Atmosfera kita mempunyai terlalu banyak karbon dioksida, dan kita perlu mencari jalan untuk menyingkirkan sebahagian daripadanya. Itulah cabaran dua bahagian, iaitu kita mesti memikirkan bagaimana untuk tidak hanya menarik karbon dioksida dari udara tetapi juga cara untuk menyimpannya selepas itu.
Penyelesaian terbaru ini datang dari sekumpulan saintis di Makmal Nasional Lawrence Berkeley, yang telah menemui cara untuk mengubah CO2 atmosfera menjadi etanol menggunakan kuasa matahari. Etanol boleh disimpan dengan selamat untuk mengekalkannya dari atmosfera atau digunakan sebagai alternatif kepada bahan bakar fosil.
"Oleh kerana tahap CO2 yang meningkat di atmosfera mengubah iklim Bumi, keperluan untuk membangunkan sumber kuasa yang mampan menjadi semakin mendesak," kata penulis kajian Joel Ager. "Kerja kami di sini menunjukkan bahawa kami mempunyai jalan yang masuk akal untuk membuat bahan api secara langsung dari cahaya matahari."
Para penyelidik ini adalah sebahagian daripada Pusat Bersama Makmal Berkeley untuk Photosynthesis Buatan, yang bertujuan untuk mencipta semula proses yang mana tumbuhan menukarkan sinar matahari, air, dan CO2 menjadi tenaga. Penyelidikan sebelum ini telah menemui cara untuk melakukannya, tetapi kaedah ini biasanya memerlukan banyak tenaga elektrik. Para penyelidik Berkeley sedang mencari jalan untuk mencapainya dengan sedikit tenaga elektrik untuk membuat proses itu sebagai tenaga yang cekap seberapa boleh.
Untuk fotosintesis buatan, penggunaan elektrik diukur dengan pencahayaan matahari (sun). Pencahayaan 1-sun adalah tenaga elektrik yang dijana apabila matahari secara langsung diatas kepala pada hari tanpa awan, manakala pencahayaan 0.1-sun adalah tenaga yang dihasilkan pada waktu matahari terbenam. Mesin fotosintesis tiruan yang terbaru hanya bekerja di sekitar pencahayaan 1-sun; ini baik di makmal tetapi tidak praktikal untuk keadaan di luar, di mana permukaan Bumi tidak selalu terdedah kepada cahaya matahari yang banyak.
Untuk mengekalkan tindak balas fotosintesis tiruan pada tenaga yang rendah, pasukan Berkeley beralih kepada pelbagai bahan baru. Mereka membangunkan anod nanotube iridium oksida untuk menbuatkan air menjadi oksigen, dan katoda nanocoral tembaga-perak untuk menbuatkan CO2 menjadi etanol. Bahan-bahan ini menghasilkan fotosintesis tiruan walaupun pada pencahayaan 0.35-sun.
"Mengurangkan CO2 ke produk akhir hidrokarbon seperti etanol atau etilena boleh mengambil arus sehingga 5 volt, dari mula hingga selesai," kata penulis kajian Gurudayal. "Sistem kami mengurangkannya separuh."
"Ini merupakan langkah besar dalam reka bentuk peranti untuk pengurangan CO2 yang efisien," kata ahli kimia Makmal Berkeley Frances Houle. "Ia menyediakan rangka kerja yang jelas untuk kemajuan masa depan peranti bersepadu sepenuhnya pengurangan CO2 yang didorong oleh solar."