Language
Country/Area
No result found
Katalis Misterius: Mengapa tembaga dapat membuat berbagai senyawa karbon, tetapi seng tidak?
Dalam konteks pembahasan tentang pengembangan energi berkelanjutan saat ini, reduksi elektrokimia karbon dioksida (CO2RR) telah semakin mendapat perhatian. Teknologi ini tidak hanya mengubah karbon dioksida menjadi berbagai bahan kimia, tetapi juga membantu mengurangi emisi gas rumah kaca. Namun, di antara sekian banyak katalis, mengapa tembaga dapat secara efektif menghasilkan senyawa karbon yang berbeda, sedangkan seng tidak dapat melakukannya?
Setiap kemajuan teknologi tidak dapat dipisahkan dari pemilihan dan penerapan katalis. Perbedaan katalis akan secara langsung memengaruhi efisiensi reaksi dan jenis produk yang diperoleh.
CO2RR menggunakan energi listrik untuk mengubah karbon dioksida menjadi bahan kimia pereduksi yang lebih banyak. Produknya meliputi asam format (HCOO-), karbon monoksida (CO), metana (CH4), etilena (C2H4), dan etanol (C2H5OH). Tantangan teknis untuk proses ini meliputi biaya listrik yang tinggi dan fakta bahwa karbon dioksida sering kali mengandung pengotor yang harus dimurnikan sebelum reduksi. Percobaan reduksi CO2 pertama pada abad ke-19 menggunakan seng sebagai katode untuk mereduksi karbon dioksida menjadi karbon monoksida, dan penelitian selanjutnya meningkat secara dramatis pada tahun 1980-an, terutama setelah embargo minyak pada tahun 1970-an.
Saat ini, banyak perusahaan yang mengembangkan teknologi reduksi elektrokimia untuk karbon dioksida, termasuk Siemens, Dioxide Materials, Twelve, dan GIGKarasek. Meskipun belum ada elektroliser suhu ruangan yang dapat dikomersialkan, elektroliser oksida padat suhu tinggi (SOEC) telah diluncurkan oleh banyak perusahaan dan telah mencapai keberhasilan dalam proses reduksi CO2 dari karbon monoksida.
Kelayakan komersial elektroliser oksida padat suhu tinggi telah menunjukkan produksi 6-8 kWh per meter kubik CO dengan kemurnian 99,999%.
Dalam proses reduksi elektrokimia CO2, peran katalis sangatlah penting. Meskipun banyak katalis logam tidak menunjukkan hasil yang ideal dalam mengkatalisis reduksi karbon dioksida, sebagian besar lebih memilih untuk meningkatkan pembentukan hidrogen. Katalis dapat dibagi menjadi beberapa kategori berdasarkan produknya. Ini termasuk katalis selektif seperti timah atau bismut yang meningkatkan produksi asam format, perak atau emas yang berfokus pada produksi karbon monoksida, dan katalis tembaga yang dapat menghasilkan berbagai produk reduksi, seperti metana, etilena, dan etanol.
Katalis tembaga memiliki keunikan dalam kemampuannya untuk menghasilkan senyawa multikarbon dari karbon dioksida, termasuk etilena, etanol, dan produk tingkat tinggi lainnya.
Namun, meskipun katalis seng bekerja dengan baik dalam percobaan awal, penerapannya secara bertahap dibatasi dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan pengembangan teknologi. Alasan mendasarnya adalah seng rentan terhadap reaksi samping selama proses reduksi, yang mengakibatkan selektivitas produk rendah. Pada saat yang sama, seng tidak memiliki kemampuan untuk membentuk kompleks logam karbonat yang mirip dengan tembaga, yang sangat melemahkan potensinya dalam mengkatalisis senyawa multikarbon secara efektif.
Untuk lebih memahami fenomena ini, kita dapat mencatat bahwa dalam proses CO2RR, selektivitas dan efisiensi katalis sering kali dipengaruhi oleh banyak faktor, termasuk kinerja katalis, komposisi elektrolit, dan kondisi proses reaksi. Para peneliti berupaya mengoptimalkan faktor-faktor ini, meningkatkan efisiensi reduksi CO2 secara keseluruhan, dan menemukan katalis baru untuk menggantikan seng guna meningkatkan kekayaan produk.
Dalam bidang penelitian ilmiah yang terus berkembang ini, inovasi katalis dan terobosan teknologi akan sangat memengaruhi produksi berbagai bahan kimia yang berkelanjutan, sehingga mendorong terwujudnya perlindungan lingkungan dan manfaat ekonomi ganda.
Tidak dapat disangkal bahwa potensi katalitik tembaga memberi kita masa depan yang cerah dalam proses eksplorasi konversi CO2. Namun, melalui studi mendalam tentang selektivitas katalis, dapatkah kita mengungkap misteri lebih banyak katalis dan membiarkan munculnya kembali logam seperti seng yang awalnya tidak dapat berpartisipasi?
