Membuat Hydrogen Fuel Pada Temperatur dan Tekanan Ruang Dengan Single Enzyme Biomineralization

Membuat Hydrogen Fuel Pada Temperatur dan Tekanan Ruang Dengan Single Enzyme Biomineralization

Ketika mendengar “hydrogen fuel” atau bahan bakar hidrogen, seringkali di benak ini yang terisi adalah pemikiran “membakar” hidrogen sehingga mendapatkan energi siap pakai (listrik, gerak, panas). Namun perlu diketahui FUEL dalam hal ini jangan diterjemahkan “bahan bakar” yang mengandung pengertian “combustion” seperti motor bakar. Sehingga sering disebut juga FUEL CELL (bahan bakar sel).

Hydrogen fuel cell yang dipakai dalam transportasi adalah hidrogen yang dipergunakan untuk menghasilkan listrik. Kemudian listriknya dipergunakan untuk kebutuhan lain, misal penggerak motor elektrik. Sebagai “bahan bakar“, hidrogen tidak pernah dijumpai di alam. hidrogen selalu berupa gas “buatan”, man made fuel. Nah pembuatannya memang bisa dilakukan dengan elektrolisa dari sumber air (H2O), atau dapat dihasilkan dari proses pemecahan Hydrocarbon (CH). Oleh sebab itu disinilah rumitnya perhitungan efisiensi energi yang akhirnya berujung pada nilai keekonomian pemanfaatan hydrogen fuel (Pakde, 2010).

Gambar 1. Individual Fuel Cell (Pakde, 2010).

Hidrogen dapat di produksi dari bahan bakar fosil, biomassa dan air baik dengan proses kimia maupun biologi. Secara biologi hidrogen dapat diproduksi dengan fotosintesis dan fermentasi dimana lebih ramah lingkungan dari pada proses termokimia dan elektrokimia. Secara biologi, mikroorganisme yang mampu menghasilkan gas hidrogen yaitu genus Clostridium seperti Clostridium butyricum, C. acetobutylicum, C. saccharoper butylacetonicum, C. pasteurianum. Spesies Clostridium adalah organisme anaerobik yang mampu mengonversi heksosa menjadi hidrogen dengan hasil 2 mol hidrogen/mol heksosa. Clostridium butyricum mampu menghasilkan hidrogen dengan substratnya glukosa dan xilosa dengan hasil 2,0 dan 2,3 mol H2/mol glukosa. Clostridium butyricum mampu merubah glukosa menjadi butirat, asetat, CO2, dan hidrogen. Clostridium butyricum memiliki karakteristik berupa gram positif pembentuk spora, bersifat anaerob obligat dan hidup di usus besar manusia dan hewan, serta tanah. Sebagai salah satu mikroflora dalam tubuh, Clostridium butyricum berperan dalam menghasilkan asam lemak rantai pendek (SCFA), terutama asam butirat, asetat dan propionat serta sejumlah asam format dan laktat (Syauqi, dkk, 2018).

Karena hidrogen tidak ditemukan secara bebas (seperti gas) di alam, maka kita harus memisahkannya dari unsur-unsur lain. Kita dapat memisahkan atom hidrogen dari air, biomassa, atau molekul gas alam. Hidrogen umumnya dihasilkan oleh ekstraksi dari bahan bakar fosil hidrokarbon melalui proses kimia. Hidrogen juga dapat diekstraksi dari air melalui produksi biologis (misalnya, ganggang dan bakteri melepaskan hidrogen), dengan elektrolisa air, reduksi kimia atau dengan thermolysis. Hidrogen dapat diproduksi di fasilitas pusat besar atau di pabrik kecil untuk penggunaan setempat. Setiap wilayah negara (dan dunia) memiliki beberapa sumber daya yang dapat digunakan untuk membuat hidrogen.

(1) Steam Methane Reforming (SMR) yang saat ini metode yang paling murah untuk menghasilkan hidrogen. Produksi hidrogen dengan reformasi adalah proses mapan dengan produksi skala besar (330.000 kg hidrogen/hari) dan fasilitas besar yang menghasilkan hidrogen pada biaya yang mendekati target DOE (USD 2,00 USD 3.00/gge) (gge adalah galon bensin setara pada dasar energi).

(2) Elektrolisis adalah proses yang memisahkan hidrogen dari air. Hasil produksinya tidak menimbulkan emisi, namun saat ini proses yang sangat mahal. Teknologi baru sedang dikembangkan sepanjang waktu. Elektrolisis air hanya mewakili sebuah segmen pedagang pasar hidrogen. Ada dua proses elektrolisis temperatur ambien untuk menghasilkan hidrogen: 1) elektrolisis alkaline, yang terkonsentrasi menggunakan kalium hidroksida (KOH) sebagai elektrolit, dan 2) elektrolisis PEM, yang menggunakan ionomer Nafion™ sebagai elektrolit. Membran untuk elektrolisis PEM adalah serupa dengan yang digunakan dalam sel bahan bakar PEM. Elektrolisis alkaline berupa tumpukan (stacks) monopolar atau bipolar; sedangkan tumpukan elektrolisis PEM adalah bipolar.

(3) Gasifikasi batubara, memecah batubara menjadi molekul yang berat molekulnya lebih kecil, biasanya dengan mengarahkannya pada suhu dan tekanan tinggi, menggunakan uap dan sejumlah oksigen terukur. Hal ini menyebabkan produksi syngas, suatu campuran yang utamanya terdiri dari karbon monoksida (CO) dan hidrogen (H2). (Rosyid dan Oktaufik, 2009).

Biomineralisasi adalah fenomena luas yang mengarah pada pembentukan biomineral yang terorganisasi dengan baik, yang mengacu pada pembentukan mineral anorganik dalam organisme. Biomineralisasi melibatkan biologi, kimia, kristalografi, ilmu material, mineralogi, dan kedokteran, dan disiplin ilmu lainnya juga telah mengarah ke spesialisasi di bidang ini. Mempelajari karakteristik mekanisme pembentukan biomineralisasi tidak hanya membantu dalam pengembangan dan pemanfaatan bahan nano baru, tetapi juga membantu untuk mengobati mineralisasi abnormal yang disebabkan oleh penyakit tubuh manusia, seperti osteoporosis, osteomalacia, hypophosphatasia, batu ginjal, dan aterosklerosis. Di sisi lain, berbagai bahan nanofungsional disintesis dan biomineralized dengan karakteristik hidup. Karena super survivabilitas dan retensivitas yang diinduksi oleh biomineralisasi, biomineralisasi telah menarik perhatian khusus dari ahli biologi, arkeolog, ahli kimia, dan ilmuwan bahan untuk efek pelacak dan transformasi dalam studi evolusi batuan dan sintesis bahan nano. Namun, mengendalikan proses biomineralisasi in vitro setepat sistem biologi yang rumit tetap menjadi tantangan.

