Mengupgrade biomasa menjadi bahan bakar

Pembuatan bahan bakar murah dari biomasa selangkah lebih dekat lagi, terima kasih kepada katalis baru yang dikembangkan di Amerika Serikat. Katalis – yang dibuat dari partikel nano metal dan karbon nanotube – merenggang batasan antara air dan minyak dan sangat membantu dalam ‘upgrading’ biomasa mentah kedalam bahan bakar yang berguna.

Kuantitas biomasa yang banyak diproduksi tiap tahunnya, seperti limbah materi tumbuhan dari pertanian dan industri kertas, dan limbah rumah tangga biodegradable. Campuran tersebut dapat dipanasakan untuk menghasilkan cairan yang licin disebut dengan ‘bio-oil’, yang perlu perbaikan lebih lanjut sebelum ini dapat untuk digunakan.
Bio-oil utamanya dibuat dari persenyawaan yang diturunkan dari selulosa dan lignin – dan supaya sesuai dengan bahan bakar, mereka perlu di – deoksigenasikan dan diubah kira – kira dengan ukuran yang sama. Namum perlakuan reaksi tersebut sangatlah sulit karena tingkat yang tinggi dari air secara alamiah ada pada minyak tersebut. Secara tipikal ini memproduksi emulsi, dengan molekul lebih kecil yang dilarutkan dalam fase air, dan molekul lebih panjang pada fase minyak.
Para peneliti dipimpin oleh Daniel Resasco pada Universitas Oklahoma sekarang telah memecahkan permasalahan tersebut dengan suatu katalis yang mencari tahu batasan dimana minyak dan air bertemu dan memungkinkan reaksi di kedua lapisan pada saat bersamaan. Katalis ini terbuat dari nanopartikel magnesium oksida dengan karbon nanotube yang berdiri diantara mereka.

Teknologi Kimia Mengubah Urin Menjadi Bahan Bakar Hidrogen

Peneliti dari Amerika telah mengembangkan cara yang efisien untuk memproduksi gas hidrogen dari urin – tentu saja hal ini menjadi salah satu alternative untuk sumber bahan bakar mobil dimasa depan melainkan juga menjadi cara untuk memperdayagunakan limbah yang dihasilkan oleh manusia.
Penggunaan gas hydrogen untuk bahan bakar mobil telah menjadi alternative bahan bakar yang penggunaannya semakin meningkat, hal ini disebabkan dengan mengggunakan gas hydrogen maka gas buang yang dihasilkan tidak mencemari lingkuangan karena yang keluar hanya uap air.
Akan tetapi salah satu kendala yang dihadapi adalah kurangnya sumber gas hydrogen yang murah dan mudah diperbaharui. Gerardine Botte dari Universitas Ohio kemungkinan telah menemukan jawaban atas permasalahan tersebut, dengan menggunakan pendekatan proses elektrolisis dia berhasil menghasilkan gas hydrogen dari urin, salah satu limbah yang sangat berlimpah di bumi dan tentu saja urine ini menjadi sumber gratis sehingga dapat memangkas biaya produksi gas hydrogen.
Botte mengatakan bahwa ide ini muncul kepadanya beberapa tahun lalu pada saat dia menghadiri konferensi bahan bakar, saat itu dia mendiskusikan bagaimana cara mengubah sumber daya air menjadi sumber daya energi yang bersih. “Saya berharap kita bisa mengubah air menjadi sumber energi yang ramah lingkungan”, katanya. Dia pun mulai memikirkan dengan mencari sumber limbah yang dapat dijadikan sebagai sumber untuk menghasilkan gas hydrogen.
Kandungan urin terutama adalah urea, dimana urea ini memiliki empat atom hydrogen per molekulnya, iktan hydrogen dengan ataom N dalam urea lebih lemah dibandingkan ikatan hydrogen dengan atom O dalam air. Botte kemudian memutuskan untuk menggunakan elektrolisis untuk memecah bagian molekul urea ini dengan menggunakan elektroda berbasis nikel yang bersifat selektif dan efisien untuk mengoksidasi urea. Untuk memecah molekul urea ini diperlukan voltase sebesar 0,37 Volt yang mana voltase ini masih lebih rendah jika dibandingkan yang diperlukan untuk mengelektrolisis air yaitu sekitar 1,23 volt.
Selama proses yang terjadi urea teradsorbsi pada elektroda nikel, yang kemudian mengalirkan electron yang kemudian molekul urea terurai. Gas hydrogen murni terbentuk pada katoda, gas nitrogen dan sedikit gas oksigen dan hydrogen terbentuk di anoda. Gas karbondioksida juga dihasilkan pada saat elektrolisis akan tetapi gas ini tidak bercampur dengan gas yang dihasilkan pada anoda dan katoda disebabkan gas ini bereaksi dengan KOH membentuk kalium karbonat. “Perlu waktu bagi kami untuk menggunakan rine manusia sebagai percobaan sehingga kami bisa mempubilkasikan penelitian kami ini”, kata Botte.
Menurut Botte, proses yang ada untuk memisahkan urin dari air saat ini sangat mahal dan tidak efisien. Urin umumnya terhidrolisis menjadi amonik sebelum terlepas keudara sebagai gas ammonia. Terbentuknya gas ini akan membentuk ammonium sulfat dan partikel nitral di udara, dimana kedua zat ini dapat menyebabkan berbagai macam permasalahan bagi kesehatan manusia seperti asma, bronchitis, dan kematian dini.
Grup peneliti tersebut telah menghabiskan banyak waktu untuk mempelajari sitem elektrolisis yang akan dipakai termasuk mempelajari mekanisme reaksinya secara komputasional. Botte meyakini bahwa teknologi ini akan mampu dibuat dalam skala yang besar untuk menghasilkan gas hydrogen. “salah satu kendala yang menghalangi proses adalah banyaknya garam yang ada dalam sumber urin,” kata Botte.
Bruce Logan, seorang ahli energi dari limbah dan direktur Pennsylvania State University’s H2E Center and Engineering Environmental Institute memberikan applause pada Botte yang telah memberi kontribusi atas alternative produksi hydrogen tanpa memecah molekul air. Bagaimanapun juga dia memberi suatau pernyataan bahwa urea lebih cepat diubah menjadi ammonia dengan menggunakan bakteri, hal ini tentu saja menjadi batasan penelitian yang dilakukan oleh Botte. Tapi Logan merasa bahwa ide Botte sangat bagus dengan memikirkan bagaimana cara untuk mengolah limbah urine kita tidak hanya untuk menghasilkan hydrogen akan tetapi juga untuk menghasilkan sumber lain misalnya fosfor sebagai sumber pupuk menginggat dimasa mendatang seperti halnya minyak bumi fosfor bisa menjadi barang yang langka dan kita harus memikirkan cara untuk mericycle fosfor untuk keperluan di masa datang.
Sumber : RSC