Pada keberadaan CO2 di udara, katalis (kiri) bereaksi untuk membentuk suatu komplek yang berisi dua oksalat (kebanyakan warna merah), yang dapat dibebaskan dengan perlakuan asam. Cu berwarna hijau, N berwarna biru, S berwarna kuning, O berwarna merah, dan C berwarna hitam.
Dalam sebuah studi dengan implikasi untuk menunjukkan global warming, para peneliti telah membuat suatu cara baru untuk menghilangkan gas CO2 rumah kaca dari udara dan membentuk bahan mentak organik yang berguna dalam prosesnya (Science 2010, 327, 313). Teknik ini masih pada taraf demonstrasi tetapi menjanjikan terhadap strategi penyitaan CO2 lainnya.
Proses pembuatan alat sebelumnya untuk “memperbaiki” CO2 meliputi reaksi stoichiometric dengan hidroksida dari karbonat atau bikarbonat dan transformasi katalis untuk membentuk organik persenyawaan seperti formaldehyde dan methanol. Konversi katalitik lebih efisien dan praktis untuk penggunaan dalam skala besar, tetapi katalis akhir – akhir ini tidak dapat digunakan pada CO2 di udara karena mereka juga mengurangi oksigen, yang ada di udara pada tingkata yang sangat tinggi dari pada CO2. Sebagai tambahan, mereka tidak tselektif, menciptakan campuran organik produk.
Ahli kimia anorganik Elisabeth Bouwman dari Universitas Leiden, di Belanda, dan para rekan kerjanya sekarang telah mengmbangkan suatu katalis yang bereaksi dengan CO2 dari udara ambient untuk membentuk suatu produk tunggal oksalat, suatu bahan mentah yang berguna bagi produksi persenyawaan organik lainnya. Setelah reaksi, katalis ini diregenerasikan secara elektrokimiawi pada potensi pengurangan yang sangat rendah, ini berarti bahwa ini merupakan sangat tidak biasa secara energitikal.
Prosesnya tidak memperbaiki permasalahan global warming dengan tepat dan mungkin tidak akan pernah. “Studi kami murni suatu fundamental, dan temuannya akan membutuhkan pekerjaan tambahan sebelum mereka mungkin dapat diaplikasikan pada bidang industrial,” kata Bouwman.
Meskipun demikian, “ini sungguh luar biasa bahwa katalis ini mengurangi CO2 sangat istimewa terhadap oksigen dan bahwa langkah elektrokimiawi membutuhkan sedikit sekali energi yang menyatakan bahwa “struktur katalisnya sangatlah hampir sempurna disesuaikan dengan reaksi yang bekerja,” komentar Clifford P. Kubiak dari Universitas California, San Diego, seorang spesialis pada konversi CO2. Dibandingkan dengan cara – cara lain untuk menghilangkan CO2 dari udara, pengubahan gas rumah kaca menjadi oksalat secara katalitik, efisien dan selektif ” sedikit lagi sampai di puncak tingkatan yang diinginkan,” katanya.
Ditulis oleh Awan Ukaya pada 10-03-2010
Disadur dari situs: http://www.chem-is-try.org/artikel_kimia/kimia_anorganik/cara-baru-untuk-memperbaiki-co2
Sabtu, 31 Juli 2010
Meminimalisir emisi Karbondioksida
Meminimalisir emisi karbon dioksidaSuatu proses terintegrasi untuk menghasilkan energi dari pembakaran metan tanpa menghasilkan limbah karbon dioksida telah diajukan oleh para ilmuwan Inggris.
Dengan perubahan cuaca yang merupakan ancaman dewasa ini, pengurangan emisi CO2 sangatlah penting. Namun meningkatnya permintaan energi berarti solusi yang ada tidaklah sesederhana seperti memotong pembakaran bahan bakar fosil. Michael North dan timnya pada Universitas Newcastle mengatakan bahwa ini mungkin saja untuk menjaga produksi energi dan sesegera mungkin mengubah limbah CO2 kedalam bahan kimiawi yang berguna yang menghindari pembiayaan yang terkait dengan penangkapan dan penyimpanan karbon.
