Pendekatan ‘Diagonal’ untuk Mendaur Ulang Karbon Dioksida

Karbon dioksida merupakan hasil dari produksi energi, namun haruskah selalu dianggap sebagai produk limbah? Gas ini bisa menjadi sumber daya terbarukan yang berguna dan menjadi agen kimiawi yang ramah lingkungan. Jika kita benar-benar bisa menggunakannya, ini tidak saja akan mengurangi emisi karbon dioksida ke atmosfer, tapi juga mengurangi ketergantungan kita pada petrokimia, yang pada akhirnya akan mulai habis.

Dalam jurnal Angewandte Chemie, para ilmuwan Perancis yang bekerja dengan Thibault CANTAT dari Institut Rayonnement Matière de Saclay, Gif-sur-Yvette, kini telah memperkenalkan pendekatan baru untuk konversi karbon dioksida menjadi blok bangunan yang bisa digunakan untuk sintesis kimia sekaligus menjadi bahan bakar baru.

“Karbon dioksida adalah blok bangunan berlimpah C₁ yang tidak beracun,” kata CANTAT. “Hanya sedikit proses yang menggunakan bahan awal ini untuk dikembangkan, karena karbon dioksida merupakan molekul sangat stabil yang tidak dapat dengan mudah dibuat untuk bereaksi.”

Untuk saat ini, ada dua pendekatan yang berbeda dalam penggunaan karbon dioksida. Menurut CANTAT, “Dalam pendekatan ‘vertikal’, karbon dioksida dikurangi, yang artinya keadaan oksidasi atom karbon dikurangi dengan penggantian formal oksigen dengan hidrogen. Hal ini menyebabkan molekul menjadi seperti metanol atau asam formiat, yang dapat dikonversi menjadi bahan bakar. “Produk ini memiliki kandungan energi yang lebih tinggi daripada karbon dioksida, namun hanya sedikit bahan kimia yang dapat diproduksi dengan cara ini.

“Dalam pendekatan ‘horisontal’, atom karbon difungsikan, yang artinya atom ini membentuk ikatan baru pada oksigen, nitrogen, atau atom karbon lainnya,” lanjut CANTAT. “Keadaan oksidasinya tetap sama, kandungan energinya tidak meningkat.” Ini tidak menghasilkan bahan bakar, namun bahan kimianya merupakan blok bangunan yang berguna untuk sintesis kimia, seperti urea.

Tim riset Perancis dengan demikian mencoba pendekatan kompromi, kombinasi kedua metode tersebut untuk membuat pendekatan “diagonal”. Dengan metode ini, karbon dioksida dikurangi sekaligus difungsikan dalam satu langkah. Hal ini memungkinkan sintesis sejumlah bahan kimia yang jauh lebih besar, langsung dari CO₂.

Reaksi ini membutuhkan tiga hal: sebuah agen pereduksian (misalnya silan), suatu molekul organik yang menjadi terikat pada atom karbon dari karbon dioksida (misalnya amina), dan katalis khusus yang mengkatalisis baik pengurangan maupun fungsionalisasian. Katalis yang sukses adalah basa organik khusus yang terdiri dari sistem cincin yang mengandung nitrogen.

“Variasi mitra reaksinya harus memungkinkan kita membuat seluruh rangkaian senyawa kimia yang biasanya diperoleh dari bahan baku petrokimia,” kata CANTAT, “misalnya, formamida derivatif, yang merupakan intermediasi penting bagi industri farmasi dan kimia.”