Sebuah tim perintis yang dipimpin oleh Universitas Delaware telah mengembangkan katalis revolusioner yang mengubah limbah plastik menjadi bahan bakar cair secara lebih efisien, membuka jalan bagi solusi berkelanjutan untuk polusi plastik.
Tim peneliti yang dipimpin oleh Universitas Delaware telah mencapai terobosan signifikan dalam upaya melawan polusi plastik. Tim ini telah mengembangkan katalis baru yang mengubah sampah plastik menjadi bahan bakar cair lebih cepat dan dengan lebih sedikit produk sampingan yang tidak diinginkan dibandingkan dengan metode yang ada saat ini.
Plastik, meskipun dihargai karena daya tahannya, menimbulkan tantangan lingkungan yang besar karena keberadaannya sebagai serpihan kecil yang dikenal sebagai mikroplastik, yang menyusup ke dalam ekosistem dan mengancam kesehatan manusia.
Proses daur ulang tradisional menurunkan kualitas plastik seiring berjalannya waktu, dan tidak mampu mengimbangi besarnya volume sampah plastik global.
Katalis baru, diterbitkan dalam jurnal Chem Catalysis, merupakan kemajuan penting dalam daur ulang plastik — mengubah sampah menjadi sumber daya berharga. Inovasi ini siap mengurangi polusi plastik secara substansial dan mendorong produksi bahan bakar berkelanjutan.
"Alih-alih membiarkan plastik menumpuk sebagai sampah, upcycling memperlakukannya seperti bahan bakar padat yang dapat diubah menjadi bahan bakar cair dan bahan kimia yang bermanfaat, menawarkan solusi yang lebih cepat, lebih efisien, dan ramah lingkungan," ujar penulis senior Dongxia Liu, Profesor Teknik Kimia dan Biomolekuler Robert K. Grasseli di University of Delaware, dalam siaran pers.
Penelitian tim ini berfokus pada hidrogenolisis, suatu metode yang menggunakan gas hidrogen dan katalis untuk memecah polimer dalam plastik menjadi bahan bakar cair yang cocok untuk transportasi dan penggunaan industri.
Katalis tradisional sering menghadapi tantangan efisiensi karena molekul polimer kesulitan berinteraksi dengan situs aktif katalis.
Namun, tim yang dipimpin Universitas Delaware mengatasi hal ini dengan berinovasi menggunakan MXenes (diucapkan max-eens), sejenis nanomaterial. Mereka mengubah MXenes menjadi MXenes mesopori, menciptakan pori-pori yang lebih besar dan terbuka yang memungkinkan plastik cair mengalir lebih bebas, sehingga meningkatkan efisiensi proses daur ulang.
"MXene membentuk lapisan dua dimensi, seperti halaman buku. Lapisan-lapisan yang bertumpuk dalam buku tertutup ini menyulitkan plastik cair untuk bergerak dengan mudah, sehingga membatasi kontak dengan katalis," tambah penulis pertama Ali Kamali, kandidat doktor di Departemen Teknik Kimia dan Biomolekuler. "Untuk menyempurnakan desain, kami menambahkan pilar silika untuk membuka ruang di antara lapisan MXene, sehingga polimer dan senyawa antara yang terbentuk selama reaksi dapat mengalir lebih mudah."
Dengan menguji katalis rutenium yang didukung MXene mesopori dengan polietilena berdensitas rendah (LDPE) — plastik umum yang digunakan dalam kantong belanja dan film — tim mengamati hasil yang luar biasa.
Dalam reaktor bertekanan yang menggabungkan LDPE dengan katalis dan gas hidrogen, laju reaksi hampir dua kali lebih cepat daripada yang dilaporkan sebelumnya untuk hidrogenolisis LDPE. Katalis ini juga memiliki selektivitas tinggi, menghasilkan bahan bakar cair yang tepat sasaran sekaligus meminimalkan produk sampingan yang tidak diinginkan seperti metana.
"Kami berhasil menghasilkan material yang tidak hanya mempercepat konversi tetapi juga meningkatkan kualitas produk bahan bakar. Kemajuan ini menyoroti potensi katalis mesopori berstruktur nano untuk meningkatkan daur ulang plastik," tambah Liu.
Ke depannya, tim peneliti berencana untuk menyempurnakan katalis tersebut lebih lanjut dan mengembangkan pustaka katalis berbasis MXene yang komprehensif untuk memproses berbagai jenis plastik. Mereka bertujuan untuk berkolaborasi dengan mitra industri, mengubah sampah plastik menjadi bahan bakar dan bahan kimia yang bermanfaat bagi lingkungan dan memberikan nilai ekonomi bagi masyarakat setempat.
Sumber: University of Delaware