Dari manakah gas metan dihasilkan ?

Gas metana (CH₄) adalah senyawa hidrokarbon paling sederhana yang berwujud gas pada suhu kamar. Gas ini telah diidentifikasi oleh para ilmuwan sebagai salah satu gas rumah kaca yang dapat menimbulkan pemanasan global.

Para ilmuwan telah mengetahui bahwa kadar metana meningkat sejak tahun 1850-an, sebagai dampak dari Revolusi industri yang berlangsung pada masa itu.

Walaupun begitu, pada hari ini pun sangatlah sulit untuk menentukan sebagian besar peningkatan emisi gas metan tersebut berasal dari lahan basah (rawa-rawa dan persawahan), ataukah lapangan pengeboran minyak.

Karena metan adalah gas rumah kaca yang sangat kuat, maka jika para ilmuwan mengetahui sumber peningkatan gas tersebut, maka para pembuat kebijakan dapat membuat target pengurangan emisi gas metan.

“Metana sangatlah penting. Gas ini adalah gas yang memungkinkan kita untuk melakukan tindakan”, ujar Philip Bousquet, seorang peneliti di the Climate and Environmental Sciences Laboratory di Perancis.

Tulisan Bousquet adalah suatu upaya untuk mempersiapkan secara komperhensif apa yang diketahui tentang sumber gas metana dan reservoir yang dapat menyerap gas metana, dan untuk menggarisbawahi cara untuk meningkatkan pengetahuan kita dari mana gas metana berasal.

Secara kasar, gas metana dapat dibagi ke dalam 3 kategori berdasarkan asalnya. Para ilmuwan dapat membedakan ketiga sumber yang berbeda tersebut berdasarkan sifat kimianya.

Rawa-rawa masih menjadi misteri

Sumber pertama adalah mikroba yang mengeluarkan gas metana. Metana jenis ini muncul dari lingkungan yang minim oksigen seperti rawa-rawa, sawah, dan tempat pembuangan sampah (TPA). Suatu hal yang cukup unik juga bahwa metana dihasilkan oleh rayap dan perut sapi. Bahkan, metana yang dihasilkan oleh sapi sama besarnya dengan metana yang dihasilkan oleh bahan bakar fosil.

Sumber kedua adalah bahan bakar fosil. Metana jenis ini dihasilkan ketika batu bara, minyak, dan gas alam dikeruk dari perut bumi, dan juga dihasilkan selama pengangkutan dan pembakaran.

Sumber ketiga adalah dari pembakaran biomassa (kayu bakar, jerami, dll). Sumber ini sebagian besarnya merupakan akibat perbuatan manusia.

Pada tahun 1850-an, kadar metana secara global adalah sekitar 830 ppb di atmosfer. Pada tahun 2010, jumlah ini naik menjadi 1770 ppb. Meskipun demikian, peningkatan ini tidak selalu tetap.

Konsentrasi metana secara signifikan naik pada tahun 1980-an, namun dari tahun 1999 sampai 2006, hampir tidak terjadi perubahan. Sejak tahun 2006, kadarnya naik lagi. Namun, penyebab sebenarnya masih membutuhkan penelitian.

Penulis laporan berspekulasi bahwa, sejak tahun 2006, emisi dari lahan basah mengalami peningkatan karena tingginya suhu di daerah lintang tinggi dan banyaknya hujan di lahan basah daerah tropis selama La Nina (lawan dari El Nino). Para ilmuwan juga menduga bahwa emisi bahan bakar dari meningkatnya eksplorasi batu bara di Asia dan ledakan minyak dan gas di Amerika Serikat.

“Beberapa kombinasi dari lahan basah dan bahan bakar fosil adalah penyebab peningkatan ini di beberapa tahun terakhir, namun jumlah pastinya kita belum bisa mengatakannya sekarang” ujar Isobel Simpson, seorang ahli kimia atmosfer di Unversity of California dan juga merangkap sebagai salah seorang penulis laporan tersebut.

Para penulis menekankan beberapa bagian untuk perbaikan. Bousquet menggarisbawahi lahan basah tropis, merupakan sumber metana alam yang signifikan, sebagaimana riset dibutuhkan.