Studi biomineralisasi tradisional menekankan desain bionik dan persiapan bahan dengan meniru alam, menyoroti regulasi kristalisasi anorganik oleh sistem organik, sehingga meningkatkan sifat material. Tren baru penelitian biomineralisasi adalah menggunakan strategi alami untuk merealisasikan regulasi organisme biologis melalui bahan anorganik, menyoroti penggunaan sistem material untuk mencapai transformasi biofungsional. Pada 2008, tim Tang Ruikang berhasil mewujudkan transformasi mineralisasi sel ragi dan mengusulkan bahwa menggunakan strategi biomineralisasi untuk lebih banyak spesies biologis dapat diberkahi dengan fungsi-fungsi baru melalui cangkang material. Misalnya, pelestarian vaksin sangat tergantung pada rantai dingin. Melalui mineralisasi biomimetik, tim ini membangun kompleks vaksin-kalsium fosfat baru, yang sangat meningkatkan stabilitas termal vaksin berdasarkan pada mempertahankan kemanjuran aslinya, dan pada awalnya menyadari pembangunan vaksin tahan panas yang tidak tergantung pada kulkas. Mineralisasi biomimetik tidak hanya dapat meningkatkan stabilitas struktural organisme melalui bahan tetapi juga mengubah fungsi asli organisme. Dengan menginduksi akumulasi spontan ganggang hijau melalui mineralisasi biomimetik ganggang hijau, kelompok ini dapat mengaktifkan hidrogenase sambil juga memastikan aktivitas sistem fotosintesis II, sehingga mengubah jalur fotosintesis ganggang hijau, dan secara langsung membusuk air untuk menghasilkan hidrogen di bawah kondisi alami. Efisiensi produksi hidrogennya sama dengan efisiensi fotosintesis normal (Chen, et all, 2019).

Insinyur di Universitas Lehigh adalah yang pertama menerapkan proses biomineralisasi enzim tunggal untuk mengembangkan katalis yang menggunakan energi sinar matahari yang terperangkap untuk membagi molekul air untuk membuat hidrogen. Proses sintesis dilakukan pada suhu kamar dan di bawah tekanan ambien, memecahkan skalabilitas dan tantangan keberlanjutan dari teknik yang dilaporkan sebelumnya.

Pemisahan air yang digerakkan oleh tenaga surya adalah rute yang menguntungkan menuju ekonomi yang didasarkan pada energi terbarukan. Hidrogen yang dihasilkan dapat berfungsi sebagai bahan bakar transportasi serta bahan baku kimia penting untuk produksi kimia dan pupuk. Kedua sektor ini saat ini menambah sebagian besar dari total emisi gas rumah kaca.

Salah satu kesulitan untuk mencapai janji produksi energi yang digerakkan matahari adalah bahwa, sementara air yang diperlukan adalah sumber daya yang kaya, pendekatan yang sebelumnya dieksplorasi menggunakan rute rumit yang memerlukan pelarut yang merusak lingkungan dan sejumlah besar energi untuk dibuat dalam skala besar. Biaya dan kerusakan lingkungan telah menjadikan teknik ini tidak efektif sebagai solusi jangka panjang.

Sebuah tim insinyur di Universitas Lehigh telah memanfaatkan metode biomineralisasi untuk memproduksi partikel-partikel logam sulfida nanopartikel terbatas-kuantum dan bahan grafena oksida pendukung yang direduksi untuk membuat fotokatalis yang membelah air untuk membentuk hidrogen. Tim menggambarkan hasil mereka dalam sebuah artikel berjudul: “Enzymatic synthesis of supported CdS quantum dot/reduced graphene oxide photocatalysts” (“Sintesis enzimatik dari titik kuantum CdS yang didukung / fotokatalis oksida graphene oksida yang berkurang”) ditampilkan pada sampul Green Chemistry, sebuah jurnal dari Royal Society of Chemistry pada 7 Agustus.

Para penulis makalah penelitian ini termasuk Steven McIntosh, Profesor di Departemen Teknik Kimia dan Biomolekul Lehigh, bersama dengan Leah C. Spangler, mantan Ph.D. mahasiswa dan John D. Sakizadeh, Ph.D. siswa; juga, sebagai Christopher J. Kiely, Profesor Senior Harold B. Chambers di Departemen Ilmu dan Teknik Material Lehigh dan Joseph P. Cline, Ph.D. siswa yang bekerja dengan Kiely.

Beberapa tahun yang lalu, tim McIntosh merumuskan metode enzim tunggal untuk biomineralisasi – proses dimana organisme hidup menciptakan mineral “dari nanocrystals sulfida logam terkontrol ukuran-terkurung-kuantum. Dalam kemitraan sebelumnya dengan Kiely, lab secara efektif menunjukkan cara biologis pertama yang diatur secara tepat untuk menghasilkan titik-titik kuantum.

Teknik satu langkah mereka dimulai dengan sel bakteri yang direkayasa dalam larutan standar dan berair dan berakhir dengan nanopartikel semikonduktor fungsional, semua tanpa memanfaatkan suhu tinggi dan bahan kimia berbahaya. Teknik ini dibahas dalam sebuah artikel di New York Times: “How a Mysterious Bacteria Almost Gave You a Better TV.” (“Bagaimana Bakteri Misterius Hampir Memberi Anda TV yang Lebih Baik.”) (Azocleantech, 2019).

Gambar 2. Ilustrasi langkah demi langkah dari sintesis biomineralized penuh yang digunakan untuk menghasilkan fotokatalis CdS / rGO (Spangler, et all, 2019)

Minat terhadap biomineralisasi bahan-bahan fungsional semakin meningkat, khususnya untuk membahas bahan-bahan untuk aplikasi energi. Beberapa kelompok sebelumnya telah melaporkan biomineralisasi chalcogenide logam di ragi, bakteri, dan bahkan organisme tingkat tinggi seperti cacing tanah. Penelitian sebelumnya ini dilengkapi oleh beberapa kelompok yang menggunakan biomolekul sebagai templating dan molekul penstabil untuk sintesis bahan nano yang diinspirasikan dari bahan nano nanomaterial. Tantangan untuk mengatasi adalah rekayasa proses biomineralisasi untuk mencapai kontrol atas sifat fungsional bahan, dalam hal ini, ukuran partikel dan kristalinitas, dan menghasilkan bahan dalam bentuk yang cukup murni untuk aplikasi target (Spangler, et all, 2019).

