Teknologi Membran Polimer Baru Meningkatkan Efisiensi Penangkapan Karbon Dioksida
Teknologi Membran Polimer Baru Meningkatkan Efisiensi Penangkapan Karbon Dioksida
Para peneliti telah mengembangkan teknologi membran baru yang memungkinkan penghilangan karbon dioksida (CO2) dari gas campuran secara lebih efisien, seperti emisi dari pembangkit listrik.
"Untuk mendemonstrasikan kemampuan membran baru kami, kami melihat campuran CO2 dan nitrogen, karena campuran CO2/nitrogen dioksida sangat relevan dalam konteks pengurangan emisi gas rumah kaca dari pembangkit listrik," kata Rich Spontak, penulis koresponden dari kertas kerja. "Dan kami telah menunjukkan bahwa kami dapat sangat meningkatkan selektivitas membran untuk menghilangkan CO2 sambil mempertahankan permeabilitas CO2 yang relatif tinggi."
"Kami juga melihat campuran CO2 dan metana, yang penting bagi industri gas alam," kata Spontak, yang merupakan Profesor Terhormat Teknik Kimia dan Biomolekuler dan Profesor Ilmu & Teknik Material di North Carolina State University. "Selain itu, membran penyaring CO2 ini dapat digunakan dalam situasi apa pun di mana seseorang perlu menghilangkan CO2 dari campuran gas -- apakah itu aplikasi biomedis atau menggosok CO2 dari udara di kapal selam."
Membran adalah teknologi yang menarik untuk menghilangkan CO2 dari gas campuran karena tidak memakan banyak ruang fisik, dapat dibuat dalam berbagai ukuran, dan mudah diganti. Teknologi lain yang sering digunakan untuk menghilangkan CO2 adalah penyerapan kimia, yang melibatkan gelembung campuran gas melalui kolom yang berisi amina cair -- yang menghilangkan CO2 dari gas. Namun, teknologi penyerapan memiliki jejak yang jauh lebih besar, dan amina cair cenderung beracun dan korosif.
Filter membran ini bekerja dengan memungkinkan CO2 melewati membran lebih cepat daripada konstituen lain dalam gas campuran. Akibatnya, gas yang keluar dari sisi lain membran memiliki proporsi CO2 yang lebih tinggi daripada gas yang masuk ke membran. Dengan menangkap gas yang keluar dari membran, Anda menangkap lebih banyak CO2 daripada gas penyusun lainnya.
Tantangan lama untuk membran tersebut telah menjadi trade-off antara permeabilitas dan selektivitas. Semakin tinggi permeabilitas, semakin cepat Anda dapat memindahkan gas melalui membran. Tetapi ketika permeabilitas naik, selektivitas turun -- artinya nitrogen, atau unsur lain, juga melewati membran dengan cepat -- mengurangi rasio CO2 dengan gas lain dalam campuran. Dengan kata lain, ketika selektivitas turun, Anda menangkap CO2 yang relatif lebih sedikit.
Tim peneliti, dari AS dan Norwegia, mengatasi masalah ini dengan menumbuhkan rantai polimer aktif kimia yang bersifat hidrofilik dan CO2-filik pada permukaan membran yang ada. Hal ini meningkatkan selektivitas CO2 dan menyebabkan penurunan permeabilitas yang relatif kecil.
"Singkatnya, dengan sedikit perubahan dalam permeabilitas, kami telah menunjukkan bahwa kami dapat meningkatkan selektivitas sebanyak sekitar 150 kali lipat," kata Marius Sandru, salah satu penulis makalah dan ilmuwan peneliti senior di SINTEF Industry, sebuah penelitian independen organisasi di Norwegia. "Jadi kami menangkap lebih banyak CO2, dibandingkan dengan spesies lain dalam campuran gas."
Tantangan lain yang dihadapi filter CO2 membran adalah biaya. Semakin efektif teknologi membran sebelumnya, semakin mahal harganya.
"Karena kami ingin menciptakan teknologi yang layak secara komersial, teknologi kami dimulai dengan membran yang sudah digunakan secara luas," kata Spontak. "Kami kemudian merekayasa permukaan membran ini untuk meningkatkan selektivitas. Dan sementara ini meningkatkan biaya, kami pikir membran yang dimodifikasi akan tetap hemat biaya."
"Langkah kami selanjutnya adalah melihat sejauh mana teknik yang kami kembangkan di sini dapat diterapkan pada polimer lain untuk mendapatkan hasil yang sebanding, atau bahkan lebih unggul; dan untuk meningkatkan proses fabrikasi nano," kata Sandru. "Sejujurnya, meskipun hasilnya di sini sangat menarik, kami belum mencoba mengoptimalkan proses modifikasi ini. Makalah kami melaporkan hasil proof-of-concept."
Para peneliti juga tertarik untuk mengeksplorasi aplikasi lain, seperti apakah teknologi membran baru dapat digunakan pada perangkat ventilator biomedis atau perangkat filtrasi di sektor akuakultur.
Para peneliti mengatakan mereka terbuka untuk bekerja dengan mitra industri dalam mengeksplorasi pertanyaan atau peluang ini untuk membantu mengurangi perubahan iklim global dan meningkatkan fungsi perangkat.
(Materials provided by North Carolina State University)
***
Solo, Ahad, 10 April 2022. 1:25 pm
'salam hangat penuh cinta'
Suko Waspodo
Ikuti Whatsapp Channel Republika