Proses baru yang ramah lingkungan untuk memproduksi propilen oksida (PO) – bahan penting dalam barang sehari-hari seperti sofa, kasur, dan botol air – telah dikembangkan. Yang membuat inovasi ini menonjol adalah kemampuannya untuk beroperasi tanpa sumber energi eksternal seperti listrik atau sinar matahari.
Masalah Produksi PO Tradisional
Propilen oksida diproduksi melalui oksidasi propilena. Secara historis, proses ini mengandalkan hidrogen peroksida (H₂O₂), yang biasanya bersumber dari proses antrakuinon. Metode ini bermasalah karena sangat bergantung pada bahan bakar fosil dan menghasilkan emisi karbon dioksida (CO₂) yang besar—yang berkontribusi terhadap perubahan iklim.
Sebuah Terobosan: Generasi H₂O₂ In-House
Para peneliti yang dipimpin oleh Profesor Ja Hun Kwak dan Ji-Wook Jang dari UNIST, bersama Profesor Sung June Cho dari Universitas Nasional Chonnam, telah menciptakan sistem mandiri yang mampu memproduksi PO menggunakan hidrogen peroksida yang dihasilkan sendiri. Begini cara kerjanya:
- Pembuatan H₂O₂ Otonom: Sistem ini menghasilkan H₂O₂ melalui reaksi elektrokimia yang melibatkan oksigen dan formaldehida. Reaksi ini didorong oleh potensi kimia—perbedaan energi antara reaktan dan produk—yang memungkinkan sistem beroperasi secara spontan, tanpa daya eksternal.
- Sintesis PO Terintegrasi: H₂O₂ yang dihasilkan kemudian bereaksi dengan propilena di dalam sistem, langsung mensintesis propilena oksida.
- Inovasi Katalis: Tim ini secara signifikan memperbaiki struktur katalis, mengatasi keterbatasan katalis zeolit konvensional (TS-1) yang menjadi kurang efektif dalam lingkungan basa. Kemajuan ini meningkatkan efisiensi oksidasi propilena dan meningkatkan hasil PO.
Kinerja dan Keuntungan Ekonomi
Sistem baru ini menunjukkan kinerja yang mengesankan:
- Output Tinggi: Selama 24 jam, sistem ini menghasilkan 1.657 mikromol (μmol) PO per sentimeter persegi (cm²), sekitar delapan kali lebih tinggi dibandingkan metode produksi berbasis H₂O₂ yang ramah lingkungan sebelumnya.
- Produk Bersama Energi Bersih: Proses ini juga dapat secara bersamaan menghasilkan hidrogen (H₂), sumber energi yang bersih dan berharga.
- Pengurangan Biaya: Analisis ekonomi menunjukkan bahwa sistem baru ini dapat mengurangi biaya produksi PO sekitar 8%, sehingga menurunkan harga menjadi sekitar $2.168 per kilogram—sebuah keunggulan kompetitif dibandingkan metode tradisional.
Produksi Terdesentralisasi dan Dapat Diakses
Selain penghematan biaya, sistem ini menawarkan manfaat operasional yang signifikan:
- Desain Sederhana: Ini menghilangkan kebutuhan akan langkah-langkah pra-perawatan yang rumit dan peralatan bersuhu tinggi dan bertekanan tinggi yang boros energi.
- Pembuatan di Lokasi: Memproduksi H₂O₂ di lokasi meminimalkan biaya transportasi dan penyimpanan serta tantangan logistik.
- Skalabilitas dan Fleksibilitas: Desain modular memungkinkan pemasangan yang mudah di berbagai lokasi, memfasilitasi produksi skala kecil yang disesuaikan, dan mendorong peralihan dari manufaktur terpusat ke sistem yang lebih terdistribusi.
“Proses modular ini dapat dengan mudah dipasang di berbagai lokasi, memungkinkan produksi skala kecil yang disesuaikan dan mendorong peralihan dari manufaktur skala besar yang terpusat ke sistem terdesentralisasi dan terdistribusi,” kata Profesor Jang.
“Pekerjaan ini mewakili langkah maju yang signifikan dalam mengatasi keterbatasan katalis zeolit yang sudah berlangsung lama, membuka jalan bagi industri kimia yang lebih berkelanjutan dan ramah lingkungan,” tambah Profesor Kwak.
Inovasi ini mewakili langkah signifikan menuju industri kimia yang lebih berkelanjutan, yang berpotensi merevolusi cara produksi bahan-bahan plastik penting dengan menjadikan prosesnya lebih efisien, hemat biaya, dan bertanggung jawab terhadap lingkungan. Laporan ini menyoroti potensi pemanfaatan potensi bahan kimia untuk mendorong proses industri berkelanjutan.