Sistem North menggunakan suatu membran untuk memisahkan dan memberikan oksigen murni pada bahan bakar yang menyediakan pembakaran yang bersih, dengan menghilangkan suatu produksi NOx. Lalu, limbah CO2 diberikan kedalam suatu reaksi campuran dengan suatu is then fed into a reaction mixture with an epoxide dan katalis yang memproduksi karbonat – karbonat. Siklis karbonat mempunyai banyak aplikasi – aplikasi termasuk agen degreasing, elektrolite dan pelarut.
Meskipun penggunaan kembali limbah CO2 adalah untuk membuat siklis karbonat bukanlah merupakan ide baru, proposal sebelumnya meliputi penggunaan suatu katalis yang memerlukan suhu diatas| 150 °C dan tekanan tinggi yang memerlukan energi lebih untuk dimasukkan. North sebelumnya telah mengembangkan suatu aluminium kompleks dengan tetrabutylammonium bromida sebagai kokatalis yang mengkatalisasikan reaksi pada suhu pada kisaran 20-100 °C, sesuai dengan limbah panas dari pembangkit tenaga.
Suatu katalis tetrabutylammonium mengijinkan adanya konversi karbon dioksida dibawah kondisi yang ringan
‘Keanggunan dari sistema ini adalah anda tidak sedang membuat suatu ikatan C-H atau C-C yang baru, sehingga reaksinya adalah eksotermik,’ kata North.
Nilay Shah, seorang ahli insinyur kimia pada Imperial College London, Inggris, terkesan oleh sistem ini. ‘Ini adalah tentang kreatifitas mencari molekul terbaik untuk membuatnya dari CO2, sehingga anda dapat memulai untuk membuat molekul dengan volume tinggi yang nyata,’ katanya.
North menunjukkan proses ini dalam skala laboratorium tetapi mengatakan bahwa dia percaya diri ini dapat dibuat kedalam proses aliran yang terus menerus untuk sistem komersil. Dia juga merencanakan untuk penelitian lebih lanjut mengenai toleransi katalis terhadap air dan ketidakmurnian lainnya.
Disadur dari situs: http://www.chem-is-try.org/artikel_kimia/kimia_lingkungan/meminimalisir-emisi-karbon-dioksida
Dengan perubahan cuaca yang merupakan ancaman dewasa ini, pengurangan emisi CO2 sangatlah penting. Namun meningkatnya permintaan energi berarti solusi yang ada tidaklah sesederhana seperti memotong pembakaran bahan bakar fosil. Michael North dan timnya pada Universitas Newcastle mengatakan bahwa ini mungkin saja untuk menjaga produksi energi dan sesegera mungkin mengubah limbah CO2 kedalam bahan kimiawi yang berguna yang menghindari pembiayaan yang terkait dengan penangkapan dan penyimpanan karbon.
Sistem North menggunakan suatu membran untuk memisahkan dan memberikan oksigen murni pada bahan bakar yang menyediakan pembakaran yang bersih, dengan menghilangkan suatu produksi NOx. Lalu, limbah CO2 diberikan kedalam suatu reaksi campuran dengan suatu is then fed into a reaction mixture with an epoxide dan katalis yang memproduksi karbonat – karbonat. Siklis karbonat mempunyai banyak aplikasi – aplikasi termasuk agen degreasing, elektrolite dan pelarut.
Meskipun penggunaan kembali limbah CO2 adalah untuk membuat siklis karbonat bukanlah merupakan ide baru, proposal sebelumnya meliputi penggunaan suatu katalis yang memerlukan suhu diatas| 150 °C dan tekanan tinggi yang memerlukan energi lebih untuk dimasukkan. North sebelumnya telah mengembangkan suatu aluminium kompleks dengan tetrabutylammonium bromida sebagai kokatalis yang mengkatalisasikan reaksi pada suhu pada kisaran 20-100 °C, sesuai dengan limbah panas dari pembangkit tenaga.
