Tim peneliti Swiss mengembangkan teknologi penangkapan karbon dioksida dalam detik untuk memurnikan udara

Peneliti di Swiss Empa sedang mengembangkan teknologi penangkapan udara langsung yang mampu menghilangkan karbon dioksida dari atmosfer dalam waktu kurang dari satu detik. Metode ini menggunakan lapisan tipis yang mengandung amina sebagai pengganti filter poros yang berat, yang dapat dengan cepat menyerap dan melepaskan karbon dioksida. Teknologi ini merupakan bagian dari proyek penelitian "Extracting Air" Empa, yang mengeksplorasi cara untuk menangkap karbon dioksida dari atmosfer dan mengubahnya menjadi material dan bahan kimia yang dapat digunakan kembali. Para peneliti telah melakukan simulasi aliran dan proses awal, tetapi masih perlu melakukan pengujian eksperimental untuk menentukan apakah metode ini dapat bersaing dengan sistem penangkapan udara langsung yang ada.

Sistem penangkapan udara langsung biasanya memindahkan sejumlah besar udara melalui material poros untuk mengikat karbon dioksida. Gas yang tertangkap kemudian dilepaskan, biasanya dengan memanaskan material dan menerapkan vakum atau uap. Karena konsentrasi karbon dioksida di atmosfer hanya sekitar 430 ppm, sistem ini harus menangani sejumlah besar udara untuk mengumpulkan gas rumah kaca yang signifikan. Metode Empa mengambil pendekatan yang berbeda. Tujuan para peneliti bukan untuk memaksimalkan jumlah karbon dioksida yang ditangkap dalam setiap siklus, tetapi untuk menangkap jumlah yang lebih kecil lebih sering.

Prinsip Kerja Teknologi Baru

Sistem yang diusulkan menggunakan lapisan material yang mengandung amina yang sangat tipis. Lapisan ini tidak membiarkan karbon dioksida masuk jauh ke dalam adsorben poros, tetapi mengikat karbon dioksida di dekat permukaan. Ini mengurangi jumlah material yang perlu dipanaskan pada tahap pelepasan. "Karena massa termal yang lebih rendah, proses ini dapat dipercepat secara signifikan," jelas peneliti Empa, Dirk Hegemann, dalam pernyataan di institusi tersebut. Lapisan tipis ini dapat dipanaskan dan didinginkan dengan cepat, memungkinkan adsorpsi dan desorpsi karbon dioksida untuk bergantian dalam interval yang jauh lebih singkat dibandingkan dengan sistem tradisional.

Peneliti Empa, Sandra Galmarini, menyatakan bahwa tujuan mereka adalah menyelesaikan satu siklus dalam waktu kurang dari satu detik, sementara metode tradisional memerlukan beberapa menit. Desain yang diusulkan mirip dengan sabuk konveyor. Permukaan yang bergerak terus menerus dilapisi dengan material penangkap, melewati dua area. Di area pertama, udara lingkungan mengalir melalui lapisan, membuat karbon dioksida menempel pada permukaan. Di area kedua, material dipanaskan di bawah tekanan rendah, melepaskan gas yang tertangkap, dan mempersiapkan lapisan untuk siklus berikutnya. Memisahkan tahap-tahap ini memungkinkan setiap area beroperasi dalam kondisi yang berbeda.

Bagian penangkapan memerlukan aliran udara yang cukup, sementara bagian pelepasan memerlukan volume gas yang lebih kecil untuk mengurangi energi yang dibutuhkan untuk pemanasan dan penciptaan vakum.

Peluang Desain Modular

Para peneliti juga melihat potensi keuntungan dari desain sistem modular. Beberapa unit kecil dapat digabungkan tanpa perlu membangun fasilitas penangkapan yang semakin besar dan kompleks. Permukaan yang bergerak juga dapat membantu dalam transportasi udara, sehingga mengurangi energi yang dibutuhkan oleh kipas. Meskipun hasil simulasi menjanjikan, para peneliti belum melakukan verifikasi eksperimental terhadap siklus penangkapan subdetik yang diusulkan. Empa menyatakan bahwa diperlukan platform pengukuran baru untuk menentukan kecepatan pengikatan dan pemisahan karbon dioksida dengan lapisan tipis. Tim juga perlu mengevaluasi berapa banyak karbon dioksida yang dapat ditangkap oleh sistem per unit volume dan waktu, stabilitas lapisan dalam siklus berulang, serta kinerja area penyegelan dan tekanan pada kecepatan tinggi.

Hegemann sedang memanfaatkan pelapisan plasma untuk memfungsikan permukaan, sementara tim penelitian yang lebih luas sedang mengembangkan pengaturan eksperimen yang diperlukan untuk menguji proses tersebut. Tantangan utama adalah apakah keuntungan kecepatan dapat diterjemahkan menjadi kinerja keseluruhan yang berarti. Setiap siklus yang menangkap lebih sedikit karbon dioksida berarti sistem harus beroperasi cepat dan berulang untuk mencapai hasil yang kompetitif, tanpa mengkonsumsi terlalu banyak energi untuk pemanasan, pendinginan, aliran udara, dan pembangkitan vakum. Jika tantangan ini dapat diatasi, teknologi ini dapat menawarkan metode penangkapan udara langsung yang lebih fleksibel.

Dampak Potensial Teknologi Penangkapan Cepat

Pengembangan teknologi ini memiliki arti penting dalam menghadapi perubahan iklim. Metode penangkapan karbon dioksida tradisional sering kali tidak efisien dan memerlukan energi yang tinggi, sementara teknologi penangkapan dalam detik yang dikembangkan oleh tim peneliti Swiss diharapkan dapat secara signifikan meningkatkan kecepatan dan efisiensi penangkapan. Melalui desain modular, fasilitas penangkapan di masa depan dapat lebih fleksibel dalam penataan untuk memenuhi kebutuhan lingkungan yang berbeda. Jika tantangan teknis saat ini dapat berhasil diatasi, metode inovatif ini mungkin menjadi alat kunci dalam mengurangi konsentrasi karbon dioksida di atmosfer, dengan dampak yang jauh terhadap kebijakan iklim global dan perlindungan lingkungan.