Referensi :

  • AzoCleantech. 2019. Innovative Solar-Powered Route to Production of Hydrogen Fuel. [Online]: https://www.azocleantech.com/news.aspx?newsID=26526 akses 29 September 2019
  • Chen, Yuanyuan, Yammin Feng, John Gregory Deveaux, Mohamed Ahmed Masoud, Felix Sunata Chandra, Huawei Chen, Deyuan Zhang dan Lin Feng. 2019. Biomineralization Forming Process and Bio-inspired Nanomaterials for Biomedical Application: A Review. Minerals. 9(68): 1-21. doi:10.3390/min9020068
  • Pakde. 2010. Hydrogen Fuel Bukan Sekedar Bahan Bakar Hidrogen. [Online]: https://geologi.co.id/2010/07/22/hydrogen-fuel-bukan-sekedar-bahan-bakar-hidrogen/ akses 28 September 2019.
  • Rosyid, Oo Abdul dan M.A.M. Oktaufik. 2009. Infrastruktur Hidrogen untuk Aplikasi Fuel Cell dalam Era Eknomi Hidrogen. Jurnal Ilmu Teknik Energi. 1(9) : 1-14.
  • Syauqi, Ahmad, Intan Ratna Kusumawardhany dan Laurentius Urip Widodo. 2018. Produksi Gas Hidrogen dari Biomassa dengan Proses Anaerob. Jurnal Teknik Kimia. 13(1) : 18-21.
  • Spangler, Leah C., Joseph P. Cline, John D. Sakizadeh, Christopher J. Kiely dan Steven McIntosh. 2019. Enzymatic Synthesis of Supported Cds Quantum Dot/Reduced Graphene Oxide Photocatalysts. Journal The Royal Society of Chemistry. DOI: 10.1039/c9gc00097f

Jangan Asal Simpan Buku! Ini Dia Dampak Jika Menyimpannya Sembarangan

Tumpukan Buku Lama

Hayo siapa yang suka mengoleksi buku? Pernahkan kalian melihat bahwa semakin lama, buku yang kalian simpan akan berubah warna menjadi kuning? Para pengoleksi buku pasti merasakan hal ini deh. Kira-kira mengapa ya hal itu bisa terjadi?

Ternyata menurut salah seorang professor kimia dari University of South Carolina, Susan Richardson, peristiwa berubahnya warna tersebut disebabkan oleh peristiwa oksidasi [2].

Kamu tahu kan kertas terbuat dari apa? Ya, kertas terbuat dari batang pohon. Sementara itu, batang pohon sendiri tersusun dari berbagai molekul, diantaranya adalah [Mohon maaf artikel terpotong]

Artikel dapat dibaca di Majalah Warstek Edisi #4 > Download Majalah Warstek (KLIK)

Siringmakar 10: “Nanomaterials for Energy Storage”

Siringmakar 10: “Nanomaterials for Energy Storage”

Pemateri: Muhammad Hilmy Alfaruqi (Material Science and Engineering, Chonnam National University)
Moderator : Nailul Izzah 

Pengantar

Salah satu pendekatan yang sedang dikembangkan ilmuwan terkait dengan pengembangan energi adalah nanoteknologi. Nanoteknologi  merupakan ilmu dan rekayasa dalam penciptaan material, struktur fungsional, maupun piranti dalam skala nanometer.

Definisi lain mengatakan bahwa nanoteknologi adalah pemahaman dan kontrol materi pada dimensi 1 s/d 100 nm, dimana fenomena-fenomena unik yang timbul dapat digunakan untuk aplikasi-aplikasi baru. Nanoteknologi memiliki wilayah dan dampak aplikasi yang luas mulai dari bidang material maju, transportasi, ruang angkasa,  kedokteran, lingkungan, IT sampai energi.

Seperti apa nanomaterial dan bagaimana mekanisme dalam pengaplikasiannya di bidang energi, terutama dalam hal penyimpanannya (energy storage)?.

Diskusi

Sebagaimana yang diketahui, judul sharing kali ini adalah Nanomaterials for Energy Storage, karena begitu broad peserta acara kali ini, saya coba menjabarkan sesederhana mungkin, mulai dari awal, sampai yang agak spesifik, yaitu nanomaterial untuk energy storage.

Agar memudahkan, keyword yang perlu dipahami adalah nanomaterial: nano dan material

Keyword selanjutnya adalah energy storage: penyimpan energi, banyak sekali material penyimpan energi, pada sharing kali ini, aplikasi penyimpan energi yang dimaksud adalah battery (agar simple, saya sebut dengan ‘batere’ saja, ya)

Kalau sharing kayak gini, saya paling suka mengawali dengan sebuah cerita atau kisah. Metode sharing dengan kisah ini, menurut saya menarik, dan so far, dengan metode ini bisa diterima oleh banyak orang dengan pemahaman atau background yang berbeda-beda. Metode ini saya meng-extract dari Prof. Sadoway, guru besar MIT.

Jadi, saya akan mulai dari kisah ‘batere’… – dalam notulensi ini akan digunakan kata “baterai”.

Suatu hari di negeri antah berantah …

“Colokan listrik dimana, Bro? Boleh numpang nge-charge? Udah abis nih batere HP ane, Gan.”

“Gan, jual batere laptop? Batere laptop ane udah drop nih, Gan.

Jadi kalo mau pake laptop, charger-nya dicolokin terus.”

Percakapan di atas tentu sudah familiar di telinga kita. Ya, penggunaan baterai memang sudah tidak asing lagi dalam kehidupan kita sehari-hari.

Perkembangan teknologi yang menghasilkan berbagai macam peralatan elektronik seperti laptop, kamera, telepon selular, sampai kendaraan berbahan bakar listrik seperti mobil dan motor listrik memerlukan baterai yang berfungsi sebagai media penyimpan energi listrik.

Tanpa adanya listrik, maka peralatan elektronik tersebut tidak dapat kita gunakan. Bahkan sumber energi alternatif atau energi terbarukan seperti pembangkit listrik yang memanfaatkan energi matahari (solar cell/ sel surya) juga membutuhkan baterai untuk menyimpan energi listrik yang telah dihasilkan.

