Es yang dicampur dengan asam amino menyimpan metana dalam menit
Jika pernah memasak di kompor gas atau melihat nyala api menyala dengan putaran tombol, Anda telah melihat gas alam bekerja. Namun, menyuplai energi ini dalam skala besar jauh lebih rumit. Saat ini, gas alam terutama disimpan dengan tekanan tinggi atau didinginkan menjadi cair pada suhu -162°C—kedua metode yang sangat menghabiskan energi dan mahal.
Berlangganan ke kaminewsletteruntuk pembaruan berita sains dan teknologi terbaru.
Pendekatan alternatif yang disebut gas alam yang terbentuk padat, mengunci metana di dalam sangkaran menyerupai es yang dikenal sebagai hidrat. Namun, pada praktiknya, hidrat ini biasanya terbentuk terlalu lambat untuk digunakan secara luas.
Para peneliti yang dipimpin oleh Profesor Praveen Linga dari Departemen Teknik Kimia dan Biomolekuler di Sekolah Desain dan Teknik, Universitas Nasional Singapura, telah menemukan solusi sederhana dengan menambahkan asam amino—bangunan protein.
Dalam sebuah studi baru, “Konversi cepat asam amino yang dimodifikasi es menjadi hidrat metana untuk penyimpanan energi berkelanjutan,”diterbitkandiKomunikasi Alam, para peneliti menunjukkan bahwa membekukan air dengan jumlah kecil dari senyawa-senyawa yang terjadi secara alami menghasilkan “es yang dimodifikasi asam amino” yang mengunci gas metana dalam beberapa menit. Dalam uji coba, material tersebut mencapai 90% kapasitas penyimpanannya dalam lebih dari dua menit, dibandingkan jam-jam untuk sistem konvensional.
Metode ini juga memberikan manfaat lingkungan. Karena asam amino bersifat dapat terurai secara hayati, metode ini menghindari risiko lingkungan yang ditimbulkan oleh surfaktan yang sering digunakan untuk mempercepat pembentukan hidrat. Metode ini juga memungkinkan metana dilepaskan sesuai kebutuhan dengan pemanasan yang lembut, setelah itu es dapat dibekukan kembali dan digunakan kembali, menciptakan siklus penyimpanan yang tertutup.
Kombinasi kinerja dan keberlanjutan ini membuat pendekatan ini menarik untuk penyimpanan gas alam skala besar, serta sumber biomethana yang lebih kecil dan terbarukan. Tim ini juga melihat potensi untuk menyesuaikan teknik ini untuk menyimpan gas-gas lain, termasuk karbon dioksida dan hidrogen.
Lebih cepat menghidrasi dengan sentuhan biologis
Konsep di balik bahan baru ini sangat efektif namun sederhana secara elegan: campurkan air dengan asam amino, bezkannya dan kemudian paparkan es tersebut dengan gas metana. Di laboratorium, es yang dimodifikasi dengan asam amino berubah menjadi padatan putih yang mengembang—bukti bahwa metana telah terkunci di dalamnya sebagai hidrat. Dalam waktu kurang dari dua menit, bahan ini mampu menyimpan 30 kali lebih banyak metana dibandingkan es biasa.
Ini mungkin terjadi karena asam amino mengubah sifat permukaan es. Asam amino hidrofobik seperti triptofan mendorong pembentukan lapisan cair kecil pada permukaan es saat metana diinjeksikan. Lapisan-lapisan ini berperan sebagai tanah yang subur bagi kristal hidrat untuk tumbuh, menghasilkan struktur yang porus dan menyerupai spons yang mempercepat penangkapan gas. Sebaliknya, es biasa cenderung membentuk lapisan luar yang padat yang menghalangi metana lebih lanjut untuk menembus ke dalam, sehingga memperlambat proses secara signifikan.
Untuk menyelidiki apa yang terjadi pada tingkat molekuler, tim menggunakan spektroskopi Raman, sebuah teknik yang melacak bagaimana cahaya tersebar dari molekul yang bergetar. Eksperimen ini menunjukkan bahwa metana dengan cepat mengisi dua jenis kandang mikroskopis di dalam struktur hidrat, dengan tingkat pengisian di atas 90%.
