"Nano Reaktor", produksi Hidrogen sebagai Energi terbarukan

sumber: Visualisasi P22-Hyd oleh Indiana University
Para ilmuwan di universitas Indiana berhasil menciptakan sebuah biomaterial yang sangat efisien dalam mengkatalisis pembentukan hidrogen melalui pemecahan H2O menghasilkan hidrogen dan oksigen sebagai bahan bakar yang murah dan efisien untuk mobil yang dapat berjalan di atas air.

Sebuah enzim dimodifikasi
untuk memperkuat dalam perlindungan dinding protein- atau "kapsid" – dari bakteri virus, material baru ini 150 kali lebih efisien daripada enzim tanpa modifikasi.

Proses
pembuatan material baru ini dilaporkan dalam jurnal Nature Chemistry" Self-assembling biomolecular catalysts for hydrogen production ".

"Pada dasarnya, kami mengambil kemampuan virus
dalam merakit blok genetik dan dimasukkan kedalam enzim yang sangat rapuh dan sensitif dengan sifat yang luar biasa mengambil proton dan menyemburkan gas hidrogen," kata Trevor Douglas, Profesor Kimia Earl Blough di IU Bloomington College of Arts and Sciences' Department of Chemistry, pemimpin penelitian. "Hasilnya adalah partikel mirip virus yang berperilaku sama sebagai material yang sangat canggih dalam mengkatalisis produksi hidrogen."

Ilmuwan IU lain
nya yang memberikan kontribusi dalam penelitian ini Megan C. Thielges, asisten profesor kimia; Ethan J. Edwards, mahasiswa Ph.D.; dan Paul C. Jordan, seorang peneliti postdoctoral di Alios BioPharma, mahasiswa Ph.D.

Materi genetik yang digunakan
dalam membentuk enzim hydrogenase, diproduksi dari dua gen Escherichia coli, dimasukkan dalam pelindung kapsid menggunakan metode yang sebelumnya telah dikembangkan oleh para ilmuwan IU ini. Gen hyaA dan hyaB, dua gen dari E. coli yang mengkode subunit kunci dari enzim hydrogenase. Kapsid berasal dari bakteri virus yang dikenal sebagai bakteriofag P22.

Biomaterial yang dihasilkan, disebut "P22-Hyd," tidak hanya lebih efisien dari
pada enzim tanpa modifikasi tetapi juga dapat diproduksi melalui proses fermentasi yang sederhana pada suhu kamar.

Material ini berpotensi jauh lebih murah dan lebih ramah lingkungan untuk dihasilkan daripada bahan lain yang saat ini digunakan dalam membuat sel bahan bakar. Logam platinum yang mahal dan langka , misalnya, umumnya digunakan untuk mengkatalisis hidrogen sebagai bahan bakar dalam konsep mobil high-end.

"Bahan ini sebanding dengan platinum, kecuali
bahan ini benar-benar terbarukan," menurut Douglas. "Anda tidak perlu menambang, Anda dapat membuatnya pada suhu kamar dengan teknologi fermentasi skala beasr, proses yang biodegradable Ini adalah proses yang sangat hijau dalam memproduksi material berkelanjutan yang sangat high-end.."

Selain itu, P22-Hyd
selain memutus ikatan kimia air membentuk hidrogen juga bekerja secara terbalik menggabungkan kembali hidrogen dan oksigen untuk menghasilkan listrik. "Kedua Reaksi dapat berjalan dengan baik - sehingga digunakan sebagai katalis produksi hidrogen atau sebagai katalis sel bahan bakar," ungkap Douglas.

Bentuk hydrogenasenya dipilih salah satu dari tiga bentuk di alam: di-besi (FeFe) -, Hanya besi- (Fe-) - dan nikel-besi (NiFe) -hydrogenase. Bentuk ketiga dipilih untuk material baru karena kemampuannya yang dengan mudah diiintegrasikan ke biomaterial dan tahan terhadap paparan oksigen.

NiFe-hydrogenase juga
memiliki resistensi yang secara signifikan lebih besar daripada enkapsulasi terhadap kerusakan dari bahan kimia di lingkungan, dan dapat mempertahankan kemampuannya dalam mengkatalisasi pada suhu kamar. Selain NiFe-hydrogenase, sebaliknya, sangat rentan terhadap kerusakan dari bahan kimia di lingkungan dan rusak pada suhu di atas suhu kamar, membuat enzim tidak terlindungi sehingga menjadi pilihan yang buruk untuk digunakan dalam industri dan produk komersial seperti mobil.

Sensitivitas ini
lah yang menjadikan "beberapa alasan utama mengapa enzim sebelumnya tidak dapat sampai diterapkan dalam teknologi," kata Douglas. Selain itu adalah sulitnya untuk dihasilkan.

"Tak ada yang
memeiliki cara bagaimana membuat hydrogenase dalam jumlah yang cukup besar meskipun potensinya luar biasa untuk diproduksi sebagai biofuel, Tapi sekarang kita memiliki metode untuk menstabilkan dan menghasilkan material dalam jumlah besar. Dan efisiensinya meningkat besar," katanya.

Kemajuan ini sangat signifikan menurut Seung-Wuk Lee, profesor bioteknologi di Universitas California Berkeley-yang bukan anggota dari penelitian.

"
Tim Douglas telah berhasil mengembangkan nanomaterial berbasis virus terkemuka selama dua dekade terakhir. Ini adalah karya rintisan baru untuk menghasilkan bahan bakar yang hijau dan bersih guna mengatasi masalah energi dunia yang nyata kita hadapi saat ini dan memberikan dampak langsung dalam hidup kita dalam waktu dekat, "kata Lee,  yang karyanya telah dikutip dalam laporan Kongres AS tentang penggunaan virus dalam industri.

Di luar
penelitian baru ini, Douglas dan rekan-rekannya terus mengembangkan P22-Hyd menjadi bahan yang ideal sebagai tenaga hidrogen dengan mempelajari  cara untuk mengaktifkan reaksi katalitik dengan sinar matahari, sebagai pengembangan dari hasil penelitian di laboratorium.

"Memasukkan
material ini ke dalam sistem bertenaga surya adalah langkah berikutnya," ungkap Douglas.


Referensi:
Paul C. Jordan, Dustin P. Patterson, Kendall N. Saboda, Ethan J. Edwards, Heini M. Miettinen, Gautam Basu, Megan C. Thielges, Trevor Douglas. Self-assembling biomolecular catalysts for hydrogen production. Nature Chemistry, 2015.
Previous
Next Post »

1 komentar:

Click here for komentar
27 January 2016 at 08:12 ×

Izin share ya om

Congrats bro ARIEF MUNANDAR you got PERTAMAX...! hehehehe...
Reply
avatar
Thanks for your comment