Redox Flow Desalination, Mampu Mengubah Air Laut menjadi Air Minum dengan Biaya Terjangkau

Peneliti telah berhasil mencapai kemajuan besar dalam teknik elektrokimia yang disebut Redox Flow Desalination (RFD). Teknik ini bisa mengubah air laut menjadi air minum yang aman dikonsumsi dan juga menyimpan energi terbarukan dengan biaya yang terjangkau.

blank

Peneliti telah berhasil mencapai kemajuan besar dalam teknik elektrokimia yang disebut Redox Flow Desalination (RFD). Teknik ini bisa mengubah air laut menjadi air minum yang aman dikonsumsi dan juga menyimpan energi terbarukan dengan biaya yang terjangkau.

Dalam sebuah penelitian yang dipublikasikan di jurnal Cell Reports Physical Science, tim peneliti dari New York University yang dipimpin oleh Dr. André Taylor, seorang profesor teknik kimia dan biomolekuler serta direktur DC-MUSE (Decarbonizing Chemical Manufacturing Using Sustainable Electrification), berhasil meningkatkan efisiensi sistem Redox Flow Desalination (RFD). Mereka berhasil meningkatkan kemampuan sistem untuk menghilangkan garam sekitar 20 persen, sambil juga mengurangi konsumsi energi dengan mengatur laju aliran cairan secara optimal.

RFD memberikan banyak keuntungan. Sistem ini dapat menyimpan energi dengan cara yang bisa disesuaikan dan fleksibel, sehingga kita dapat menggunakan sumber energi terbarukan seperti matahari dan angin dengan lebih efisien. Selain itu, RFD juga menjanjikan solusi baru untuk masalah air di seluruh dunia.

RFD dapat mengurangi ketergantungan pada jaringan listrik konvensional dan juga mendorong transisi menuju proses desalinasi air yang ramah lingkungan dan berkarbon netral. Selain itu, dengan menggabungkan baterai aliran redoks dengan teknologi desalinasi, sistemnya jadi lebih efisien dan dapat diandalkan.

Kemampuan alami baterai aliran redoks untuk menyimpan energi berlebih saat pasokan melimpah dan melepaskannya saat permintaan puncak, sangat cocok dengan kebutuhan energi yang berfluktuasi pada proses desalinasi.

blank

Skema RFD empat saluran dalam mode single-pass dengan A/A*, mewakili reaksi elektrokimia spesies redoks yang dilarutkan dalam larutan garam konduksi, dan saluran dipisahkan oleh membran penukar kation (CEM) dan membran penukar anion (AEM) .

Sistem ini melibatkan pembagian air laut yang masuk menjadi dua aliran: aliran yang mengandung garam (Gambar di atas, CH 2) dan aliran yang mengalami desalinasi (Gambar di atas, CH 3). Dua saluran tambahan berisi elektrolit dan molekul redoks (Gambar di atas, A). Saluran-saluran ini dipisahkan dengan menggunakan membran pertukaran kation (CEM) atau membran pertukaran anion (AEM).

Pada Gambar CH 4, elektron disuplai dari katoda ke molekul redoks, mengekstrak Na+ yang berdifusi dari CH 3. Molekul redoks dan Na+ kemudian diangkut ke CH 4, di mana elektron disuplai ke anoda dari molekul redoks, dan Na+ diizinkan untuk berdifusi ke CH 2. Dengan potensial keseluruhan ini, ion Cl bergerak dari CH 3 melalui membran pertukaran anion (AEM) ke CH 2, membentuk aliran air asin yang terkonsentrasi. Sebagai hasilnya, CH 3 menghasilkan aliran air tawar.

Dalam operasi terbalik, di mana air asin dan air tawar dicampur, energi kimia yang tersimpan dapat diubah menjadi listrik terbarukan. Pada dasarnya, sistem RFD dapat berfungsi sebagai jenis “baterai” unik, menangkap energi berlebih yang disimpan dari sumber energi matahari dan angin.

Energi yang tersimpan ini bisa dilepaskan kapan saja sesuai kebutuhan, memberikan tambahan listrik yang fleksibel dan berkelanjutan untuk sumber listrik lainnya. Kemampuan ganda dari sistem RFD menunjukkan potensinya tidak hanya dalam desalinasi, tetapi juga sebagai kontributor inovatif untuk solusi energi terbarukan.

Meskipun penelitian lebih lanjut masih diperlukan, temuan dari tim NYU Tandon menunjukkan jalan yang menjanjikan menuju proses RFD yang lebih hemat biaya – sebuah kemajuan penting dalam upaya global untuk meningkatkan pasokan air minum. Seiring dengan intensitas perubahan iklim dan pertumbuhan penduduk, semakin banyak wilayah yang menghadapi kekurangan air, menekankan pentingnya metode desalinasi yang inovatif dan efisien.

Referensi :

[1] Taylor, A.D., Maclean, S.A., Raza, S., Wang, H., Igbomezie, C., Liu, J., Makowski, N., Ma, Y., Shen, Y., Röhr, J.A., Weng, G.M. 2023. Investigation of flow rate in symmetric four-channel redox flow desalination system. Cell Reports Physical Science 5. DOI : 10.1016/j.xcrp.2023.101761

[2] https://engineering.nyu.edu/news/nyu-tandon-researchers-unlock-energy-efficient-solution-global-water-crisis diakses pada 31 Januari 2024

[3] Stephen A. Maclean, Syed Raza, Hang Wang, Chiamaka Igbomezie, Jamin Liu, Nathan Makowski, Yuanyuan Ma, Yaxin Shen, Jason A. Rӧhr, Guo-Ming Weng, André D. Taylor. Investigation of flow rate in symmetric four-channel redox flow desalination systemCell Reports Physical Science, 2024; 101761 DOI: 10.1016/j.xcrp.2023.101761

Tinggalkan Komentar

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *