KAWANISH, Jepang, 15 November 2022 /PRNewswire/ — Isu-isu lingkungan seperti perubahan iklim, penipisan sumber daya, kepunahan spesies, polusi plastik, dan penggundulan hutan yang disebabkan oleh lonjakan populasi dunia menjadi semakin mendesak.
Karbon dioksida (CO2) adalah gas rumah kaca dan salah satu penyebab utama perubahan iklim. Dalam hal ini, proses yang disebut "fotosintesis buatan (fotoreduksi karbon dioksida)" dapat menghasilkan bahan baku organik untuk bahan bakar dan bahan kimia dari karbon dioksida, air, dan energi matahari, seperti yang dilakukan tumbuhan. Pada saat yang sama, proses ini mengurangi emisi CO2, yang digunakan sebagai bahan baku untuk produksi energi dan bahan kimia. Oleh karena itu, fotosintesis buatan dikenal sebagai salah satu teknologi hijau paling maju.
MOF (kerangka logam-organik) adalah material superpori yang tersusun dari gugus logam anorganik dan penghubung organik. Struktur MOF dapat dikendalikan pada tingkat molekuler dalam rentang nano dengan luas permukaan yang besar. Karena sifat-sifat ini, MOF dapat diaplikasikan dalam penyimpanan gas, pemisahan, adsorpsi logam, katalisis, pengiriman obat, pengolahan air, sensor, elektroda, filter, dan lain-lain. Baru-baru ini, MOF ditemukan memiliki kemampuan untuk menangkap CO2, yang dapat digunakan untuk menghasilkan zat organik melalui fotoreduksi CO2, yang juga dikenal sebagai fotosintesis buatan.
Di sisi lain, titik kuantum adalah material ultra-kecil (0,5–9 nanometer) dengan sifat optik yang mematuhi aturan kimia kuantum dan mekanika kuantum. Mereka disebut "atom buatan atau molekul buatan" karena setiap titik kuantum hanya terdiri dari beberapa hingga ribuan atom atau molekul. Dalam rentang ukuran ini, tingkat energi elektron tidak lagi kontinu dan menjadi terpisah karena fenomena fisik yang dikenal sebagai efek pengurungan kuantum. Dalam hal ini, panjang gelombang cahaya yang dipancarkan akan bergantung pada ukuran titik kuantum. Titik kuantum ini juga dapat diaplikasikan dalam fotosintesis buatan karena kapasitas penyerapan cahayanya yang tinggi, kemampuan untuk menghasilkan banyak eksiton, dan luas permukaan yang besar.
Baik MOF maupun titik kuantum telah disintesis oleh Green Science Alliance. Sebelumnya, mereka telah berhasil menggunakan komposit MOF-titik kuantum untuk menghasilkan asam format sebagai katalis khusus untuk fotosintesis buatan. Namun, katalis ini berbentuk bubuk dan bubuk katalis ini harus dikumpulkan dengan penyaringan di setiap proses. Oleh karena itu, sulit untuk menerapkannya pada penggunaan industri nyata karena proses ini tidak berkelanjutan.
Sebagai tanggapan, Bapak Kajino Tetsuro, Bapak Iwabayashi Hirohisa, dan Dr. Mori Ryohei dari Green Science Alliance Co., Ltd. menggunakan teknologi mereka untuk mengimobilisasi katalis fotosintesis buatan khusus ini pada kain tekstil yang murah dan membuka pabrik asam format baru. Proses ini dapat dijalankan secara terus menerus untuk aplikasi industri praktis. Setelah reaksi fotosintesis buatan selesai, air yang mengandung asam format dapat diambil dan diekstraksi, kemudian air segar baru dapat ditambahkan ke wadah untuk melanjutkan fotosintesis buatan.
Asam format dapat menggantikan bahan bakar hidrogen. Salah satu alasan utama yang menghambat adopsi masyarakat berbasis hidrogen di seluruh dunia adalah karena hidrogen, atom terkecil di alam semesta, sulit disimpan, dan akan sangat mahal untuk membangun reservoir hidrogen yang tertutup rapat. Selain itu, gas hidrogen dapat meledak dan menimbulkan bahaya keselamatan. Jauh lebih mudah untuk menyimpan asam format sebagai bahan bakar karena berbentuk cair. Jika perlu, asam format dapat mengkatalisis reaksi untuk menghasilkan hidrogen di tempat. Selain itu, asam format dapat digunakan sebagai bahan baku untuk berbagai bahan kimia.
Meskipun efisiensi fotosintesis buatan saat ini masih sangat rendah, Aliansi Sains Hijau akan terus berjuang untuk meningkatkan efisiensi dan memperkenalkan fotosintesis buatan yang benar-benar diterapkan.