cahaya nanografene untuk menciptakan reaksi yang menggunakan sinar matahari dalam panjang gelombang sampai nanometer 600 - sebagian besar spektrum cahaya yang terlihat.

Intinya, Li mengatakan, molekul tersebut bertindak sebagai sistem dua bagian: "kolektor energi" nanografen yang menyerap energi dari sinar matahari dan "mesin" renium atom yang menghasilkan karbon monoksida. Kolektor energi menggerakkan aliran elektron ke atom renium, yang berulang kali mengikat dan mengubah karbon dioksida yang biasanya stabil menjadi karbon monoksida.

Gagasan untuk menghubungkan nanographene ke logam muncul dari usaha Li sebelumnya untuk menciptakan sel surya yang lebih efisien dengan bahan berbasis karbon. "Kami bertanya kepada diri sendiri: Bisakah kita memotong sel surya tengah manusia - dan menggunakan kualitas nilon yang menyerap cahaya saja untuk mendorong reaksi?" Katanya.

Selanjutnya, Li berencana untuk membuat molekul lebih kuat, termasuk membuatnya bertahan lebih lama dan bertahan dalam bentuk yang tidak cair, karena katalis padat lebih mudah digunakan di dunia nyata. Dia juga bekerja untuk mengganti atom renium dalam molekul - unsur langka - dengan mangan, logam yang lebih umum dan lebih murah.

Kantor Perwakilan Provost Indiana untuk Penelitian dan National Science Foundation mendukung penelitian tersebut, yang muncul di Journal of American Chemical Society.

Sumber: Indiana University

Buku terkait

at Pasar InnerSelf dan Amazon