Metode baru dikembangkan untuk menangkap karbon dioksida di atmosfer secara efisien

• Tim peneliti dari Departemen Kimia Universitas Helsinki mengembangkan teknologi penangkapan karbon dioksida baru menggunakan senyawa superbase-alkohol
• Sebanyak 1g senyawa ini dapat langsung menyerap 156mg CO₂, dan tidak bereaksi dengan komponen udara lain seperti nitrogen atau oksigen
• CO₂ yang ditangkap dapat dilepaskan hanya dengan pemanasan pada 70°C selama 30 menit sehingga dapat didaur ulang, dengan efisiensi energi lebih tinggi dibanding perlakuan panas di atas 900°C pada teknologi yang ada
• Senyawa ini tidak beracun dan berbiaya rendah, serta mempertahankan 75% kinerjanya setelah digunakan ulang 50 kali, dan 50% setelah 100 kali
• Tim peneliti berencana menguji senyawa ini di pilot plant skala demonstrasi, dan tengah mendorong pengembangan versi padat yang dikombinasikan dengan silika atau graphene oxide

---

Pengembangan senyawa baru untuk penangkapan karbon dioksida

• Departemen Kimia Universitas Helsinki mengembangkan senyawa baru yang secara langsung menangkap karbon dioksida dari atmosfer
  • Senyawa ini terdiri dari gabungan superbase dan alkohol
  • Sebanyak 1g senyawa dapat menyerap 156mg CO₂, dan tidak bereaksi dengan gas atmosfer lain seperti nitrogen atau oksigen
• Dibanding teknologi penangkapan yang ada, kapasitas penyerapannya lebih unggul dan tetap efektif bahkan di udara ambien tanpa perlakuan (untreated ambient air)

Efisiensi pelepasan dan daur ulang CO₂

• CO₂ yang ditangkap dapat dengan mudah dilepaskan melalui pemanasan pada 70°C selama 30 menit
  • CO₂ yang dilepaskan dapat dipulihkan dalam bentuk murni untuk didaur ulang
  • Senyawa sebelumnya memerlukan suhu tinggi di atas 900°C, tetapi senyawa ini dapat diregenerasi pada suhu rendah
• Senyawa ini dapat digunakan berulang kali, dengan kemampuan penyerapan tetap 75% setelah 50 kali penggunaan dan 50% setelah 100 kali

Komposisi dan karakteristik senyawa

• Tim peneliti menguji berbagai basa untuk mencari kombinasi yang paling sesuai
  • Pada akhirnya, mereka memperoleh senyawa optimal dengan menggabungkan 1,5,7-triazabicyclo[4.3.0]non-6-ene (TBN) dengan benzyl alcohol
• Senyawa ini tidak beracun, dan semua komponennya dapat diproduksi dengan biaya rendah
• Eksperimen dilakukan selama sekitar lebih dari 1 tahun untuk menemukan kombinasi optimal

Rencana penerapan skala industri

• Tim peneliti berencana memperluas senyawa ini dari eksperimen skala gram ke pilot plant skala industri
  • Untuk itu, senyawa cair perlu diubah menjadi bentuk padat
  • Mereka berencana mengikatnya ke silica atau graphene oxide untuk memperkuat interaksi dengan CO₂

Signifikansi penelitian

• Teknologi ini dinilai sebagai solusi penangkapan karbon berkelanjutan dengan karakteristik suhu rendah, biaya rendah, dan tidak beracun
• Eksperimen demonstrasi untuk memverifikasi potensi penerapan industrinya akan dilakukan ke depan
• Penelitian ini dipimpin oleh postdoctoral researcher Zahra Eshaghi Gorji dan diumumkan sebagai hasil riset inovatif dari Universitas Helsinki

[GN⁺]

Opini Hacker News

• Untuk merangkum komentar yang pernah saya tulis sebelumnya, alasan memisahkan CO2 dari udara itu sulit adalah karena konsentrasinya terlalu rendah
  Secara kasar, udara terdiri dari 78% nitrogen, 21% oksigen, 0,9% argon, dan CO2 sekitar 0,04%, jadi praktis berada di tingkat galat pembulatan
  Karena itu, pendekatan “jangan dilepaskan sejak awal, atau tangkap langsung di titik emisi” jauh lebih realistis

  • Saya juga selalu sulit membayangkan bagaimana CO2 bisa diambil secara efisien dari udara seperti memisahkan kembali bahan dari kue
    Karena tersebar tipis di seluruh atmosfer, saya ragu apakah mungkin membuat gradien konsentrasi yang bermakna dalam skala waktu manusia
  • Namun, di tempat dengan konsentrasi CO2 tinggi seperti cerobong pabrik, teknologi seperti ini mungkin berguna
  • Pada dasarnya, tidak menghasilkan CO2 jauh lebih efisien daripada menghilangkannya
    Kecuali untuk kasus khusus seperti pesawat, menurut saya jauh lebih baik mengalokasikan energi ke tenaga surya, angin, baterai, insulasi, dan heat pump
  • Tapi saya juga penasaran apakah penyebab penurunan kognitif itu CO2 itu sendiri, atau sebenarnya kekurangan oksigen yang menjadi penyebab utama
  • Meski begitu, tumbuhan bisa menanganinya dengan baik

