Karbon Teraktif daripada Getah Asli sebagai Penjerap Gas Karbon Dioksida (CO2)

Penulis: M. M. Nurfarhana¹ & Prof Madya Dr ChM Siti Fairus M. Yusoff^1,2*

¹Jabatan Sains Kimia, Fakulti Sains & Teknologi, UKM
²Polymer Research Centre (PORCE), Fakulti Sains & Teknologi, UKM

Peningkatan taraf hidup dan pembangunan industri baharu telah menimbulkan kebimbangan pencemaran alam sekitar kerana ia mengakibatkan pembebasan gas rumah hijau, terutamanya karbon dioksida (CO₂), yang merupakan punca utama kualiti udara yang tidak sihat dan pemanasan global dan perubahan iklim. Teknologi pemerangkapan CO₂ yang paling matang dalam industri adalah dengan menggunakan pelarut berasaskan amina seperti monoetanolamina (MEA). MEA ialah pelarut yang kerap digunakan dalam industri penyingkiran CO₂ kerana mudah didapati, kos berpatutan, kinetik tindak balas yang pantas dengan ketumpatan dan kelikatan rendah. Walaubagaimanapun, kelemahan MEA ialah sifat menghakis sisa yang dihasilkan selepas pemerangkapan CO₂ serta kegunaan tenaga yang tinggi, yang secara keseluruhannya ialah 80% daripada jumlah penggunaan tenaga bagi keseluruhan proses (Abuelnoor et al., 2021). Disebabkan oleh kesan MEA yang disebutkan di atas, bahan hijau dan sumber selamat alam sekitar sedang dipertimbangkan untuk pemulihan CO₂.

Bahan penjerap CO₂ telah menjadi penyelesaian langsung untuk mengurangkan pelepasan CO₂ ke udara. Terdapat banyak kaedah untuk menjerap CO₂, termasuk penjerap pepejal, penyerapan cecair ionik, pemisahan membran (Rao et al., 2019). Antaranya, penjerap pepejal adalah antara teknik yang terbaik kerana ia memberikan kecekapan tenaga yang baik, mesra pengguna, dan kurang menyebabkan hakisan. Karbon teraktif merupakan sejenis penjerap pepejal yang serba boleh dan unik dalam bentuk amorfus yang mempunyai luas permukaan yang besar, tahap keliangan yang tinggi, dan mengandungi pelbagai kumpulan berfungsi beroksigen, seperti karbonil, asid karboksilik dan lakton (Reza et al., 2020). Liang-liang yang terdapat pada permukaan karbon teraktif memainkan peranan penting dengan mempunyai keluasan permukaan yang tinggi kerana ia adalah ciri-ciri yang penting dalam aplikasi industri seperti penjerapan/penyimpanan gas.

Secara umumnya, penghasilan karbon teraktif berlaku dalam dua proses: pengkarbonan prekursor dan pengaktifan. Proses pengaktifan boleh berlaku melalui kaedah fizikal atau kimia. Pengaktifan fizikal melibatkan kehadiran pengoksida, seperti wap air atau CO₂. Tambahan pula, pengaktifan kimia ialah impregnasi prekursor oleh agen pengaktif kimia seperti KOH, NaOH, ZnCl, H₃PO₄, K₂CO₃ (Ogungbenro et al., 2020).

[ARTIKEL LAIN BERKAITAN – Hidrogel Getah Asli Sebagai Penjerap Bahan Pewarna Pencemar Dalam Air]

[ARTIKEL LAIN BERKAITAN-Potensi Pokok Getah Sebagai Biomonitor]

Getah asli berasal daripada lateks susu Hevea brasiliensis dan terdiri daripada unit isoprena dengan formula kimia C₅H₈. getah asli didapati secara meluas di Asia tropika, di negara-negara seperti Thailand, Indonesia, Malaysia, dan beberapa negara Afrika tengah, kerana pertumbuhan optimum pokok getah adalah dalam iklim lembap dan panas. Menurut Majlis Getah Malaysia, penggunaan getah di Malaysia pada 2021 telah meningkat sedikit sebanyak 4.8% daripada 1,170.1 ribu tan (2020) kepada 1,225.8 ribu tan.

Sehubungan itu, penggunaan getah asli sebagai bahan pemula untuk penyediaan karbon teraktif telah dikaji memandangkan getah asli ialah sumber semula jadi yang boleh diperbaharui. Selain itu, getah asli terdiri daripada spesies yang kaya dengan karbon, maka ia adalah bahan yang sesuai untuk mensintesis karbon berkualiti tinggi. Dengan menggunakan kelebihan ini, getah asli boleh menjadi bahan pemula yang serba boleh dan mampan untuk mencipta karbon teraktif untuk aplikasi jerapan CO₂.

Karbon teraktif daripada getah asli telah berjaya disintesis menggunakan bahan kimia NaOH sebagai bahan pengaktifan (Nurfarhana et al. 2023). Hasil daripada kajian mendapati CO₂ berjaya dijerap sebanyak 2.98 mmol/g pada keadaan 25 ℃ dan 1 bar. Ujian kebolehgunaan semula juga dilakukan dan mendapati tiada kehilangan yang dilihat daripada penjerapan CO₂ selepas lima kitaran berulang, dengan 95% daripada pengambilan CO₂ asal dikekalkan menandakan kebolehgunaan semula yang sangat baik bagi karbon teraktif dengan kestabilan yang dikekalkan.

Dapat disimpulkan, kajian yang telah dilakukan sangat berguna untuk menjadikan sumber getah asli sebagai bahan potensi untuk menghasilkan karbon teraktif pada skala yang besar dalam industri memandangkan prestasinya yang baik untuk penjerapan CO₂. Justeru, kajian yang lebih mendalam perlu dilakukan dan diperhebatkan terutamanya di negara kita memandangkan getah asli banyak dihasilkan disini. Hal ini dapat meningkatkan ekonomi negara kita dan boleh berdaya saing bersama negara maju yang lain.

Rujukan

[1] Abuelnoor, N., AlHajaj, A., Khaleel, M., Vega, L. F., & Abu-Zahra, M. R. M. (2021).      Activated carbons from biomass-based sources for CO2 capture applications. Chemosphere, 282. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.131111

[2] Nurfarhana, M. M., Asikin-Mijan, N., & Yusoff, S. F. M. (2023). Porous carbon from natural       rubber for CO2 adsorption. Materials Chemistry and Physics, 308.             https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2023.128196

[3] Ogungbenro, A. E., Quang, D. v., Al-Ali, K. A., Vega, L. F., & Abu-Zahra, M. R. M. (2020).       Synthesis and characterization of activated carbon from biomass date seeds for carbon          dioxide adsorption. Journal of Environmental Chemical Engineering, 8(5).         https://doi.org/10.1016/j.jece.2020.104257

[4] Rao, L., Ma, R., Liu, S., Wang, L., Wu, Z., Yang, J., & Hu, X. (2019). Nitrogen enriched porous carbons from D-glucose with excellent CO2 capture performance. Chemical           Engineering Journal, 362, 794–801. https://doi.org/10.1016/j.cej.2019.01.093

[5] Reza, M. S., Yun, C. S., Afroze, S., Radenahmad, N., Bakar, M. S. A., Saidur, R., Taweekun,      J., & Azad, A. K. (2020). Preparation of activated carbon from biomass and its’            applications in water and gas purification, a review. In Arab Journal of Basic and Applied Sciences (Vol. 27, Issue 1, pp. 208–238). Taylor and Francis Ltd.          https://doi.org/10.1080/25765299.2020.1766799