Suatu katalis tetrabutylammonium mengijinkan adanya konversi karbon dioksida dibawah kondisi yang ringan
‘Keanggunan dari sistema ini adalah anda tidak sedang membuat suatu ikatan C-H atau C-C yang baru, sehingga reaksinya adalah eksotermik,’ kata North.
Nilay Shah, seorang ahli insinyur kimia pada Imperial College London, Inggris, terkesan oleh sistem ini. ‘Ini adalah tentang kreatifitas mencari molekul terbaik untuk membuatnya dari CO2, sehingga anda dapat memulai untuk membuat molekul dengan volume tinggi yang nyata,’ katanya.
North menunjukkan proses ini dalam skala laboratorium tetapi mengatakan bahwa dia percaya diri ini dapat dibuat kedalam proses aliran yang terus menerus untuk sistem komersil. Dia juga merencanakan untuk penelitian lebih lanjut mengenai toleransi katalis terhadap air dan ketidakmurnian lainnya.
Disadur dari situs: http://www.chem-is-try.org/artikel_kimia/kimia_lingkungan/meminimalisir-emisi-karbon-dioksida
Solar Cell : Sumber Energi masa depan yang ramah lingkungan
Energi adalah satu kata yang mempunyai makna sangat luas karena tidak ada aktivitas di alam raya ini yang bergerak tanpa energi dan itulah sebabnya kata salah seorang professor di Jepang bahwa hampir semua perselisihan di dunia ini, berpangkal pada perebutan sumber energi.
Secara umum sumber energi dikategorikan menjadi dua bagian yaitu non-renewable energy dan renewable energy. Sumber energi fosil adalah termasuk kelompok yang pertama yang sebagaian besar aktivitas di dunia ini menggunakan energi konvensional ini.
Sekitar tahun delapan puluhan ketika para ahli di Indonesia menawarkan sumber energi alternatif yang banyak digunakan di negara maju yaitu nuklir, banyak terjadi pertentangan dan perdebatan yang cukup panjang sehingga mengkandaskan rencana penggunaan sumber energi yang dinilai sangat membahayakan itu. Diantara usulan yang banyak dilontarkan kala itu adalah mengapa kita tidak menggunakan sumber energi surya. Memang tidak diragukan lagi bahwa solar cell adalah salah satu sumber energi yang ramah lingkungan dan sangat menjanjikan pada masa yang akan datang, karena tidak ada polusi yang dihasilkan selama proses konversi energi, dan lagi sumber energinya banyak tersedia di alam, yaitu sinar matahari, terlebih di negeri tropis semacam Indonesia yang menerima sinar matahari sepanjang tahun.
Permasalahan mendasar dalam teknologi solar cell adalah efisiensi yang sangat rendah dalam merubah energi surya menjadi energi listrik, yang sampai saat ini efisiensi tertinggi yang bisa dicapai tidak lebih dari 20%, itupun dalam skala laboratorium
Untuk itu di negara-negara maju, penelitian tentang solar cell ini mendapatkan perhatian yang sangat besar, terlebih dengan isu bersih lingkungan・yang marak digembar gemborkan.
Dari cahaya menjadi Listrik
Secara sederhana solar cell terdiri dari persambungan bahan semikonduktor bertipe p dan n (p-n junction semiconductor) yang jika tertimpa sinar matahari maka akan terjadi aliran electron, nah aliran electron inilah yang disebut sebagai aliran arus listrik. Sedangkan struktur dari solar cell adalah seperti ditunjukkan dalam gambar 1.
Gambar 1. Struktur lapisan tipis solar sel secara umum
Bagian utama perubah energi sinar matahari menjadi listrik adalah absorber (penyerap), meskipun demikian, masing-masing lapisan juga sangat berpengaruh terhadap efisiensi dari solar cell. Sinar matahari terdiri dari bermacam-macam jenis gelombang elektromagnetik yang secara spectrum dapat dilihat pada gambar 2. Oleh karena itu absorber disini diharapkan dapat menyerap sebanyak mungkin solar radiation yang berasal dari cahaya matahari.