Proses ditemukannya baterai cukup unik. Diawali oleh Luigi Galvani (1737-1798), ahli anatomi dari Italia, ketika bereksperimen dengan bagian tubuh katak pada tahun 1780. Ia menemukan bahwa setiap kali saraf kaki katak tersentuh oleh suatu logam dan otot-otot tersentuh oleh yang logam lain, maka akan terjadi kejang atau kontraksi akibat adanya kontak antara dua logam berbeda tersebut. Mulanya Galvani menganggap bahwa kejang atau kontraksi yang terjadi dihasilkan oleh katak sehingga disebutlah “listrik hewan”.

Eh tapi, kan Galvani punya teman tuh, ilmuwan juga, namanya Alessandro Volta (1745-1827). Nah, Volta tidak setuju dengan pendapat Galvani. Menurut Volta, “Kejang atau kontraksi tersebut terjadi karena adanya kontak antara dua logam berbeda dengan perantaraan medium lembab, yaitu tubuh katak.”

Nah, itulah yang mendasari eksperimen Volta untuk membuat sebuah prototype baterai dengan menumpukkan dua logam berbeda, yaitu tembaga (Cu) dan seng (Zn) pada tahun 1800. Di antara Cu dan Zn, Volta meletakkan larutan garam yang berfungsi sebagai medium. Volta menyebutnya dengan nama ‘voltaic pile’.

Dan juga, di zaman dulu pun, peneliti  juga mempublikasikan hasil penelitiannya, walau arus informasinya tidak secepat era internet seperti sekarang ini. Hasil penelitian Volta ini pun akhirnya sampailah kepada Humphry Davy (1778-1829), yang mana merupakan mentor dari Michael Faraday (1791-1867). Mungkin teman-teman ingat tentang “Faraday Constant”. Nah, Faraday ini kemudian meneruskan riset voltaic pile lebih mendalam. Dari sinilah berasal cabang elektrokimia (electrochemistry). Karena Faraday juga lah ada istilah elektroda (electrode) dan electrolit (electrolyte).

Ngomong-ngomong, ‘Voltaic pile’ ini masih ada, lho, disimpan di Volta Temple, Kota Como, Italia.

Eh, tapi konon, jauh sebelum ‘voltaic pile’, ada Baterai Baghdad yang diperkirakan sekitar 250 tahun SM. Sisa-sisa peninggalan Baterai Baghdad ini di temukan pada tahun 1936.

Kemudian, penelitian terus berlanjut, dan akhirnya sampai juga pada baterai alkaline (Eveready Energizer) yang ditemukan oleh Lewis Urry (1927-2004). Prototype baterai alkaline juga masih ada, disimpan di Smithsonian Museum, DC, USA. Dan teruslah penelitian baterai berkembang, sampai pada penemuan Lithium-Ion Battery (LIB). LIB ini pertama kali di temukan oleh M. S. Whittingham (orang nya masih ada, professor di University of Binghamton, UK). Banyak orang yang terlibat dalam penelitian baterai ini, dan banyak yang masih hidup hingga sekarang. LIB komersial pertama dikeluarkan oleh SONY awal tahun 90-an.

Gambar 1. Brief History of Battery [M. Hilmy Alfaruqi, Siringmakar X, 2017]
Gambar 2. Hadir pada conference di Amerika dan bertemu dengan penemu Lithium-Ion Battery, Prof. Whittingham. [M. Hilmy Alfaruqi, Siringmakar X, 2017]
 

Sekarang mulai masuk ke mekanisme …

Baterai setidaknya terdiri dari 3 komponen, yaitu elektroda negatif (anoda), elektroda positif (katoda), dan elektolit. Sebagai contoh baterai alkalin. Baterai alkalin menggunakan zinc/seng (Zn) sebagai anoda, manganese dioxide/mangan dioksida (MnO2) sebagai katoda, serta potassium hydroxide/ potasium hidroksida/ kalium hidroksida (KOH) sebagai elektrolit.

Bagaimana dengan LIB?

Gambar 3. Komponen Baterai (Lithium-Ion Battery) LIB [M. Hilmy Alfaruqi, Siringmakar X, 2017]

Untuk LIB, dalam aplikasinya, banyak sekali material yang digunakan seperti graphite/grafit (C – bentuk lain dari karbon), vanadium pentoxide (V2O5), LTO (Li4Ti5O12), sebagai anoda, kemudian lithium cobalt oxide (LiCoO2), manganese dioxide (MnO2), lithium nickel oxide (LiNiO2), dan lithium iron phosphate (LiFePO4) sebagai katoda serta lithium hexafluoro phosphate (LiPF6) sebagai elektrolit. Sistem grafit-LiCoO2 merupakan jenis LIB komersial yang banyak digunakan saat ini.

Proses Pengisian (Charge): Pada katoda, saat baterai diisi ulang (charge), lithium yang berasal dari katoda (LiCoO2) mengalami ekstraksi yang kemudian berjalan melalui elektrolit sebagai media menuju anoda (graphite). Saat charging ini terjadi perubahan keadaan bilangan oksidasi pada cobalt di dalam LiCoO2 dari Co3+ menjadi Co4+. Pada anoda, saat baterai diisi ulang (charge), lithium dari katoda memasuki struktur anoda. Ketika diisi ulang (charge), maka baterai menerima arus listrik sehingga pada anoda terjadi perubahan keadaan bilangan oksidasi pada lithium dari Li+ menjadi Li.

Proses Pemakaian (Discharge): Kemudian, saat pemakaian (discharge), lithium yang berada di anoda (graphite) kembali kepada katoda (LiCoO2) sehingga pada katoda terjadi perubahan keadaan bilangan oksidasi pada cobalt di dalam LiCoO2 dari Co4+ menjadi Co3+. Sedangkan pada anoda, saat pemakaian (discharge), lithium pada anoda melepaskan elektron, sehingga terjadi perubahan keadaan bilangan oksidasi pada lithium dari Li menjadi Li+.

Adapun proses di atas dapat dituliskan ke dalam persamaan kimia sebagai berikut:

Saat Pengisian (Charge):

pada katoda:     LiCoO2 → Li1-xCoO2 + xLi+ + xe-

pada anoda:      xLi+ + xe- + C → LixC

Sedangkan Pemakaian (Discharge):

pada katoda:     Li1-xCoO2 + xLi+ + xe- → LiCoO2

pada anoda:      LixC → xLi+ + xe- + C

Proses keluar masuk nya Li-ion pada katoda dan anoda disebut sebagai intercalation/insertion dan deintercalation/extraction.