• Riset di bidang ini sendiri menarik dan punya banyak potensi aplikasi, tetapi penghilangan CO2 skala global pada praktiknya berada di skala yang mustahil
  Pada akhirnya, satu-satunya solusi adalah “mengurangi emisi sejak awal”
  Tanpa kemauan politik, saya rasa tidak mungkin muncul kemauan untuk membangun sistem penangkapan dan penyimpanan berskala raksasa

  • Saya setuju bahwa kemauan politik itu diperlukan, tetapi menurut saya membangun dan mengoperasikan sistemnya belum tentu harus menunggu konsensus politik
    Saya juga bertanya-tanya apakah bagian yang menuntut kemauan politik itu justru karena subjek “kita” perlu bekerja sama
  • Namun, jika karbon yang ditangkap diubah menjadi bahan kimia atau bahan bakar sintetis lewat proses Fischer–Tropsch, mungkin bisa muncul kelayakan ekonomi
    Masalahnya bukan efisiensi energi, melainkan efisiensi volume; saat ini adsorben hanya menangkap puluhan gram CO2 per kilogram material
    Jika material seperti ini membaik, aplikasi industrinya akan memungkinkan
    Sebagai catatan, tanaman seperti cottongrass dapat tumbuh di tundra sehingga bisa sekaligus melakukan penangkapan karbon dan produksi biomaterial
  • Salah satu cara lain adalah penangkapan terkonsentrasi di keluaran emisi dari pembangkit listrik atau pabrik semen yang menghasilkan banyak CO2
  • Untuk sektor yang sulit mengandalkan penyimpanan baterai, metode mengambil bahan bakar dari udara bisa jadi berguna
    Saat tarif listrik rendah, ini bahkan bisa ekonomis, dan jika menggantikan ekstraksi bahan bakar fosil, bisa mendekati emisi bersih nol
  • Walaupun sekarang tampak belum dibutuhkan, setelah emisi bersih nol tercapai pun CO2 di atmosfer masih akan tetap banyak, jadi risetnya perlu dimulai dari sekarang

• Dengan laju emisi saat ini, mungkin dalam 20 tahun kita akan membutuhkan scrubber CO2 untuk rumah tangga
  Saat ini standar yang dipakai adalah soda lime (Ca(OH)₂), yang menyerap sekitar 250 mg CO2 per gram
  Keunggulan teknologi baru ini adalah bisa dipakai ulang dengan pemanasan, sehingga berpotensi berguna untuk pemurnian udara dalam ruangan

  • Jika konsentrasi CO2 tinggi, akan terjadi penurunan fungsi kognitif
    Ruangan tertutup sering naik ke 2000~3000 ppm, dan sejak 700~1000 ppm konsentrasi mulai menurun
    Ventilasi dengan penukar panas dapat membantu
  • Keunggulan material baru ini adalah bentuknya cair
    Absorben riset sebelumnya juga reversibel, tetapi masalahnya adalah konsumsi energinya tinggi
  • Jika bekerja pada 160°F (sekitar 70°C) dan tidak beracun, ada kemungkinan cocok untuk penggunaan rumah tangga
    Ini juga tampaknya bisa membantu meningkatkan kualitas udara di sekolah
    Namun, tantangan utamanya adalah penanganan setelah penangkapan
  • Saya penasaran apa dasar dari perkiraan “20 tahun” itu
  • Menarik juga apakah teknologi seperti ini bisa diterapkan pada produksi semen

• Untuk saat ini, penyimpanan karbon biogenik adalah metode isolasi yang paling efisien
  Gudang basah biochar dan gudang kering blok karbon tampak menjanjikan
  Pendekatan seperti ini berenergi rendah dan modular, jadi lebih realistis daripada DAC, dan bahkan bisa menjadi dasar sistem mata uang karbon

• Direct air capture (DAC) tidak ekonomis karena batas skala
  Penangkapan dekat sumber emisi lebih realistis, tetapi mustahil tanpa subsidi
  Berdasarkan ketentuan IRA, nilainya sekitar 50 dolar per ton

  • Pada dasarnya, menghilangkan sumber emisi lebih baik daripada penangkapan, tetapi pada akhirnya penangkapan dari udara juga akan dibutuhkan
  • Karena DAC tidak berkelanjutan, saya rasa alternatif seperti CCS biomassa laut lebih baik
    Misalnya, memanen rumput laut atau fitoplankton dalam skala besar lalu mengisolasinya
  • Namun, tanpa menghilangkan CO2 yang terakumulasi sejak revolusi industri, suhu tidak bisa dipulihkan
    Kita seolah punya utang, dan pelunasannya memerlukan energi pada skala yang hampir mustahil dibayangkan
    Saya rasa kecil kemungkinan masalah ini terselesaikan dalam 50 tahun
  • Masalah lainnya adalah ke mana CO2 itu akan disimpan
    Jika terjadi kebocoran seperti bencana Lake Nyos, bisa timbul korban jiwa besar
    Sampai-sampai terasa lebih baik tinggal di sebelah limbah nuklir

