Gas yang keluar dari cerobong kilang mungkin kelihatan seperti bahan buangan, tetapi penyelidik kini meneroka kemungkinan sebahagian daripada pencemaran itu boleh menjadi bahan mentah untuk bahan api dan bahan kimia berguna. Satu pasukan dari Australia, Perancis dan China telah membangunkan sistem yang menukar karbon dioksida dalam ekzos industri kepada karbon monoksida tanpa perlu memisahkan dan menulenkan CO2 terlebih dahulu. Karbon monoksida bukan bahan api siap, tetapi apabila digabungkan dengan hidrogen, ia boleh digunakan untuk menghasilkan bahan api sintetik dan bahan kimia melalui proses industri yang sedia ada.
Kajian dalam Nature Communications
Kajian yang diterbitkan dalam jurnal Nature Communications ini boleh membantu mengatasi salah satu halangan utama dalam teknologi penangkapan karbon: pelepasan sebenar kilang jauh lebih kompleks berbanding karbon dioksida tulen yang biasa digunakan dalam eksperimen makmal. Dengan kehadiran nitrogen, oksigen dan kekotoran lain, kecekapan penukaran menjadi lebih rendah, manakala oksigen boleh mencetuskan tindak balas bersaing yang membazirkan tenaga elektrik.
Mengapa ekzos kilang sukar digunakan
Gas serombong industri biasanya mengandungi hanya sebahagian kecil karbon dioksida, bercampur dengan jumlah nitrogen, oksigen dan kekotoran lain yang jauh lebih besar. Dengan kurang CO2 yang tersedia, penukaran menjadi kurang cekap, manakala oksigen boleh mencetuskan tindak balas bersaing dan membazirkan banyak elektrik yang dibekalkan. Oleh itu, banyak pendekatan sedia ada bermula dengan mengekstrak dan menulenkan karbon dioksida terlebih dahulu, yang menambah peralatan, menggunakan tenaga, dan meningkatkan kos sebelum penukaran boleh bermula.
Kaedah baharu menggunakan pelarut organik
Kaedah baharu ini menggunakan campuran pelarut organik yang direka khas untuk mengawal persekitaran tindak balas. Dengan melemahkan ikatan hidrogen dalam cecair, penyelidik dapat menyekat tindak balas yang tidak diingini dan memihak kepada penukaran karbon dioksida kepada karbon monoksida. Secara ringkasnya, mereka menyesuaikan cecair di sekeliling tindak balas supaya CO2 mempunyai peluang lebih baik untuk menjadi produk yang dimaksudkan walaupun terdapat gas lain.
Keputusan yang menggalakkan, dengan kaveat
Semasa ujian, sistem diberi campuran ekzos simulasi yang mengandungi 15% karbon dioksida dan 8% oksigen, dengan nitrogen sebagai bakinya. Ia menukar CO2 kepada karbon monoksida dengan selektiviti hampir penuh, bermakna sangat sedikit arus elektrik digunakan untuk produk yang tidak diingini. Sistem ini juga beroperasi selama lebih 100 jam tanpa penurunan prestasi yang ketara. Apabila disambungkan kepada sel solar berkecekapan tinggi, ia mencapai kecekapan solar-ke-bahan api kira-kira 5.5%, serupa dengan beberapa sistem yang dibekalkan dengan CO2 tulen. Penyelidik juga menunjukkan bahawa pendekatan ini boleh berfungsi dengan kepekatan karbon dioksida serendah 1%.
Kaveat dan cabaran
Walaupun penemuan ini menjanjikan, sistem ini belum diuji dalam tempoh panjang menggunakan ekzos yang diambil terus dari kilang keluli, loji simen atau stesen janakuasa yang beroperasi. Pelepasan sebenar mungkin mengandungi sebatian sulfur, nitrogen oksida, habuk dan bahan pencemar lain yang boleh merosakkan pemangkin atau mengurangkan prestasi. Kerja lanjut juga diperlukan untuk menentukan sama ada proses ini boleh ditingkatkan secara ekonomi.
Potensi untuk pelepasan yang tidak dapat dielakkan
Teknologi ini bukan lesen untuk kilang terus melepaskan karbon dioksida tanpa had. Mengurangkan penggunaan bahan api fosil dan meningkatkan kecekapan tenaga tetap penting, manakala menangkap dan menggunakan semula karbon tidak semestinya menghalangnya daripada akhirnya kembali ke atmosfera. Walau bagaimanapun, sesetengah industri, termasuk simen, keluli dan bahan kimia, menghasilkan pelepasan yang amat sukar untuk dihapuskan sepenuhnya. Untuk sektor ini, menukar sebahagian daripada aliran ekzos kepada bahan mentah yang berguna boleh mengurangkan pergantungan kepada karbon fosil yang baru diekstrak sambil mengelakkan sebahagian daripada kos dan tenaga yang terlibat dalam menulenkan CO2 terlebih dahulu.
Kesimpulan
Walaupun kajian ini adalah langkah awal dan bukan penyelesaian siap, ia menunjukkan bahawa pelepasan kilang mungkin suatu hari nanti dilihat bukan sahaja sebagai pencemaran yang perlu dikawal, tetapi juga sebagai sumber karbon yang boleh dipulihkan dan digunakan semula. Penyelidikan ini membuka peluang baharu dalam usaha mengurangkan kesan perubahan iklim dan membina ekonomi yang lebih mampan.