“Ini memberikan bukti langsung bahwa asam amino tidak hanya mempercepat prosesnya tetapi juga memungkinkan metana untuk terisi secara efisien ke dalam kandang hidrat,” kata Dr. Ye Zhang, penulis utama makalah tersebut, seorang Peneliti dari Departemen Teknik Kimia dan Biomolekuler.
Tim tersebut juga menguji berbagai asam amino dan menemukan pola yang jelas. Secara khusus, yang bersifat hidrofobik seperti metionin dan leusin bekerja dengan baik, sedangkan yang bersifat hidrofilik seperti histidin dan arginin tidak. Aturan “desain” ini, kata Profesor Linga, dapat membimbing upaya masa depan untuk menyesuaikan permukaan es untuk penyimpanan gas.
Dari hasil laboratorium ke siklus penyimpanan energi
Karya para peneliti masih berada pada tahap konsep pembuktian, tetapi kinerja es yang dimodifikasi sangat menjanjikan. Pada suhu mendekati titik beku dan tekanan sedang, es asam amino unggul dibandingkan beberapa bahan berpori paling canggih, termasuk kerangka logam-organik dan zeolit, yang digunakan untuk menyimpan gas alam—bukan hanya dalam jumlah metana yang dapat disimpan, tetapi juga dalam kecepatan pengisiannya. Selain itu, berbeda dengan sistem berbasis surfaktan, es ini tidak menghasilkan busa selama pelepasan gas, yang merupakan hambatan utama bagi operasi skala besar.
Sama pentingnya adalah kemampuan untuk mengosongkan dan menggunakan ulang sistem tersebut. Dengan memanaskan hidrat secara lembut, tim dapat memulihkan semua metana yang tersimpan. Larutan sisa kemudian dapat dibekukan kembali untuk membentuk es yang dimodifikasi asam amino baru, sehingga membentuk siklus “pengisian–pengosongan” yang dapat diulang, mirip dengan cara baterai menyimpan dan melepaskan energi.
Reusabilitas dan keberlanjutan membuat metode ini menarik untuk menangani pasokan biomethana terbarukan yang lebih kecil dan terdistribusi, yang sering kali terlalu kecil skalanya untuk membenarkan pengilinan yang mahal atau fasilitas penyimpanan bertekanan tinggi.
Tim juga sedang mengeksplorasi cara memperbesar proses tersebut untuk sistem yang lebih besar, termasuk desain reaktor yang mempertahankan kontak yang efisien antara gas-cair-padat, serta uji coba dengan campuran gas alam yang mengandung metana, etana, dan propana. Arah lain mencakup peningkatan stabilitas hidrat melalui sistem komposit yang diinspirasi oleh asam amino, dan pada akhirnya menyesuaikan metode ini untuk gas seperti karbon dioksida dan hidrogen.
Gas alam dan biomethane merupakan komponen penting dalam campuran energi saat ini, tetapi penyimpanan dan transportasinya telah lama bergantung pada metode yang baik mahal atau intensif karbon,” tambah Profesor Linga. “Yang kami tunjukkan adalah jalur yang sederhana dan dapat terurai secara hayati yang dapat bekerja dengan cepat dan dapat digunakan kembali. Ini membuat penyimpanan gas lebih aman, hijau, dan lebih fleksibel.
Informasi lebih lanjut:Ye Zhang dkk, Konversi cepat asam amino yang dimodifikasi-es menjadi hidrat metana untuk penyimpanan energi berkelanjutan,Komunikasi Alam(2025).DOI: 10.1038/s41467-025-63699-2
Disediakan oleh Universitas Nasional Singapura
Cerita ini pertama kali diterbitkan diBisakimia.
- Kampung Sehati: Pusri Bangun Kebersamaan dan Harmoni dengan Warga - December 19, 2025
- 22 Ribu Siswa Blitar Belum Terima MBG, 18 Sekolah Terkendala Izin Operasional di BGN - December 19, 2025
- Labour to pay for graduates on benefits to do work experience - December 19, 2025
Leave a Reply