Bahan baru untuk mengekstraksi CO2 dari udara dan gas buang

Perhitungan kimia kuantum oleh HU memungkinkan pengembangan bahan berpori baru yang memiliki kapasitas adsorpsi CO2 yang tinggi.

Para ahli iklim sepakat: Untuk mengatasi krisis iklim, kita tidak hanya perlu mengurangi karbon dioksida (CO2).₂) emisi tetapi juga langsung menyaring gas berbahaya dari udara dan gas buang. Untuk mencapai tujuan ini, para ilmuwan sedang mengerjakan teknologi 'Direct Air Capture' dan mencari bahan yang cocok yang dapat secara efektif mengikat (menyerap) CO2.₂ molekul dan melepaskannya dalam bentuk pekat seiring kenaikan suhu, sehingga memungkinkan gas disimpan di bawah tanah, misalnya.

Sintesis material COF-999 berhasil

Di jurnal Alamtim peneliti internasional, termasuk Joachim Sauer dari Humboldt-Universität zu Berlin (HU), melaporkan sintesis kimia bahan khusus, COF-999, yang dicapai oleh kandidat doktor Zihui Zhou dari kelompok penelitian Omar Yaghi di Universitas Kalifornia (UC) di Berkeley. Bahan tersebut merupakan senyawa kerangka organik (Covalent Organic Framework – COF), dimana poliamina yang terikat pada kerangka di pori-pori bertanggung jawab untuk adsorpsi molekul karbon dioksida.

“Sungguh luar biasa, bahan ini tidak hanya memiliki kapasitas penyerapan CO yang sangat tinggi₂ namun kapasitas ini bahkan beberapa kali lebih tinggi jika terdapat air. Air, yang selalu ada di udara sekitar dan gas buang, tidak mengganggu di sini namun secara mengejutkan memiliki efek yang sangat positif,” kata Sauer, ahli kimia kuantum terkenal dan Peneliti Senior di Departemen Kimia di Humboldt-Universität.

Peneliti HU menjelaskan fungsi COF-999 melalui perhitungan kimia kuantum

Sebagai anggota tim peneliti, Joachim Sauer bertanggung jawab atas penjelasan kimia kuantum tentang fungsi material pada tingkat atom. Pengetahuan yang diperoleh dari percobaan tidak cukup untuk menentukan lokasi pasti atom (gugus amina) dalam struktur padat berpori tempat CO₂molekul 'berlabuh di'. Oleh karena itu, langkah pertama adalah membangun model struktural yang konsisten dengan temuan eksperimental. Pada langkah kritis kedua, penting untuk menghitung seberapa kuat CO₂ berikatan dengan berbagai gugus amina pada posisi berbeda dan bagaimana hal ini berubah dengan adanya molekul air (H₂HAI).

Joachim Sauer: “Perhitungan kimia kuantum kami sangat diperlukan karena pemahaman tentang cara kerja pada tingkat atom adalah dasar untuk mengembangkan bahan yang lebih baik lagi. Saat ini kami sedang mengerjakan hal ini dengan mitra kami di UC Berkeley dan Universitas Chicago.”

Z.Zhou, T. Ma, H. Zhang, S. Chheda, H. Li, K. Wang, S. Ehrling, R. Giovine, C. Li, AH Alawadhi, MM Abduljawad, MO Alawad, L. Gagliardi, J . Sauer,* OM Yaghi,* Penangkapan karbon dioksida dari udara terbuka menggunakan kerangka organik kovalen , Nature 635 (2024) 96-101