“Lahan basah merupakan sumber yang terbesar, dan juga merupakan salah satu yang tidak jelas. Kita benar-benar butuh melakukan kerja keras untuk mengurangi penyebaran lahan basah” ujarnya juga

Para penulis juga menggarisbawahi kebutuhan untuk mengukur gas metan di daerah tropis, yang banyak mengandung lahan basah dan mengalami kekurangan stasiun pengontrol. Kebutuhan lain melibatkan perbaikan persediaan sumber metana, seperti bagaimana gas ini diemisikan dari siklus produksi gas alam, suatu bidang yang menjadi riset secara aktif pada waktu ini, Simpson menekankan.

Sumber : http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=global-methane-releases-could-be-wetlands-or-wellheads 

Gas Karbondioksida dapat menjadi sumber energi baru (2)

Masih berkaitan dengan karbondioksida. Selain digunakan untuk menghasilkan energi listrik, ternyata para ahli juga menemukan bahwa karbondioksida dapat dijadikan sebagai sumber potensial untuk menghasilkan bahan bakar minyak.

Karbondioksida adalah hasil samping dari pembakaran glukosa dalam tubuh semua makhluk hidup. Tanaman akan mengubah gas karbondioksida menjadi glukosa kembali yang kemudian dapat dikonsumsi lagi oleh makhluk hidup. Siklus ini terus berulang yang menjadikan jumlah karbondioksida di atmosfer senantiasa konstan.

Akan tetapi, pembakaran bahan bakar minyak oleh kendaraan, kompor, dan pembangkit tenaga listrik, menjadikan jumlah karbondioksida yang ada di atmosfer mengalami kenaikan yang drastis. Hal ini jika dibiarkan, akan menyebabkan terjadinya pemanasan global, karena gas karbondioksida merupakan salah satu gas rumah kaca.

Para ahli sudah memperingatkan akan bahaya ini, sehingga memaksa perusahaan-perusahaan yang berpotensi melepaskan gas karbondioksida dalam jumlah besar ke atmosfer (seperti reaktor pembangkit tenaga listrik), untuk menangkap gas karbondioksida yang dilepaskan supaya tidak mencemari udara.

Tahap pertama ini tidaklah sulit untuk dilakukan. Akan tetapi yang sulit adalah proses penanganan selanjutnya. Menginjeksikan gas karbondioksida ke dalam bumi sangatlah mahal, sedangkan mengubahnya menjadi bahan bakar, membutuhkan energi yang sangat besar dan terkadang menggunakan bahan kimia yang beracun.

Akan tetapi, Joel Rosenthal dari University of Delaware's Departement of Chemistry and Biochemistry, telah menemukan katalis yang murah yang dapat mengubah gas CO₂ menjadi gas CO. Perlu diketahui, selama ini gas CO merupakan bahan kimia yang cukup luas penggunaannya. Diantara penggunaannya adalah sebagai bahan baku untuk membuat gas Hidrogen, metanol, bahan bakar sintesis, dan lain-lain.

Perlu diketahui pula, katalis untuk mengubah gas CO₂ menjadi gas CO juga sudah ada, yaitu emas dan perak. Akan tetapi, sebagaimana kita ketahui, emas dan perak sangatlah mahal karena merupakan bahan baku perhiasan. Rosenthal telah berhasil menemukan suatu logam yang dapat digunakan sebagai katalis yang lebih murah daripada emas dan perak. Logam tersebut adalah Bismuth, suatu logam keperakan yang sedikit berwarna merah muda mengkilap.

Rosenthal dan timnya telah merintis pengembangan alternatif katalis yang lebih murah daripada emas dan perak. Salah satu senyawanya merupakan komponen kunci dalam pepto-bismol, suatu obat mujarab yang dapat digunakan untuk mengatasi sakit perut.

Lebih lanjut lagi, Rosethal mengatakan katalis yang sudah dipatenkannya tersebut menawarkan kelebihan yang sangat penting, yaitu selektifitas dan efisiensi dalam mengkonversi karbondioksida menjadi bahan bakar.

