BAGIKAN
Ilustrasi grafik yang menunjukkan bagaimana katalis melakukan beberapa reaksi kimia secara berurutan dalam satu partikel katalis, dengan molekul memasuki spons melalui pori-pori besar (makropori) kemudian masuk ke pori-pori yang lebih kecil (mesopori). Credit: RMIT University

Para peneliti telah mengembangkan suatu metode yang ampuh dan berbiaya rendah untuk menghasilkan sumber energi alternatif. Mendaur ulang minyak goreng bekas dan sekam padi menjadi biodiesel. Juga, mengubah limbah sayuran dan sampah plastik menjadi berbagai produk bernilai tinggi.

Metode ini memanfaatkan sejenis katalis baru yang sangat efisien. Digunakan untuk memproduksi biodiesel yang rendah karbon, berbagai senyawa kompleks berharga, dari bahan mentah lainnya.

Supaya bisa dijadikan sebagai biodiesel, biasanya limbah minyak goreng harus dibersihkan terlebih dahulu. Karena, dibutuhkan bahan baku dengan kemurnian 98-99% untuk dapat diproduksi secara komersial.

Namun, katalis baru ini sangat ampuh. Dapat memproduksi biodiesel, meskipun dari bahan-bahan bermutu rendah dengan kemurnian hanya 50% saja.

Dengan demikian, ini dapat meningkatkan produktivitas dari proses suatu manufaktur. Mengubah limbah seperti sisa makanan, mikroplastik, dan ban bekas menjadi bahan kimia prekursor bernilai tinggi. Selanjutnya bahan-bahan ini dapat diolah menjadi apapun. Mulai dari obat-obatan, pupuk, hingga kemasan yang dapat terurai secara hayati.

Meningkatkan Ekonomi Sirkular

Rekan peneliti utama Adam Lee, dari RMIT, mengatakan bahwa teknologi katalis konvensional bergantung pada bahan baku dengan kemurnian tinggi. Juga, membutuhkan solusi teknik yang mahal untuk mengimbangi efisiensinya yang buruk.

“Kualitas kehidupan modern sangat bergantung pada molekul kompleks. Untuk menjaga kesehatan kita dan menyediakan makanan bergizi, air bersih, dan energi murah,” kata Lee.

“Molekul-molekul ini saat ini diproduksi melalui proses kimia yang tidak berkelanjutan. Mencemari atmosfer, tanah, dan saluran air.

“Katalis baru kami dapat membantu kita mendapatkan manfaat sepenuhnya dari sumber daya yang biasanya terbuang percuma — dari minyak goreng bekas yang tengik hingga sekam padi dan kulit sayuran — untuk memajukan ekonomi sirkular.

Ekonomi sirkular dalam pengelolaan sampah merupakan konsep menjadikan sampah sebagai sumber daya untuk menghasilkan suatu produk. Sehingga, memunculkan siklus berulang dari bahan baku menjadi produk yang dikonsumsi lalu dikelola kembali menjadi produk.

Ekonomi sirkular ini ditemukan dalam konsep 5R, yaitu Reduce (mengurangi), Reuse (menggunakan kembali), Recycle (mendaur ulang), Recover (memulihkan), dan Revalue (memberikan nilai tambah). Kelima aktivitas (5R) ini yang kemudian menjadi inti dari konsep Ekonomi Sirkular.

“Dan dengan meningkatkan efisiensi secara radikal, mereka dapat membantu kami secara signifikan mengurangi pencemaran lingkungan dari pembuatan bahan kimia dan membawa kita lebih dekat ke revolusi kimia hijau.”

Spons keramik berpori yang dibuat dalam penelitian (diperbesar 20.000 kali). Credit: RMIT University

Katalis Spons Pengubah Permainan Katalis Global

Untuk membuat katalis baru yang sangat efisien, tim peneliti membuat spons keramik berukuran mikron. Sekitar 100 kali lebih tipis dari rambut manusia. Sangat berpori-pori, dan mengandung berbagai komponen aktif tertentu.

Suatu molekul, pada awalnya akan memasuki spons melalui pori-pori besar. Di sini, ia menjalani reaksi kimia pertamanya, dan kemudian masuk ke pori-pori yang lebih kecil untuk menjalani reaksi kedua.

Ini adalah pertama kalinya katalis multi-fungsi telah dikembangkan yang dapat melakukan beberapa reaksi kimia secara berurutan dalam satu partikel katalis, dan ini bisa menjadi pengubah permainan untuk pasar katalis global senilai $ 34 miliar.

Rekan pemulis utama Karen Wilson, juga dari RMIT, mengatakan bahwa desain katalis baru ini meniru cara enzim sel manusia dalam mengoordinasikan suatu reaksi kimia kompleks.

“Katalis sebelumnya telah dikembangkan yang dapat melakukan beberapa reaksi simultan, tetapi pendekatan ini menawarkan sedikit kendali atas kimia dan cenderung tidak efisien dan tidak dapat diprediksi,” kata Wilson.

“Pendekatan kami yang terinspirasi secara biologi, meniru katalis alami — enzim — untuk mengembangkan cara yang kuat dan tepat dalam melakukan berbagai reaksi dalam urutan yang telah ditetapkan.

“Ini seperti memiliki suatu jalur produksi skala nano bagi berbagai reaksi kimia — semuanya ditempatkan dalam satu partikel katalis yang sangat kecil dan sangat efisien.”

Mendukung Produksi Biodiesel

Katalis yang menyerupai spons dan murah untuk diproduksi ini, tidak menggunakan logam mulia sebagaimana katalis pada umumnya. Untuk membuat biodiesel yang rendah karbon dari limbah pertanian dengan katalis ini membutuhkan lebih dari satu wadah besar, pemanasan dan pengadukan yang hati-hati.

“Jika kita bisa memberdayakan para petani untuk memproduksi biodiesel langsung dari limbah pertanian seperti dedak padi, kacang mete, dan cangkang biji jarak, di lahan mereka sendiri, ini akan membantu mengatasi masalah kritis dari kekurangan energi dan emisi karbon.”

Dengan pengembangan lebih lanjut, katalis tersebut dengan mudah dapat disesuaikan. Untuk menghasilkan bahan bakar jet dari limbah pertanian dan kehutanan, ban bekas, dan bahkan ganggang.

Langkah selanjutnya bagi tim peneliti RMIT School of Science adalah meningkatkan jumlah produksinya. Mengadopsi teknologi pencetakan 3-D untuk mempercepat komersialisasinya.

“Kami juga berharap untuk memperluas jangkauan reaksi kimia untuk memasukkan cahaya dan aktivasi listrik untuk teknologi mutakhir seperti fotosintesis buatan dan sel bahan bakar,” kata Lee.

“Dan kami ingin bekerja dengan mitra bisnis potensial untuk menciptakan berbagai katalis yang tersedia secara komersial untuk aplikasi yang berbeda.”

Para peneliti internasional yang dipimpin oleh RMIT University, telah menerbitkan hasil penelitian ini di jurnal Nature Catalysis.