Gambar 4. Basic Principle Redox Reaction [Google Images, 2017]
Gambar 5. Basic Principle: Struktur LiFePO4 dilihat melalui TEM (Transmission Electron Microscope) [J. Lim, D.Kim, V. Mathew, D. Ahn, J. Kang, S. Kang, J. Kim, J. Alloys Compd., 509 (2011) 8130-8135]

Apa hubungannya nano dengan baterai?

Sederhananya, nanomaterial dipakai pada baterai untuk meningkatkan performa baterai. Performa apa saja?. Setidaknya ada 2 performa, yaitu:

Pertama, CAPACITY

Konsep utama dari baterai adalah konversi energi kimia menjadi energi listrik. Ketika sebuah baterai digunakan (discharge) pada beban/ load tertentu, maka baterai akan mengeluarkan energi.

Capacity sebuah baterai dapat diartikan sebagai seberapa banyak energi yang dapat disimpan oleh baterai. Capacity memiliki satuan mAh/gr (milliampere per gram). Sedangkan beban/ load yang diberikan pada baterai memiliki istilah C-rate. C-rate ini memiliki nilai 0.5C, 1C, 2C, dan seterusnya.

1C berarti sebuah baterai digunakan (discharge) sampai titik akhir yang ditentukan (pada rentang voltage tertentu) selama 1 jam, sedangkan 0.5C berarti batere digunakan (discharge) selama 2 jam sampai titik akhir yang ditentukan (pada rentang voltage tertentu). Jadi, jika sebuah baterai digunakan (discharge) sampai kondisi akhir dalam waktu 1 jam, tentu saja baterai tersebut menerima beban/ load yang berbeda dengan baterai yang sama yang digunakan (discharge) sampai kondisi akhir dalam waktu 2 jam.

Setiap baterai memiliki nilai capacity yang berbeda-beda bergantung dari material yang digunakannya. Material-material yang digunakan pada baterai memiliki nilai theoretical capacity. Pada kenyataannya, kadang capacity baterai yang digunakan tidak sama dengan theoretical capacity-nya. Jika nilainya sama, baterai tersebut bisa dikatakan memiliki performa yang optimal.

Kedua, CYCLE LIFE

Selain capacity, cycle life juga menjadi aspek yang sangat penting diperhatikan dalam aplikasi baterai. Cycle life diartikan berapa lama sebuah baterai dapat digunakan, tentu dengan mempertahankan nilai capacity awalnya. Cycle life ini diukur dengan istilah number of cycle (jumlah siklus), yang terdiri dari charge dan discharge. Jadi, semakin banyak jumlah siklusnya dan dapat mempertahankan capacity-nya, baterai tersebut juga dapat dikatakan memiliki performa yang baik.

Generasi pertama LIB menggunakan material untuk elektroda dengan partikel seukuran milimeter. Sedangkan dengan partikel berukuran milimeter tersebut, performa baterai sangat terbatas. Sebagaimana kita ketahui, material nano memiliki sifat-sifat baru yang berbeda dengan material ukuran besar (bulk). Dengan pemanfaatan material nano dalam aplikasi LIB, ternyata dapat memberikan manfaat yang besar, yaitu dapat meningkatkan performa dari baterai.

Sebagaimana telah kita diskusikan tadi, prinsip kerja dari LIB berdasarkan ‘insertion/extraction‘ ion lithium pada katoda atau anoda. Dengan demikian, semakin kecil ukuran material yang digunakan, dalam hal ini material nano, maka dapat berfungsi untuk memperpendek jarak untuk transportasi ion lithium.

Gambar 6. Gambaran Sederhana Nanomaterials pada Baterai [Google Images, 2017]

Menariknya, ukuran nano juga dapat memberikan efek “aktif secara elektrokimia” bagi material tertentu sehingga dapat digunakan untuk aplikasi pada baterai. Sebagai contoh, MnO2 (manganese dioxide) yang terdiri dari berbagai bentuk struktur seperti: a-MnO2, g-MnO2, b-MnO2, dan d-MnO2.

Pada dasarnya, MnO2 aktif secara elektrokimia sehingga dapat digunakan untuk aplikasi baterai. Namun, ternyata pada b-MnO2 tidak demikian. Dengan modifikasi ukuran, melalui ukuran nano, pada akhirnya b-MnO2 dapat dioptimalkan untuk aplikasi baterai.

Gambar 7. Perbandingan yang Nano dan Non-nano . Pada Non-nano (bulk) tidak menghasilkan capacity. [F. Jiao, P.G. Bruce. Adv. Mater., 19 (2007) 657]
Gambar 8. Perbandingan Material LTO, yang ukuran nano memiliki nilai capacity lebih besar [D. Bresser, Elie Paillard, M. Copley, P. Bishop, M. Winter, S. Passerini, J. Power Sources, 219 (2012) 217-222 ]
Gambar 9. Material LTO Nano Memiliki Performa Lebih Baik. Nilai capacity-nya Lebih Tinggi dan Lebih Stabil [D. Bresser, Elie Paillard, M. Copley, P. Bishop, M. Winter, S. Passerini, J. Power Sources, 219 (2012) 217-222]

Secara umum, penggunaan material nano pada aplikasi baterai memiliki manfaat sebagai berikut:

  1. Ukuran yang kecil, skala nano, memperkecil jarak transportasi ion lithium dan elektron sehingga berpengaruh dalam mempertahankan capacity dalam penggunaan baterai secara berkali-kali.
  2. Material nano memiliki nilai luas permukaan yang tinggi sehingga membuat kontak area antara elektrolit dengan elektroda semakin tinggi. Hal tersebut memberikan kemudahan akses bagi ion lithium menuju elektroda dan menyediakan lebih banyak ‘active site‘ untuk reaksi.

Demikian sharing kali ini. Walau singkat, semoga bermanfaat.

Mohon maaf apabila ada salah-salah dalam penyampaian.

Dan ingat, hindari baterai dan charger bajakan ????

