OKTAN

DAUN, Leave It to the Artificial Leaf

 

Global warming atau pemanasan global merupakan sebuah isu umum di zaman modern ini, bahkan tidak sedikit orang yang mengatakan bahwa kesetimbangan yang ada di dunia akan hancur karena adanya pemanasan global yang secara berkala mengubah lingkungan. Banyak orang meyakini bahwa pemanasan global hanyalah sebuah media untuk menciptakan manusia yang lebih tahan terhadap panas melalui kemampuan adaptasi manusia dengan lingkungan, namun tidak sedikit juga orang yang mengkhawatirkan masa depan bumi sebagai tempat tinggal manusia. Banyak ilmuwan mengatakan bahwa salah satu faktor penyebab utama terjadinya pemanasan global adalah efek rumah kaca. Efek rumah kaca (greenhouse effect) adalah peristiwa yang terjadi ketika udara di bawah permukaan atmosfer mengandung banyak gas yang disebut sebagai gas rumah kaca (greenhouse gas). Gas rumah kaca memiliki peran besar pada peristiwa pemanasan global akibat kemampuannya menyerap sinar matahari dan mengubahnya menjadi emisi energi yang membuat temperatur planet meningkat. Awalnya gas ini merupakan sebuah mediator yang berperan sebagai termostat di bumi dengan menjaga temperatur bumi sekitar 12-30℃ karena bumi tanpa gas rumah kaca akan memiliki temperatur permukaan sekitar −18-0℃. Hal ini pula yang menyebabkan bumi secara natural menghasilkan dan memiliki siklus untuk mengontrol gas rumah kaca yang ada di bumi. Contohnya, uap air (gas H 2 O), salah satu gas yang dikontrol melalui siklus presipitasi hujan.

Bumi memang memiliki siklus tersendiri untuk mengolah beberapa gas rumah kaca, namun siklus yang berlangsung di bumi hanya dapat mengurangi emisi gas rumah kaca dari makhluk hidup, seperti proses bernapas dan pembakaran dalam jumlah yang natural. Saat ini, emisi gas rumah kaca sudah tidak dapat dikontrol oleh siklus alami yang  berlangsung di bumi karena besarnya emisi gas yang dihasilkan dari penggunaan bahan bakar fosil. Menanggapi permasalahan ini, para ilmuwan mulai mengembangkan apa yang mereka sebut sebagai daun artifisial.

Daun artifisial merupakan suatu senyawa kimia yang memiliki peran untuk mengonversi gas CO 2 menjadi karbohidrat atau bentuk senyawa karbon lainnya. Konsep dasar daun artifisial pertama kali diusung pada tahun 1912 oleh seorang ilmuwan Italia bernama Giacomo Ciancian. Konsep ini semakin berkembang dengan adanya penemuan oleh Akira Fujishima dan kelompok risetnya mengenai kemampuan logam titanium dioksida untuk menyerap cahaya dan penggunaannya sebagai mediator suatu reaksi. Awalnya, konsep ini hanya menjadi sebuah ide yang dapat diterapkan di laboratorium saja, tetapi pada tahun 2019, sekelompok ilmuwan dari Universitas Illinois di Chicago berhasil menciptakan suatu desain daun artifisial yang dapat menyerap karbon dioksida dalam kadar yang lebih besar sehingga dapat diaplikasikan di luar laboratorium.

Penelitian ini dimulai oleh Meenesh R. Singh dan koleganya, Aditya Prajapati, yang mengusulkan untuk mengenkapsulasi daun artifisial dalam sebuah membran semipermeabel yang dibuat dari resin ammonia kuartener. Membran semipermeabel akan berperan menyaring gas yang melewati daun selain gas CO 2 sehingga hanya gas CO 2 saja yang dapat memasuki sistem. Selain itu, adanya membran semipermeabel mengurangi gangguan dari senyawa lain yang kemungkinan dapat merusak sistem fotosintesis artifisial.

Berdasarkan perhitungan yang dilakukan, 360 sistem daun artifisial dengan panjang masing-masing 1,7 meter dan lebar 0,2 meter dapat menghasilkan 0,4 ton karbon monoksida hasil konversi dari gas CO2 . Daun artifisial yang diletakkan pada tanah seluas ±500 meter persegi mampu mengurangi 10% kadar gas CO 2 di udara. Efisiensi daun artifisial yang cukup signifikan ini menunjukan potensi yang sangat besar untuk menangani permasalahan gas rumah kaca yang kerap dihadapi.

Merasa tertantang untuk menyelesaikan permasalahan di sekitar dengan ilmu kimia? Yuk, segera daftar di CRYSTAL (Chemistry Biggest National Competition) oleh OKTAN ITB 2021 sekarang! Mahasiswa juga bisa ikutan loh di ISOTERM dengan klik disini!

Referensi:
Prajapati, A., Singh, Meenesh R, 2019. Assessment of Artificial Photosynthetic Systems for Integrated Carbon Capture and Conversion. ACS Sustainable Chemistry & Engineering.

Honda K, Fujishima A, Kikuchi S., 1969. Photosensitized electrolytic oxidation on semiconducting n-type TiO2 electrode. Kogyo Kagaku Zasshi, 72:108–113.

 

Penulis: Kelvin Rh’17
Editor: Debby Bk’17 dan Martina Co’17