Teknologi Tenaga Surya Baru yang “Transformatif” Mengubah Kotoran Hewan Menjadi Bahan Bakar Hidrogen
Insinyur UIC mengembangkan metode untuk menghasilkan hidrogen dari air menggunakan tenaga surya dan limbah pertanian, sehingga mengurangi kebutuhan energi hingga 600%. Proses ini menggunakan biochar untuk menurunkan kebutuhan listrik, mencapai efisiensi tinggi, dan menawarkan potensi emisi nol bersih.
Insinyur UIC telah memperkenalkan metode inovatif untuk memproduksi gas hidrogen menggunakan tenaga surya dan limbah pertanian, yang secara drastis mengurangi konsumsi energi dan memungkinkan emisi rumah kaca nol bersih.
Insinyur dari Universitas Illinois Chicago telah mengembangkan metode baru untuk menghasilkan gas hidrogen dari air hanya dengan menggunakan tenaga surya dan produk sampingan pertanian seperti pupuk kandang dan sekam. Teknik ini memangkas energi yang dibutuhkan untuk mengekstraksi hidrogen dari air sebesar 600%, sehingga membuka jalan bagi produksi bahan kimia yang lebih berkelanjutan dan ramah lingkungan.
Bahan bakar berbasis hidrogen adalah salah satu sumber energi bersih yang paling menjanjikan. Namun memproduksi gas hidrogen murni merupakan proses intensif energi yang seringkali membutuhkan batu bara atau gas alam dan listrik dalam jumlah besar.
Pendekatan Inovatif oleh Insinyur UIC
Dalam makalah untuk Laporan Sel Ilmu fisikatim multi-institusi yang dipimpin oleh insinyur UIC Meenesh Singh memperkenalkan proses baru untuk produksi hidrogen ramah lingkungan.
Metode ini menggunakan zat kaya karbon yang disebut biochar untuk mengurangi jumlah listrik yang dibutuhkan untuk mengubah air menjadi hidrogen. Dengan menggunakan sumber energi terbarukan seperti tenaga surya atau angin dan memanfaatkan produk sampingannya untuk keperluan lain, proses ini dapat mengurangi emisi gas rumah kaca hingga nol bersih.
“Kami adalah kelompok pertama yang menunjukkan bahwa Anda dapat menghasilkan hidrogen dengan memanfaatkan biomassa dengan tegangan sepersekian volt,” kata Singh, profesor di departemen teknik kimia. “Ini adalah teknologi transformatif.”
Biochar digunakan untuk membuat hidrogen yang lebih bersih. Kredit: enny Fontaine/ UIC
Mendefinisikan Ulang Elektrolisis dengan Biochar
Elektrolisis, proses pemisahan air menjadi hidrogen dan oksigen, memerlukan arus listrik. Pada skala industri, bahan bakar fosil biasanya dibutuhkan untuk menghasilkan listrik.
Baru-baru ini, para ilmuwan telah menurunkan tegangan yang diperlukan untuk pemisahan air dengan memasukkan sumber karbon ke dalam reaksi. Namun proses ini juga menggunakan batu bara atau bahan kimia mahal dan melepaskan karbon dioksida sebagai produk sampingannya.
Singh dan rekannya memodifikasi proses ini dengan menggunakan biomassa dari produk limbah biasa. Dengan mencampurkan belerang asam dengan limbah pertanian, kotoran hewan atau limbah, mereka menghasilkan zat seperti bubur yang disebut biochar, yang kaya akan karbon.
Tim bereksperimen dengan berbagai jenis biochar yang terbuat dari sekam tebu, limbah rami, limbah kertas, dan kotoran sapi. Ketika ditambahkan ke ruang elektrolisis, kelima jenis biochar tersebut mengurangi daya yang dibutuhkan untuk mengubah air menjadi hidrogen. Yang berkinerja terbaik, kotoran sapi, menurunkan kebutuhan listrik enam kali lipat menjadi sekitar seperlima volt.
Associate Professor Meenesh Singh, kanan, dan peneliti pascadoktoral Rohit Chauhan bekerja di laboratorium Singh di Universitas Illinois Chicago. Kredit: Jenny Fontaine/ UIC
Prestasi dan Rencana Masa Depan
Kebutuhan energinya cukup rendah sehingga para peneliti dapat menggerakkan reaksi tersebut dengan satu sel surya silikon standar yang menghasilkan arus sekitar 15 miliampere pada 0,5 volt. Itu lebih kecil dari jumlah daya yang dihasilkan baterai AA.
“Ini sangat efisien, dengan hampir 35% konversi biochar dan energi matahari menjadi hidrogen,” kata Rohit Chauhan, rekan penulis dan peneliti pascadoktoral di laboratorium Singh. “Ini adalah angka rekor dunia; ini adalah nilai tertinggi yang pernah ditunjukkan oleh siapa pun.”
Untuk menjadikan proses net-zero, proses tersebut harus menangkap karbon dioksida yang dihasilkan oleh reaksi. Namun Singh mengatakan hal ini juga dapat memberikan manfaat bagi lingkungan dan ekonomi, seperti memproduksi karbon dioksida murni menjadi minuman berkarbonat atau mengubahnya menjadi etilen dan bahan kimia lain yang digunakan dalam pembuatan plastik.
“Hal ini tidak hanya mendiversifikasi pemanfaatan limbah hayati tetapi juga memungkinkan produksi bahan kimia yang berbeda selain hidrogen,” kata lulusan UIC, Nishithan Kani, salah satu penulis utama makalah tersebut. “Cara memproduksi hidrogen yang murah ini dapat memungkinkan petani untuk memenuhi kebutuhan energi mereka secara mandiri atau menciptakan sumber pendapatan baru.”
Referensi: “Konversi sub-volt dari biochar aktif dan air untuk produksi H2 mendekati kesetimbangan melalui elektrolisis air berbantuan biochar” oleh Nishithan C. Kani, Rohit Chauhan, Samuel A. Olusegun, Ishwar Sharan, Anag Katiyar, David W. House, Sang -Won Lee, Alena Jairamsingh, Rajan R. Bhawnani, Dongjin Choi, Adam C. Nielander, Thomas F. Jaramillo, Hae-Seok Lee, Anil Oroskar, Vimal C. Srivastava, Shishir Sinha, Joseph A. Gauthier dan Meenesh R. Singh , 30 Mei 2024, Laporan Sel Ilmu Fisika.
DOI: 10.1016/j.xcrp.2024.102013
Orochem Technologies Inc., yang mensponsori penelitian ini, telah mengajukan paten atas proses produksi biochar dan hidrogen, dan tim UIC berencana untuk menguji metode tersebut dalam skala besar.
Selain Singh, Kani, dan Chauhan, makalah ini ditulis bersama oleh mahasiswa pascasarjana UIC, Rajan Bhawnani. Rekan penulis lainnya berasal dari Stanford University, Texas Tech University, Indian Institute of Technology Roorkee, Korea University dan Orochem Technologies Inc.
RisalahPos.com Network
Related posts
# PARTNERSHIP