Sesi Tanya-Jawab (QnA)

Termin 1

  1. Masita_Pertanyaan: Apakah mensintesis pasir silika menjadi nano dengan mnggunakan bantuan zat kimia (zat basa) dapat menggantikan efisiensi dengan cara mekanik? A: Maaf, tampaknya pertanyaan di luar konteks ya, jadi saya skip 🙂 🙂 Bisa dilanjut lain kali …
  1. ARIS SETIAWAN_PERTANYAAN: Realita… baterai ABC -kan ada 3 ukuran ya, yang kecil (utk remote), sedang (utk microphone), besar (utk senter). Nah,  nanomaterial utk baterai yang dimaksud itu seperti apa?. Apakah baterainya berukuran Nano?. Bagaimana cara pakainya?. Mohon penjelasan sederhananya, Mas. A: Nanomaterial itu pada katoda atau anodanya (powder), lihat Gambar 6. Caranya, material nano dipakai pada katoda dan anoda. Generasi pertama LIB menggunakan material untuk elektroda dengan partikel seukuran milimeter. Sedangkan dengan partikel berukuran milimeter tersebut, performa baterai sangat terbatas. Sebagaimana kita ketahui, material nano memiliki sifat-sifat baru yang berbeda dengan material ukuran besar (bulk). Dengan pemanfaatan material nano dalam aplikasi LIB, ternyata dapat memberikan manfaat yang besar, yaitu dapat meningkatkan performa dari baterai. Q: Maaf, Mas… masih kurang jelas? A: Nanomaterial itu dipakainya di anoda dan katoda. Itu aslinya powder, misal materialnya MnO2 (manganese dioxide) atau LiFePO4. Misal powder-nya satu sendok, yang satu ukuran nano, yang satu non-nano, yang ukuran nano, pasti jumlahnya lebih banyak dari non-nano, Misalnya, Kang Aris punya dua ember ukuran sama. Satu diisi gundu, satu diisi sama bola tenis. Jumlah gundu pasti lebih banyak dari jumlah bola tenis. Itu analogi nya. Tapi sama-sama powder, hanya ukuran nya yang beda.
  2. Anisa Fitri M_Pertanyaan: Lebih baik mana antara LIB dan superkapasitor? A: Bicara lebih baik, tergantung dari penggunaannya. Misal saja, untuk mouse yang wireless, yang daya kecil, pakai beterai alkalin saja cukup, bisa lama juga, murah pula, kalau pakai lithium jadi tidak terlalu efektif. Kalau antara LIB dan supercapacitor juga sama seperti itu. Banyak faktor-faktor yang perlu dipertimbangkan juga.

Termin 2

  1. Nur_Pertanyaan: Saya tertarik dengan b-MnO fasa. Kenapa dalam fase nanomaterial bisa terjadi interkalasi yang menghasilkan kapasitas? Apakah merubah struktur kristal?. Mohon penjelasan perubahan mekanisme interkalasinya. Terima kasih. A: Wah seru nih. Sederhananya gini, ada struktur pada fasa tertentu yang sangat padat (sempit jalurnya), sehingga Li-ion sulit untuk masuk, apalagi sampai masuk sampai ke dalam-dalam (terlebih pada ukuran bulk). Struktur kristal nya sama. Proses interkalasi juga sama. Q: Belum menjawab, jika ion pathwaynya berubah bayangan saya ada beberapa kemungkinan: perubahan lattice parameter atau perubahan spacegroup, yang mana ya kira-kira atau ada alasan lain?. A: Pada b-MnO2, proses interkalasinya ada beberapa pendapat (debatable). Namun semua menggunakan nano-sized materials. Ada yang klaim solid-solution, ada yang klaim single-phase reaction. (karena bimbingan Prof. Evvy, saya pakai istilah yang agak spesifik ya). Bahkan secara computational studies, ada klaim lain lagi. MnO2 itu walau banyak digunakan, tapi cukup tricky mekanismenya. Bahkan beta-phase dan alpha-phase juga akan terjadi perubahan spacegroup pada cycle tertentu.
  2. Anisa Fitri M_ Pertanyaan: Selain dalam skala nano untuk mendapatkan nilai capacity tinggi. Memerlukan sifat fisis/fisika yang bagaimana?. A: Perlu diketahui, nilai capacity pada LIB itu diturunkan dari seberapa banyak Li-ion yang berhasil di akomodasi. Jadi sifat fisik yang mendukung pemanfaatan optimal capacity tersebut adalah material yang physically stable saat Li-ion itu masuk. Istilahnya seperti sponge,  dia menyerap air, diperas, airnya keluar. Walau tidak sama persis seperti sponge, material tersebut sebisa mungkin kecil perubahan strukturnya.
  3. Aris_Pertanyaan: Selain ion Li, ion apa yg kinerjanya lebih baik dari Li? Li-ion ini paling kecil dan potensial nya tinggi (up to 3.6 V). Karena paling kecil, masuk ke host material (anoda dan katoda) juga mudah. Dan potensialnya tinggi pula. Saat ini mulai banyak penelitian selain Li-ion. Seperti Na-ion, K-ion, Zn-ion. Tapi sejauh ini, Li yang masih jadi “bintang”. Q: Oke Pak. Pembaharuan yg masih bisa ditingkatkan apa dari ion Li?. Kalau  menggunakan cobalt?. Maksudnya, Pak?. Material pengganti cobalt … Si cobaltnya ini… di bagaimanakan?. A: Material yang umum LiCoO2 (ada cobalt nya). Yang bisa ditingkatkan, mencari pengganti cobalt, Karena cobalt itu mahal dan beracun. LiCoO2 itu material katoda sebagai host material nya. Penggantinya ada manganese atau campuran (manganese + cobalt + nickel), Sebisa mungkin mengurangi cobalt.

Baca juga Tulang Belakang Manusia Menginspirasi Lahirnya Baterai Litium-Ion Fleksibel

 

 

Sisir Mikro Membuat Solar Cell Lebih Efisien

Sisir Mikro Membuat Solar Cell Lebih Efisien

Para peneliti dari Laboratorium Akselerasi Nasional Departmen Energi SLAC dan Universitas Stanford telah mengembangkan teknik manufaktur yang dapat menggandakan arus listrik yang dihasilkan solar cell murah dengan menggunakan sisir berukuran mikro saat diterapkan pada polimer pemanen sinar matahari.

Skema dari metode sisir FLUENCE (Diao, Y., et. al.)

Saat dikomersialisasikan, teknologi ini akan membuat polimer solar cell alternative yang menarik secara ekonomi dibandingkan dengan Kristal silicon wafer yang lebih mahal.

Dalam penelitian, solar cell yang dibuat dengan sisir tipis menggandakan efisiensi cell dibandingkan yang dibuat tanpanya dan 18% lebih baik dibandingkan dengan cell yang dibuat menggunakan pisau mikro sejajar.

Penelitian yang dipimpin oleh Zhenen Bao, seorang professor Teknik Kimia di Stanford dan juga anggota dari Stanford Institute for Materials and Energy Sciences (SIMES). Timnya melaporkan temuannya pada 12 Agustus di jurnal Nature Communications.

