Material Murah Ini 10 Kali Lebih Hebat dari Platinum dalam Mengolah Sampah Plastik

Evolusi karburisasi (digambarkan oleh bola-bola) di bawah kendali kinetik (diilustrasikan oleh kontur permukaan). Berkas molekul mewakili evolusi gas dalam kondisi sintesis, sementara bola berapi menyoroti pembentukan fase semi-karbida tungsten murni denga(Sinhara M. H. D. Perera)

DALAM dunia kimia, platinum adalah "emas" bagi para ilmuwan. Logam mulia ini merupakan katalis paling efektif untuk mempercepat reaksi kimia, mulai dari pembuatan detergen hingga pengolahan bahan bakar. Namun, platinum memiliki kelemahan besar: harganya selangit dan ketersediaannya sangat terbatas.

Kini, para peneliti dari Universitas Rochester menemukan solusi potensial yang jauh lebih berlimpah dan murah, tungsten karbida. Material yang biasanya digunakan untuk alat potong industri dan bor ini ternyata mampu menyaingi, bahkan melampaui kehebatan platinum jika atomnya disusun dengan presisi tinggi pada suhu ekstrem.

Rahasia pada Struktur Atom

Tantangan terbesar menggunakan tungsten karbida adalah sifat kimianya yang sulit ditebak. Menurut Sinhara Perera, mahasiswa doktoral di laboratorium Marc Porosoff, efektivitas material ini sangat bergantung pada bagaimana atom-atomnya tersusun atau yang disebut dengan "fase"."Tidak ada pemahaman yang jelas tentang struktur permukaan tungsten karbida karena sangat sulit untuk mengukur permukaan katalitik di dalam ruang tempat reaksi kimia ini berlangsung," ujar Perera.

Untuk memecahkan masalah ini, tim peneliti memanipulasi partikel tungsten karbida pada skala nanometer di dalam reaktor bersuhu di atas 700 derajat Celsius. Mereka berhasil mengidentifikasi satu fase spesifik, yakni β-W2C, yang menunjukkan performa luar biasa dalam mengubah karbon dioksida (CO2) menjadi bahan baku bahan bakar.M

erevolusi Daur Ulang Plastik

Bukan hanya soal emisi karbon, tungsten karbida menunjukkan taringnya dalam urusan sampah plastik. Dalam proses yang disebut hydrocracking, memecah molekul besar menjadi kecil agar bisa digunakan kembali, tungsten karbida terbukti 10 kali lebih efisien daripada katalis berbasis platinum.Ketua tim peneliti, Marc Porosoff, menjelaskan rantai polimer panjang pada plastik sekali pakai seperti botol air (polypropylene) seringkali terlalu besar untuk masuk ke pori-pori katalis platinum yang sempit.

"Tungsten karbida, bila dibuat dengan fase yang tepat, memiliki sifat logam dan asam yang baik untuk memecah rantai karbon pada polimer ini," kata Porosoff. 

"Rantai polimer yang besar dan tebal ini dapat berinteraksi dengan tungsten karbida jauh lebih mudah karena mereka tidak memiliki mikropori yang menyebabkan keterbatasan pada katalis berbasis platinum pada umumnya."

Pengukuran Suhu yang Akurat

Keberhasilan ini juga didukung oleh teknik pengukuran suhu optik baru. Selama ini, pengukuran suhu dalam reaktor kimia seringkali meleset hingga 100 derajat Celsius dari kondisi aslinya. Dengan teknologi baru ini, peneliti bisa mengontrol reaksi dengan jauh lebih presisi.

"Kami mempelajari dari studi ini bahwa tergantung pada jenis kimianya, suhu yang diukur dengan pembacaan massal bisa meleset 10- 100 derajat Celsius," jelas Porosoff.

Temuan ini tidak hanya menjanjikan biaya produksi kimia yang lebih murah, tetapi juga membuka jalan menuju ekonomi sirkular, di mana sampah plastik tidak lagi berakhir di lautan, melainkan diproses kembali menjadi material bernilai tinggi secara efisien dan berkelanjutan. (Science Daily/Z-2)