Lewat Fotosintesis, Air Jadi Bahan Bakar Hidrogen

DENGAN pertumbuhan ekonomi global secara signifikan, timbul permintaan akan lebih banyak energi. Namun keadaan bumi sudah hampir menyerah pada cara kita menggunakan energi secara masif. Persis dalam keadaan seperti ini solusi energi yang efisien dan ramah lingkungan sangat berperan memberi kontribusi.

Para ilmuwan di Israel Institute of Technology telah menemukan teknik konversi solar-to-fuel dengan rekor untuk urusan efisiensi. Ide mereka adalah dengan menerapkan mekanisme fotosintesis untuk mendorong efisiensi konversi energi menjadi lebih baik lagi.

Baca juga:

Mikroplastik dan Nanoplastik Ada di Tubuh Manusia?

"Kami ingin membuat sistem fotokatalitik yang menggunakan sinar matahari untuk mendorong reaksi kimia yang penting bagi lingkungan," terang peneliti utama dari studi tersebut, Ph.D. Lilac Amirav.

Amirav dan kelompoknya di Institut Teknologi Israel sedang dalam proses merancang fotokatalis yang dapat melepaskan dan mengisolasi hidrogen dari air.

Menurut Amirav, ketika menempatkan nanopartikel berbentuk batang di air dan menyinarinya akan menghasilkan muatan listrik positif dan negatif. "Molekul air pecah; muatan negatif menghasilkan hidrogen (reduksi), dan muatan positif menghasilkan oksigen (oksidasi)," jelasnya.

Seperti yang kita semua tahu, hal berlawanan akan saling menarik. Jika muatan positif dan negatif menemukan peluang untuk bergabung, mereka mengesampingkan satu sama lain, tidak menyisakan apa pun bagi kita. Jadi, perlu menjaga partikel dengan sifat muatan yang berbeda.

Untuk melakukan itu, tim telah merancang heterostruktur unik yang mencakup semikonduktor berbeda bersama dengan katalis oksida logam dan logam. Mereka telah membangun sistem model untuk mempelajari oksidasi dan reduksi yang terjadi dan mengoptimalkan heterostruktur mereka untuk kinerja lebih baik.

Baca juga:

Sekali Makan dengan Porsi Banyak Berisiko pada Tubuh

Dalam penelitian tahun 2016, menurut laman Interesting Engineering, tim yang sama mendesain heterostruktur lain. Titik kuantum kadmium-selenida di satu ujung menarik muatan positif sementara muatan negatif menumpuk di sisi lain.

Amirav mengatakan dengan menyesuaikan ukuran titik kuantum dan panjang batang, serta parameter lainnya, mereka mencapai 100 persen konversi sinar matahari menjadi hidrogen dari reduksi air. Dalam sistem ini, satu nanopartikel fotokatalis dapat mengeluarkan 360.000 molekul hidrogen per jam.

Namun dalam studi yang terdahulu ini, hanya bagian reduksi dari reaksi yang dipelajari. Untuk pengubah solar-to-fuel yang berfungsi, masih ada beberapa hal yang harus dikerjakan. "Kami belum bisa mengubah energi matahari menjadi bahan bakar, masih membutuhkan reaksi oksidasi yang akan terus menyediakan elektron ke titik kuantum," tutur Amirav.

Dalam studi terbarunya, tim peneliti menggunakan pendekatan yang berbeda. Kali ini, alih-alih air, mereka menggunakan senyawa yang disebut benzylamine untuk bagian oksidasi. Dengan cara ini air tereduksi menjadi hidrogen dan oksigen sementara benzylamine diubah menjadi benzaldehida.

Para peneliti sedang mencari senyawa lain yang mungkin terbukti layak untuk konversi energi matahari ke kimia. Dengan mengandalkan teknologi AI, mereka mencari senyawa yang cocok untuk proses ini. Amirav mencatat proses tersebut telah membuahkan hasil. (lgi)

Baca juga:

Gunakan Sinar Matahari, Peneliti Ubah Air Laut Jadi Layak Minum