“Wawasan ilmiah mendasar yang keluar dari penelitian ini membantu para produsen dengan memberikan pendekatan rasional untuk meningkatkan proses mereka dibandingkan harus mengandalkan trial dan error” kata Bao.

“kita juga berharap konsep sederhana, efektif dan serba guna ini dapat diaplikasikan secara luas untuk membuat peralatan polimer lain dimana menyelaraskan molekul adalah hal penting.”

Masalah Polimer

Meskipun harga solar cell berbasis silicon turun, namun masih membutuhkan lima hingga 15 tahun lagi sebelum menghasilkan alur listrik yang cukup agar imbang dengan biaya pembuatan dan instalasi. Solar cell silicon juga membutuhkan energi yang cukup besar dalam pembuatannya, sehingga membuatnya imbang sebagai sumber energi terbarukan.

Cell photovoltaic berbasis polimer jauh lebih murah karena dibuat dari bahan murah dan dapat dengan mudah dioleskan atau dicetak. Mereka juga fleksibel dan butuh energy yang kecil dalam manufaktur. Walaupun kecil, contoh skala laboratorium dapat mengkonversi lebih dari 10% sinar matahari menjadi listrik, cell yang dilapisi lebih luas memiliki efisiensi sangat kecil, umumnya mengkonversi kurang dari 5%, dibandingkan dengan cell berbasis silicon (20-25%).

Cell polimer terdiri dari dua tipe polimer: pertama sebuah donor, yang mengkonversi sinar matahari menjadi elektron, dan sebuah penerima, yang menampung elektron hingga dapat dialirkan dari cell sebagai listrik. Namun ketika campuran ini didepositkan pada sebuah permukaan cell konduktif selama manufaktur, dua tipe ini cenderung memisah karena mengering menjadi bermacam-macam gumpalan tidak teratur, membuatnya lebih sulit menghasilkan dan memanen elektron.

Solusi dari peneliti SLAC/Stanford adalah teknik manufaktur yang disebut “fluid-enhanced crystal engineering” atau FLUENCE, yang secara alami dikembangkan untuk meningkatkan konduktivitas elektrik dari semikonduktor organik.

Pada penelitian terkini, karena polimer dioleskan ke permukaan konduktif, mereka didorong melalui sebuah sisir yang sedikit miring dan mengandung beberapa baris jari mikro kaku. Sisir disapukan sepanjang permukaan dengan pelan berkecepatan 25-100 mikrometer per detik, atau 3,5-14,2 inchi per jam. Molekul polimer panjang terurai dan bercampur satu sama lain disebabkan karena mereka terpental dan mengalir melalui jari-jari, akhirnya mengering menjadi Kristal ukuran nanometer seragam dengan peningkatan kemampuan listrik.

Simulasi dan X-ray

Para peneliti menggunakan simulasi computer dan analisa X-ray di dua kantor DOE Office of Science User Facilities, SLAC’s Stanford Synchrotron Radiation Lightsource (SSRL) dan Lawrence Berkeley National Laboratory’s Advanced Light Source (ALS) untuk membuat sisir FLUENCE.

“Di SSRL, tim menggunakan difraksi sinar X untuk mengukur pada derajat yang mana polimer membentuk Kristal dan scattering X-ray untuk menentukan seberapa jelas dua polimer terpisahkan” kata Mike Toney, ketua tim SSRL material sciences dan co-author dari paper. “teknik roti dan mentega yang telah kami kembangkan dengan beberapa pendekatan terbaru di SSRL pada akhir-akhir ini”

Untuk mencapai pola polimer yang mereka inginkan untuk aplikasi solar cell, para peneliti membuat jari-jari pada sisir lebih pendek dan lebih rapi dibandingkan yang dipakai untuk semikonduktor organik. Jari-jari sisir ini memiliki panjang 1,5 mikrometer dan berjarak 1,2 mikrometer. Sebagai perbandingan, rambut manusia berdiameter sekitar 100 mikrometer.

Dekat, namun tidak terlalu dekat

“Idealnya, dua tipe polimer photovoltaic harus cukup dekat satu sama lain agar elektron dapat mengalir dengan cepat dari donor menuju penerima, tapi tidak terlalu dekat sehingga penerima mengalirkan balik elektron sebelum dapat dihasilkan listrik” kata Yan Zhou, peneliti Stanford dalam Tim Bao.

“Sisir FLUENCE baru kita mencapai medium menyenangkan ini. Karena kita mengerti apa yang terjadi, kita bisa menyesuaikan desain sisir dan kecepatan proses untuk mengubah struktur polimer akhir”

Penelitian lebih lanjut bertujuan untuk mengaplikasikan teknik FLUENCE pada campuran polimer lain dan mengadaptasikan pada skala industri pada proses printing roll-to-roll yang cepat yang mana bisa mencapai kecepatan 50 mile per jam. Menjanjikan biaya manufaktur solar cell yang murah.

Proyek dimulai pada oktober 2011 sebagai projek pengembangan dan penelitian laboratorium SLAC dan sekarang dibiayai oleh program Bridging Research Interactions through collaborative Development Grants in Energy (BRIDGE) dari Departemen Energi.

Kerjasama dalam penelitian ini menggandeng mantan staf peneliti SLAC Stefan Mannsfeld, yang mana sekarang sebagai professor di Technical University in Dresden, Jerman. Mantan peneliti post-doctoral SIMES Ying Diao, yang sekarang professor di University of Illinois, dan peneliti dari ALS, Peking University di China dan Sungkyunkwan University di Korea.

SLAC adalah laboratorium multi program yang meneliti pertanyaan terdepan dalam ilmu photon, astrophysics, fisika partikel dan penelitian akselerator. Berlokasi di Menlo Park, Calif., SLAC dioperasikan oleh Stanford University untuk kantor ilmu pengetahuan Departemen Energi Amerika Serikat. Untuk informasi lebih detau bisa mengunjungi slac.stanford.edu.

