Membawa Perubahan Hijau dengan Biochar dalam Konversi Biomassa!

Membawa Perubahan Hijau dengan Biochar dalam Konversi Biomassa!

Dalam beberapa dekade terakhir, konsumsi energi dari bahan bakar fosil telah mendorong peningkatan besar emisi gas rumah kaca di seluruh dunia, menyebabkan dampak lingkungan seperti pemanasan global dan perubahan iklim. Penggunaan energi terbarukan sedang diperjuangkan secara global untuk mengurangi masalah ini.

Biomassa alami, terutama kayu, secara historis telah menjadi sumber energi utama. Biomassa yang berasal dari tanaman atau hewan berbasis karbon organik juga merupakan sumber penangkapan dan penyimpanan karbon. Selama masa hidupnya, biomassa menyerap CO2 dan kemudian menghilangkan karbon dari atmosfer untuk menyimpannya, dan dekomposisi biomassa tersebut dapat menghasilkan teknologi emisi negatif atau teknologi penghilangan gas rumah kaca selama tidak ada CO2 atau CH4 yang dihasilkan.

Dekomposisi biomassa pada suhu tinggi, atau konversi termokimia, menciptakan gas yang bisa dibakar dan biofuel berharga yang dapat digunakan untuk aplikasi energi. Sebagai alternatif, sebagian besar konten karbon dapat diubah menjadi karbon padat yang sering disebut sebagai biochar yang dapat disimpan dengan aman, misalnya sebagai amandemen berharga dalam tanah.

Gasifikasi dan pirolisis adalah jalur utama yang saat ini diterapkan untuk konversi termokimia biomassa. Gasifikasi biomassa adalah proses yang mengubah sumber organik padat/cair, biasanya dari limbah biomassa alami, menjadi senyawa gas dan padat, yang biasanya terjadi pada suhu sekitar 1000 °C. Fase gas, disebut sebagai syngas, adalah campuran gas hidrogen, metana, karbon monoksida, karbon dioksida, dan beberapa hidrokarbon ringan, dan biasanya digunakan untuk pembangkit listrik atau produksi biofuel, dan fase padat disebut sebagai “char” atau “biochar” adalah campuran terutama karbon dengan fraksi organik yang tidak terkonversi kecil dan abu.

Pirolisis biomassa adalah jalur lain untuk mengubah biomassa, yang mirip dengan proses gasifikasi; namun dilakukan pada suhu yang lebih rendah (antara 400 dan 800 °C) dan tekanan hingga 5 bar dalam ketiadaan agen pengoksidasi. Biasanya dapat dibagi menjadi tiga kategori: (i) pirolisis konvensional, (ii) pirolisis cepat, dan (iii) pirolisis kilat. Pirolisis konvensional dilakukan pada suhu di bawah 450 °C dan biasanya memberikan kandungan arang yang tinggi. Pirolisis cepat dilakukan pada 450–600 °C dan dapat menghasilkan bio-oli hingga 75% dengan laju pemanasan yang tinggi (300 °C min−1) dan waktu tinggal pendek (biasanya 2 detik). Pirolisis kilat adalah proses pirolisis yang sangat cepat yang dilakukan hingga 600 °C dan 1000 °C min−1 dengan waktu tinggal kurang dari 1 detik, dan biasanya diadopsi untuk memaksimalkan generasi gas. Namun, salah satu kelemahan pirolisis adalah kebutuhan akan reaktor khusus yang diperlukan untuk mengakomodasi lingkungan suhu dan tekanan tinggi.

Rute biologis untuk generasi biogas dari biomassa meliputi pencernaan anaerobik dan fermentasi, di mana, mikroorganisme digunakan untuk mendekomposisi bahan baku biomassa untuk menghasilkan biofuel (bioetanol atau butanol) atau gas yang bisa dibakar seperti CH4, CO2, H2, dll. Setelah konversi, limbah yang dicerna digunakan untuk proses akuisisi karbon tambahan atau hanya dibakar. Meskipun pendekatan ini digunakan pada tingkat industri, dapat menyebabkan beberapa masalah untuk pengelolaan limbah cair. Rute-rute tersebut lebih lambat daripada konversi termokimia.

Perlakuan permukaan fotokimia kilat atau penyembuhan fotokimia adalah proses yang menghasilkan cahaya putih spektrum penuh dari lampu busur listrik dan biasanya digunakan untuk penyejatan termal. Telah digunakan dalam elektronika untuk mensinterkan tinta logam menjadi jalur konduktif di atas substrat yang sensitif terhadap suhu. Dalam teknik ini, kilatan kuat dapat memberikan pulsa cahaya spektrum luas tinggi dalam waktu eksposur yang singkat (<1 ms), yang mempromosikan tidak hanya pemanasan dan penguapan residu, pelarut basah, polimer, dan pengikat, tetapi juga dapat digunakan untuk melaksanakan reaksi seperti reduksi ion logam atau oksida menjadi logam bulk, dan kemudian menghasilkan film atau jalur konduktif misalnya perak atau tembaga. Dalam proses ini, suhu partikel logam yang menyerap cahaya meningkat ratusan derajat, tetapi hanya secara lokal dan untuk waktu yang sangat singkat, dan karena itu berbagai material polimer transparan dengan temperatur transisi glass rendah seperti PET atau PEN dapat digunakan sebagai substrat tanpa kerusakan.

Penelitian telah mengembangkan berbagai proses permukaan reaktif berbasis reaksi fototermal non-kesetimbangan menggunakan cahaya kilat putih yang sama dari lampu kilat xenon. Sebagai contoh, telah digunakan untuk memodifikasi permukaan material seperti oksida grafena untuk membentuk grafena konduktif dan juga oksida logam untuk menghasilkan karbida logam. Reaksi permukaan fotokimia kilat juga ini diperkenalkan untuk menghasilkan nanopartikel logam dari prekursor garam logam, misalnya Pt, Ni, NiFe, Au, Ag dan Au–Ag atau bahkan kompleks logam seperti Prussian blue.

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *

en_USEnglish