Rosenthal menjelaskan : “Sebagian besar katalis tidak bersifat selektif mengubah karbondioksida menjadi hanya satu senyawa saja (karbonmonoksida). Tujuan kami ada dua, yaitu membuat katalis yang sangat selektif dalam menghasilkan karbonmonoksida, dan menjalankan reaksi menggunakan energi matahari”.

Karbonmonoksida digunakan di industri dalam reaksi pergeseran gas-air untuk membuat gas hidrogen. Gas ini juga merupakan bahan baku utama untuk proses Fischer-Tropsh, suatu proses yang secara luas telah digunakan untuk membuat dua bahan bakar minyak sintesis : bensin dan solar.

Rosenthal mengatakan bahwa jika di masa mendatang emisi karbondioksida dikenakan pajak yang tinggi karena perhatian pada pemanasan global, maka katalis buatannya yang menggunakan energi matahari untuk membuat bahan bakar minyak sintesis, akan berkompetisi secara ekonomis dengan bahan bakar fosil.

Rosenthal selanjutnya berkata : “Katalis ini merupakan sesuatu yang sangat vital dan penting, menggunakan energi matahari untuk mendorong produksi bahan bakar cair seperti bensin dari CO₂ adalah salah satu “cawan suci” (sesuatu yang paling dicari-cari) dalam riset energi terbarukan. Untuk melakukan hal ini pada skala praktek, katalis yang murah yang dapat mengubah karbondioksida menjadi senyawa yang kaya akan energi sangatlah dibutuhkan. Penemuan kami sangatlah penting dalam konteks ini, dan memperlihatkan bahwa pengembangan katalis dan material yang baru dapat menyelesaikan masalah ini. Para kimiawan memiliki peran yang besar untuk bermain di bidang ini”.

“Untuk mendukung kemajuan ini, ada sedikitnya satu lusin perangkat yang kita butuhkan untuk menindaklanjutinya. Satu studi yang sukses biasanya membawa pada pertanyaan dan kemungkinan yang lain, bukan jawaban final” ujarnya menambahkan.

Perlu diketahui, para ahli saat ini sedang giat-giatnya mencari cara untuk mengatasi melimpahnya polusi gas karbondioksida di atmosfer. Selain untuk membuat bahan bakar minyak sintesis seperti yang dilakukan Rosenthal, ada juga riset lain yang dilakukan oleh sebagian ahli untuk mengatasi masalah gas karbondioksida ini.

Skyonic, suatu perusahaan yang telah berhasil mengubah gas CO₂ menjadi soda kue, telah mampu mengumpulkan modal sebesar $128 juta. Ada lagi ilmuwan lain dari University of Texas yang saat ini sedang mencoba mengubah gas CO₂ menjadi metanol cair menggunakan kawat ukuran nano yang terbuat dari tembaga (II) oksida dan sinar matahari. Ilmuwan lain dari University of Georgia telah mampu membuat mikroorgainsme “pemakan” gas CO₂ yang kemudian gas CO₂ yang tertangkap ini bisa dimanipulasi untuk membuat bahan kimia yang menjadi bahan baku plastik dan BBM.

Sumber :

http://spectrum.ieee.org/energywise/green-tech/clean-coal/a-cheaper-way-to-turn-co2-into-synthetic-fuel

http://www.enn.com/energy/article/46129/print

Gas Karbondioksida dapat menjadi sumber energi baru (1)

Tahukah anda, gas karbondioksida yang selama ini dianggap sebagai polutan, ternyata bisa juga menjadi sumber energi. Di Reaktor The Belchatow, salah satu pembangkit listrik tenaga batu bara di Polandia, Sebuah tim peneliti dari Belanda, telah menemukan suatu cara untuk “memanen” energi dari emisi yang dikeluarkan dari reaktor tersebut.

Stasiun Pembangkit listrik di seluruh dunia, melepaskan 12 milyar ton karbondioksida setiap tahun akibat dari pembakaran batu bara, minyak, atau gas alam. Sementara itu, kompor dan pemanas ruangan menyumbangkan 11 milyar ton karbondioksida. Suatu jumlah yang sangat besar yang jika dapat dimanfaatkan, akan memberikan sumbangsih yang tidak sedikit. Kini, sebuah tim dari peneliti belanda, telah berhasil memanfaatkannya.