Laboratorium akselerator nasional SLAC didukung oleh kantor Sains Departemen Energi Amerika Serikat. Kantor Sains ini adalah satu-satunya pendukung terbesar dalam riset dasar bidang Ilmu Fisika di Amerika Serikat, dan sedang bekerja utuk membahas beberapa tantangan paling berat. Informasi lebih lanjut kunjungi science.energy.gov

Sumber:

Diterjemahkan oleh Abdul Halim dari

https://www6.slac.stanford.edu/news/2015-08-12-microscopic-rake-doubles-efficiency-low-cost-solar-cells.aspx

Teknologi Nano Mampu Mengembalikan Lingkungan Yang Tercemar

Teknologi Nano Mampu Mengembalikan Lingkungan Yang Tercemar

Penelitian terbaru menjelaskan cara nanopartikel membersihkan lingkungan dari polusi, secara umum dideskripsikan oleh gambar berikut:

Nanopartikel in Action

Material nano dan sinar ultra violet mampu “menangkap” zat-zat kimia untuk membersihkan tanah dan air secara mudah.

Manusia banyak mencemari lingkungan dengan zat-zat yang tidak dapat terurai secara alami, mengangu kesehatan (aktifitas hormon) baik pada manusia, hewan atau tumbuhan. Pembersihan zat pencemar beracun ini, yang mana termasuk pestisida dan penghambat endokrin seperti bisphenol A (BPA), dengan menggunakan metode saat ini masih mahal dan membutuhkan waktu lama.

Sebuah hasil penelitian yang dipublikasikan di Nature Communications, para peneliti dari MIT dan Federal University of Goiás di Brazil mendemonstrasikan metode terbaru menggunakan nanopartikel dan sinar UV untuk mengisolasi dan mengekstrak secara cepat sebuah varietas kontaminan pada tanah dan air.

Ferdinand Brandl dan Nicolas Bertrand, dua author pertama, adalah mantan postdoc di laboratorium Robert Langer, David H. Koch Institute Professor di MIT’s Koch Institute for Integrative Cancer Research. (Eliana Martins Lima, dari the Federal University of Goiás, adalah co-author yang lain). Keduanya, Brandl dan Bertrand dilatih sebagai apoteker, dan menjelaskan penemuan mereka sebagai kecelakaan yang menyenangkan. Mereka awalnya meneliti untuk mengembangkan nanopartikel yang dapat digunakan sebagai drug delivery (penghantar obat) menuju sel kanker. Brandl sebelumnya telah mensintesis polimer yang dapat dipotong melalui penyinaran sinar UV. Namun dia dan Bertrand mempertanyakan keberlanjutan polimer ini sebagai drug delivery, karena sinar UV berbahaya bagi jaringan dan sel, dan tidak mampu menembus kulit. Ketika mereka mempelajari bahwa sinar UV telah digunakan untuk mendisenfektan air pada beberapa tanaman yang ditreatment, mereka mulai bertanya pertanyaan yang berbeda.

Melihat partikel dapat bergerombol saat disinari dengan sinar UV, mereka berpikir untuk menggunakan partikel ini untuk menghilangkan kimia beracun, polutan, atau hormone dari air.

Sebuah perangkap untuk polusi air

Para peneliti mensintesis polimer dari polyethylene glycol, bahan kimia yang digunakan secara luas ditemukan dalam laxarives, pasta gigi dan tetes mata dan diijinkan oleh bagian makanan dan obat-obatan sebagai zat tambahan dalam makanan, dan asam polilaktat, plastik yang dapat terurai yang digunakan dalam mangkuk dan peralatan gelas yang dapat terurai.

Nanopartikel yang dibuat dari material ini memiliki inti hidrofobik dan sebuah cangkang hidrofilik. Karena gaya berskala molekul, dalam larutan molekul-molekul polutan hidrofobik bergerak menuju nanopartikel hidrofobik, dan terserap di permukan, dimana secara efektif terperangkap. Fenomena yang sama adalah ketika saus spageti mengotori permukaan wadah plastik, membuatnya menjadi merah. Dalam kasus ini, keduanya plastik dan saus berbahan dasar minyak adalah hidrofobik dan saling berinteraksi satu sama lain.

Jika dibiarkan sendiri, nanomaterial ini akan diam tersuspensi dan terdispersi walaupun di dalam air. Namun, ketika disinari dengan sinar UV, cangkang terluar yang stabil akan rontok, dan partikel yang sekarang kaya akan polutan menggerombol membentuk gumpalan yang lebih besar (teragregasi). Aggregate ini selanjutnya dapat dipisahkan melalui penyaringan, sedimentasi atau melalui metode lain.

Para peneliti memakai metode ini untuk mengekstrak phthalates-suatu zat kimia yang mengganggu hormon yang digunakan untuk melembutkan plastik-dari limbah air dan BPA-zat kimia sintesis yang mengganggu endocrine yang digunakan secara luas dalam botol plastik dan barang-barang resin lain-dari contoh kertas printing thermal dan hidrokarbon aromatic polisiklik-zat kimia karsinogen dari pembakaran tidak sempurna minyak- dari tanah yang terkontaminasi.

Proses ini tidak bolak bolik dan polimer dapat terurai, meminimalkan resiko meninggalkan produk beracun turunannya, dalam air. Sekali mereka berganti ke ukuran makro dimana mereka akan menggumpal, kita tidak bisa lagi mengembalikan ke ukuran nano kembali.

Hosting Unlimited Indonesia

Nano Cleansing

Yang lebih menarik adalah potensi pemanfaatannya dalam range yang lebih luas mulai dari pemulihan lingkungan sampai analisa kesehatan. Polimer-polimer disintesa pada suhu ruang dan tidak perlu persiapan khusus untuk target khusus. Temuan ini dapat diaplikasikan pada berbagai molekul hidrofobik. Molekul ini dapat menghilangkan hormon, BPA dan pestisida yang terkandung pada sampel yang sama dalam satu tahapan kata Brandl. Nanopartikel memiliki perbandingan luas permukaan terhadap volume yang sangat kecil yang artinya hanya perlu jumlah kecil yang dibutuhkan untuk menghilangkan polutan yang relative besar. Teknik ini selanjutnya menawarkan potensi untuk membersihkan air dan tanah tercemar dengan biaya yang efektif dalam skala besar.

Dalam pandangan aplikasi, adsorpsi molekul-molekul kecil di permukaan nanopartikel dapat diaplikasikan sebagai ekstraksi banyak bahan. Temuan ini akan membuka aplikasi-aplikasi lain. Misalnya untuk menggantikan penggunaan pelarut organik mulai dari ekstrak kafein kopi sampai tiner pada cat. Pada aplikasi analisa bahan, kita tidak perlu banyak volume contoh untuk menjernihkan atau memekatkan. Misalnya pengujian urine dari pasien dengan murah.

Sumber: http://newsoffice.mit.edu/2015/nanoparticles-clean-environmental-pollutants-0721