• Judul artikelnya akan lebih akurat jika ditulis “metode penangkapan CO2 yang relatif efisien”
  Bukan efisien secara absolut, melainkan meningkat dibanding pelarut yang ada

  • Dulu saya pernah memberi tugas desain penghilangan CO2 kepada mahasiswa, dan alasan efisiensi teoretisnya naik adalah karena konsentrasi CO2 atmosfer meningkat
  • “Mendekati efisiensi teoretis” dan “layak secara ekonomi” adalah dua hal yang sama sekali berbeda

• Pada akhirnya, kelayakan ekonomi yang menentukan semuanya
  Menanam pohon lebih murah, dan jika pendapatan dari kayu ikut dihitung, metode ini bisa jadi tidak efisien

  • Namun, mustahil menanam pohon yang cukup di seluruh dunia
    Saat hutan mati, ia akan kembali melepaskan CO2, jadi diperlukan penyimpanan permanen
    Artikel terkait: The Guardian – Africa forests transformed from carbon sink to carbon source
  • Hukum fisika lebih dulu daripada ekonomi
    Untuk menurunkan CO2 atmosfer ke level tahun 1980, kita harus memindahkan material sebesar pegunungan
    Itu akan memerlukan jutaan truk, dan pada akhirnya input energinya sangat besar
    Bahkan jika menanam pohon, pada akhirnya seseorang akan menebangnya dan memakainya, jadi ia harus dikubur dalam bentuk yang tidak menguntungkan secara energi
  • Bahkan jika emisi dihentikan sepenuhnya, CO2 yang sudah terakumulasi tetap harus dihilangkan
    Reboisasi skala besar tidak efisien karena emisi sampingan dari perpindahan lahan, infrastruktur, dan pemeliharaan cukup besar
    Pada akhirnya, penangkapan CO2 atau teknologi peneduhan matahari harus dijalankan bersamaan
  • Tumbuhan memang tidak efisien, tetapi punya keunggulan karena mengemas CO2 dalam bentuk stabil
    Jika ditangkap dalam bentuk gas, penyimpanan jangka panjangnya sulit, dan metode seperti rawa buatan bisa menjadi alternatif
  • Pohon membutuhkan puluhan tahun, jadi tidak efektif untuk respons iklim jangka pendek

• Laut adalah alat penangkap karbon terbaik
  Dalam 10 tahun terakhir, rumput laut sargassum meningkat tajam, dan ada kemungkinan penyebabnya adalah kenaikan CO2
  Jika ini dikumpulkan lalu dikubur di gurun atau lahan tandus, kita bisa sekaligus mencapai penyuburan tanah dan fiksasi karbon

  • Angka tahun 2025 dan penyebabnya dirangkum dalam laporan USF dan artikel ABC News
    Analisisnya menyebut ledakan aliran fosfat setelah kekeringan meningkatkan pertumbuhan rumput laut
  • Namun, untuk mengumpulkan rumput laut itu, penggunaan bahan bakar fosil tampaknya tak terhindarkan, jadi diragukan apakah hasil akhirnya bisa benar-benar negatif karbon
    Sebagian besar ide isolasi skala besar pada akhirnya berujung pada fantasi seperti mesin gerak abadi
  • Peningkatan alkalinitas laut juga merupakan salah satu cara, tetapi itu menimbulkan pengasaman laut dan perusakan habitat
    Referensi terkait: Ocean Visions – Ocean Alkalinity Enhancement
  • Memindahkan rumput laut ke darat tampaknya tidak memberi alasan agar lebih banyak CO2 diserap

• Riset sebenarnya yang disebut dalam artikel ada di makalah ACS
  Material intinya adalah superbasa bernama 1,5,7-triazabicyclo[4.3.0]non-6-ene
  Larutan amina berbasis air juga bisa diregenerasi di bawah 200°C, jadi sepertinya media melakukan pemasaran berlebihan

  • Saya menambahkan lelucon bahwa saat membaca “teknologi berbasis animasi”, saya mengira itu penelitian dari Jepang

• Artikel itu tidak membahas biaya energi
  Cairan ini bisa dipakai ulang kurang dari 100 kali, dan untuk melepaskan CO2 harus dipanaskan ke 70°C
  Pada akhirnya, penangkapan, pemanasan, dan pemrosesan semuanya mengonsumsi energi besar
  Jika untuk menangkap 1 g CO2 justru membuang lebih dari 1 g CO2, maka itu tidak ada artinya
  Sebelum energi nol karbon menjadi sangat murah, saya rasa penerapan skala besar akan sulit