Gambar 2. Spektrum radiasi sinar matahari
Lebih detail lagi bisa dijelaskan sinar matahari yang terdiri dari photon-photon, jika menimpa permukaaan bahan solar sel (absorber), akan diserap, dipantulkan atau dilewatkan begitu saja (lihat gambar 3), dan hanya foton dengan level energi tertentu yang akan membebaskan electron dari ikatan atomnya, sehingga mengalirlah arus listrik. Level energi tersebut disebut energi band-gap yang didefinisikan sebagai sejumlah energi yang dibutuhkan utk mengeluarkan electron dari ikatan kovalennya sehingga terjadilah aliran arus listrik. Untuk membebaskan electron dari ikatan kovalennya, energi foton (hc/v harus sedikit lebih besar atau diatas daripada energi band-gap. Jika energi foton terlalu besar dari pada energi band-gap, maka extra energi tersebut akan dirubah dalam bentuk panas pada solar sel. Karenanya sangatlah penting pada solar sel untuk mengatur bahan yang dipergunakan, yaitu dengan memodifikasi struktur molekul dari semikonduktor yang dipergunakan.
Gambar 3. Radiative transition of solar cell
Tentu saja agar efisiensi dari solar cell bisa tinggi maka foton yang berasal dari sinar matahari harus bisa diserap yang sebanyak banyaknya, kemudian memperkecil refleksi dan remombinasi serta memperbesar konduktivitas dari bahannya.
Untuk bisa membuat agar foton yang diserap dapat sebanyak banyaknya, maka absorber harus memiliki energi band-gap dengan range yang lebar, sehingga memungkinkan untuk bisa menyerap sinar matahari yang mempunyai energi sangat bermacam-macam tersebut. Salah satu bahan yang sedang banyak diteliti adalah CuInSe2 yang dikenal merupakan salah satu dari direct semiconductor.
Dari begitu banyak keuntungan solar cell seperti telah diuraikan diatas ternyata tidak polemik tidak kemudian berhenti begitu saja, masih ada yang mengatakan memang benar solar cell ketika melakukan proses perubahan energi tidak ada polusi yang dihasilkan, tetapi sudahkah kita menghitung berapa besar polusi yang telah dihasilkan dalam proses pembuatannya, dibandingkan kecilnya efisiensi yang dihasilkan. Nah tantangannya disini adalah memang bagaimana untuk menaikkan efisiensi, yang tentunya akan berdampak kepada nilai ekonomisnya. (RTW)
(Oleh Rusminto Tjatur WIDODO, Dosen EEPIS-ITS Surabaya dan mahasiswa Program Doktor jurusan Nano Structure and Advanced Materials, Universitas Kagoshima Jepang)
Disadur dari situs: http://www.chem-is-try.org/artikel_kimia/kimia_material/solar_cell_sumber_energi_masa_depan_yang_ramah_lingkungan/
Secara umum sumber energi dikategorikan menjadi dua bagian yaitu non-renewable energy dan renewable energy. Sumber energi fosil adalah termasuk kelompok yang pertama yang sebagaian besar aktivitas di dunia ini menggunakan energi konvensional ini.
Sekitar tahun delapan puluhan ketika para ahli di Indonesia menawarkan sumber energi alternatif yang banyak digunakan di negara maju yaitu nuklir, banyak terjadi pertentangan dan perdebatan yang cukup panjang sehingga mengkandaskan rencana penggunaan sumber energi yang dinilai sangat membahayakan itu. Diantara usulan yang banyak dilontarkan kala itu adalah mengapa kita tidak menggunakan sumber energi surya. Memang tidak diragukan lagi bahwa solar cell adalah salah satu sumber energi yang ramah lingkungan dan sangat menjanjikan pada masa yang akan datang, karena tidak ada polusi yang dihasilkan selama proses konversi energi, dan lagi sumber energinya banyak tersedia di alam, yaitu sinar matahari, terlebih di negeri tropis semacam Indonesia yang menerima sinar matahari sepanjang tahun.
Permasalahan mendasar dalam teknologi solar cell adalah efisiensi yang sangat rendah dalam merubah energi surya menjadi energi listrik, yang sampai saat ini efisiensi tertinggi yang bisa dicapai tidak lebih dari 20%, itupun dalam skala laboratorium
Untuk itu di negara-negara maju, penelitian tentang solar cell ini mendapatkan perhatian yang sangat besar, terlebih dengan isu bersih lingkungan・yang marak digembar gemborkan.