Dalam eksperimen yang mereka lakukan, mereka beranggapan bahwa gas karbondioksida yang dialirkan melalui air atau cairan lainnya, akan menghasilkan aliran elektron yang selanjutnya dapat dimanfaatkan sebagai pembangkit tenaga listrik.

Proses ini cukup untuk menciptakan energi listrik ekstra sebesar 1750 terrawatt jam (atau sekitar 1,75 triliun Kwh per tahun (sekitar 400 kali jumlah listrik yang dihasilkan Bendungan Hoover di Nevada. Hal ini terjadi tanpa disertai penambahan jumlah karbondioksida ke atmosfer. Gas buang dari satu siklus produksi listrik, dapat digunakan secara langsung untuk menghasilkan aliran listrik yang lain menuju grid (jaringan yang saling bersambungan mengalirkan listrik).

Mereka membuat klaimnya dalam jurnal Environmental Science and Technology Letters, yang dipublikasikan oleh the American Chemical Society. Klaim tersebut bersandarkan pada teknik yang sudah berumur 200 tahun yang dimulai oleh Sir Humphry Davy dan Michael Faraday, yaitu teknik elektrolisis.

Di balik alasan tersebut adalah logika yang sederhana, yaitu bahwa setiap peristiwa kimia akan melibatkan pertukaran energi. Dalam larutan, pergerakan energi ini melibatkan pergerakan elektron dan ion-ion yang bermigrasi di antara anoda dan katoda. Dalam proses pencampuran dua larutan yang berbeda, campuran akhir akan memiliki nilai energi yang lebih rendah daripada energi masing-masing jika dijumlahkan. Akan tetapi, karena energi tidak dapat diciptakan maupun dihancurkan (oleh manusia), maka harus ada sebagian energi yang dapat digunakan.

Bert Hamelers dari Wetsus, suatu kolaborasi dari beberapa perusahaan dan lembaga riset yang berbasis di Belanda, dan kolega-koleganya dari Wageningen University, melaporkan bahwa mereka menggunakan elektroda berpori dan karbondioksida yang disemprotkan ke dalam air. Mereka memperoleh aliran listrik ketika gas karbondioksida bereaksi dengan air menghasilkan asam karbonat, yang kemudian terurai menjadi dua elektrolit yaitu ion hidrogen dan ion bikarbonat.

Ketika pH larutan meningkat, ion bikarbonat ( HCO₃^-) kemudian dapat berubah menjadi ion karbonat ( CO₃^2-). Semakin besar tekanan gas CO₂, maka banyak pula jumlah ion yang ada dalam larutan.

Dalam eksperimennya, mereka menemukan bahwa ketika mereka menyemprotkan larutan elektrolit tersebut mengunakan udara, diantara dua elektroda berpori, aliran listrik mulai terbentuk. Karena udara yang keluar dari cerobong asap dari stasiun pembangkit listrik mengandung lebih dari 20 persen gas karbondioksida, maka memproduksi listrik dengan cara ini sangatlah menjanjikan.

Mereka menemukan bahwa mereka dapat memperoleh energi yang lebih besar jika cairan yang digunakan bukan air, namun senyawa monoetanolamin. Dalam beberapa percobaan, cara ini dapat menghasilkan rapat energi sebesar 4,5 mW per m².

Ironisnya adalah bahwa energi listrik ini sebenarnya sudah tersedia melimpah di lubang cerobong asap dari pembangkit tenaga listrik di seluruh dunia.

Tidak ada orang yang memiliki cara untuk memanen energi ini secara langsung, namun suatu percobaan sederhana yang sudah kuno di laboratorium, telah menunjukkan bahwa sejumlah besar potensi energi telah terbuang percuma setiap hari, dengan cara yang tidak terduga.

Butuh investasi yang luar biasa besar – dan sejumlah besar kecerdikan rekayasa – untuk mengubah gas rumah kaca menjadi energi listrik, akan tetapi riset tersebut merupakan pengingat bahwa semua ilmuwan di mana saja mereka berada, sedang dan akan terus senantiasa mencari cara yang cerdas untuk memenuhi energi bagi planet ini.

Sumber : http://www.scientificamerican.com/