Dari cahaya menjadi Listrik
Secara sederhana solar cell terdiri dari persambungan bahan semikonduktor bertipe p dan n (p-n junction semiconductor) yang jika tertimpa sinar matahari maka akan terjadi aliran electron, nah aliran electron inilah yang disebut sebagai aliran arus listrik. Sedangkan struktur dari solar cell adalah seperti ditunjukkan dalam gambar 1.
Gambar 1. Struktur lapisan tipis solar sel secara umum
Bagian utama perubah energi sinar matahari menjadi listrik adalah absorber (penyerap), meskipun demikian, masing-masing lapisan juga sangat berpengaruh terhadap efisiensi dari solar cell. Sinar matahari terdiri dari bermacam-macam jenis gelombang elektromagnetik yang secara spectrum dapat dilihat pada gambar 2. Oleh karena itu absorber disini diharapkan dapat menyerap sebanyak mungkin solar radiation yang berasal dari cahaya matahari.
Gambar 2. Spektrum radiasi sinar matahari
Lebih detail lagi bisa dijelaskan sinar matahari yang terdiri dari photon-photon, jika menimpa permukaaan bahan solar sel (absorber), akan diserap, dipantulkan atau dilewatkan begitu saja (lihat gambar 3), dan hanya foton dengan level energi tertentu yang akan membebaskan electron dari ikatan atomnya, sehingga mengalirlah arus listrik. Level energi tersebut disebut energi band-gap yang didefinisikan sebagai sejumlah energi yang dibutuhkan utk mengeluarkan electron dari ikatan kovalennya sehingga terjadilah aliran arus listrik. Untuk membebaskan electron dari ikatan kovalennya, energi foton (hc/v harus sedikit lebih besar atau diatas daripada energi band-gap. Jika energi foton terlalu besar dari pada energi band-gap, maka extra energi tersebut akan dirubah dalam bentuk panas pada solar sel. Karenanya sangatlah penting pada solar sel untuk mengatur bahan yang dipergunakan, yaitu dengan memodifikasi struktur molekul dari semikonduktor yang dipergunakan.
Gambar 3. Radiative transition of solar cell
Tentu saja agar efisiensi dari solar cell bisa tinggi maka foton yang berasal dari sinar matahari harus bisa diserap yang sebanyak banyaknya, kemudian memperkecil refleksi dan remombinasi serta memperbesar konduktivitas dari bahannya.
Untuk bisa membuat agar foton yang diserap dapat sebanyak banyaknya, maka absorber harus memiliki energi band-gap dengan range yang lebar, sehingga memungkinkan untuk bisa menyerap sinar matahari yang mempunyai energi sangat bermacam-macam tersebut. Salah satu bahan yang sedang banyak diteliti adalah CuInSe2 yang dikenal merupakan salah satu dari direct semiconductor.
Dari begitu banyak keuntungan solar cell seperti telah diuraikan diatas ternyata tidak polemik tidak kemudian berhenti begitu saja, masih ada yang mengatakan memang benar solar cell ketika melakukan proses perubahan energi tidak ada polusi yang dihasilkan, tetapi sudahkah kita menghitung berapa besar polusi yang telah dihasilkan dalam proses pembuatannya, dibandingkan kecilnya efisiensi yang dihasilkan. Nah tantangannya disini adalah memang bagaimana untuk menaikkan efisiensi, yang tentunya akan berdampak kepada nilai ekonomisnya. (RTW)
(Oleh Rusminto Tjatur WIDODO, Dosen EEPIS-ITS Surabaya dan mahasiswa Program Doktor jurusan Nano Structure and Advanced Materials, Universitas Kagoshima Jepang)
Disadur dari situs: http://www.chem-is-try.org/artikel_kimia/kimia_material/solar_cell_sumber_energi_masa_depan_yang_ramah_lingkungan/
Langganan:
Postingan (Atom)