Sumber ilustrasi: Unsplash
12 Juni 2026 13.55 WIB – Sains & Technology
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Desanomia [12.06.2026] Upaya menekan pemanasan global tidak cukup hanya dilakukan dengan mengurangi emisi gas rumah kaca. Dalam skenario iklim terbaru yang disusun oleh Intergovernmental Panel on Climate Change atau IPCC, dunia juga membutuhkan teknologi yang mampu menghilangkan dan menyimpan ratusan miliar ton karbon dioksida atau CO2 yang sudah berada di atmosfer.
Salah satu teknologi yang banyak dikembangkan adalah direct air capture atau DAC. Teknologi ini bekerja dengan menangkap CO2 secara langsung dari udara. Sejumlah perusahaan dan lembaga riset telah mengembangkan sistem tersebut selama bertahun-tahun, termasuk Climeworks, spin-off dari ETH Zurich yang didirikan pada 2009 dan menjadi salah satu pihak pertama yang membawa teknologi ini ke pasar.
Akan tetapi, teknologi direct air capture masih menghadapi tantangan besar. Penangkapan karbon dari atmosfer masih tergolong mahal dan membutuhkan energi dalam jumlah besar. Karena itu, para ilmuwan terus mencari material dan metode baru yang dapat bekerja lebih efisien, lebih murah, dan lebih ramah lingkungan.
Dalam studi terbaru yang dipublikasikan di PNAS, para peneliti ETH Zurich mengembangkan material penangkap karbon dari sumber yang tidak terduga, yaitu limbah produksi susu dan tahu. Tim yang dipimpin oleh ilmuwan material Raffaele Mezzenga dari Department of Health Sciences and Technology ETH Zurich menggunakan whey dan produk sampingan produksi tahu untuk menyerap CO2 dari udara.
Produksi susu dan tahu menghasilkan cairan kaya protein dalam jumlah besar. Sebagian dari cairan tersebut dapat digunakan kembali dalam industri makanan, tetapi sebagian besar lainnya masih dibuang sebagai limbah. Para peneliti kemudian mengekstraksi protein dari aliran limbah tersebut dan menyusunnya menjadi struktur panjang menyerupai benang yang dikenal sebagai fibril amiloid.
Fibril amiloid tersebut kemudian dikombinasikan dengan kalium hidroksida. Campuran ini dibentuk menjadi butiran berpori berukuran sekitar setengah sentimeter hingga satu sentimeter. Mezzenga menjelaskan bahwa material yang dihasilkan bekerja seperti spons yang mampu menyerap CO2 dalam jumlah besar melalui bantuan kalium hidroksida.
Cara kerja butiran protein ini bertumpu pada reaksi kimia sederhana. Ketika terpapar udara, kalium hidroksida di dalam butiran bereaksi dengan CO2 dan menghasilkan hidrogen karbonat, yaitu garam dari asam karbonat. Reaksi ini membuat karbon dioksida dapat ditarik keluar dari atmosfer.
Dalam pengujian dengan udara ambien, Zhou Dong, peneliti pascadoktoral dalam kelompok Mezzenga sekaligus penulis utama studi tersebut, menyebut bahwa satu gram material mampu mengekstraksi 97 miligram CO2. Menurut Dong, hasil tersebut sangat kuat karena melampaui kapasitas teknologi DAC konvensional sebesar 10 hingga 50 persen.
Dong memperkirakan bahwa satu kilogram butiran protein ini secara teoretis dapat menangkap dan mengisolasi sekitar 100 gram CO2 dalam satu siklus operasi. Angka tersebut menunjukkan bahwa material berbasis limbah makanan dapat memiliki kemampuan penangkapan karbon yang tidak kalah dari teknologi yang lebih kompleks.
Analisis utama dari temuan ini terletak pada efisiensi energi. Sistem direct air capture tradisional umumnya membutuhkan panas dan tekanan negatif untuk melepaskan CO2 yang sudah tertangkap dari material penyerapnya. CO2 yang dilepaskan kemudian dapat disimpan atau diubah menjadi produk lain agar tidak kembali ke atmosfer dalam jangka panjang.
Kebutuhan energi yang tinggi membuat fasilitas DAC lebih cocok dibangun di wilayah dengan pasokan energi terbarukan yang melimpah. Namun, pendekatan baru dari ETH Zurich menawarkan proses yang berbeda. Untuk melepaskan CO2, para peneliti menyemprot butiran protein secara bergantian dengan asam ringan dan basa ringan selama sekitar 10 menit pada suhu ruangan.
Proses semprotan ini memutus ikatan kimia yang menahan CO2 sehingga karbon dioksida dapat dikumpulkan. Perbedaan pentingnya adalah proses pelepasan CO2 tidak memerlukan panas tinggi atau kondisi tekanan yang rumit. Dengan demikian, teknologi ini berpotensi menurunkan kebutuhan energi dalam proses penghilangan karbon dari udara.
Keunggulan lain dari material ini adalah sifatnya yang dapat digunakan kembali. Asam, basa, dan butiran protein dapat dipakai berulang kali. Dong mengatakan bahwa material sintetis yang digunakan untuk menangkap CO2 saat ini cenderung cepat terurai, sedangkan butiran protein dari timnya tetap stabil dalam waktu lama.
Pengujian laboratorium menunjukkan bahwa material tersebut masih mempertahankan performanya setelah 30 siklus penangkapan dan pelepasan karbon tanpa kehilangan efisiensi besar. Mezzenga memperkirakan bahwa kapasitas adsorpsi pada akhirnya akan menurun dan penggantian mungkin diperlukan setelah beberapa ribu siklus.
Sifat organik dari butiran ini membuat penggunaannya tidak berhenti setelah tidak lagi efektif menangkap CO2. Setelah masa pakainya habis, butiran tersebut dapat dimanfaatkan kembali sebagai pupuk pertanian atau dikonversi menjadi biofuel. Dengan cara ini, material penangkap karbon tersebut dapat masuk dalam model ekonomi sirkular.
Mezzenga juga menekankan bahwa material yang digunakan dalam proses ini tidak beracun dan berstandar pangan. Tim peneliti turut melakukan analisis siklus hidup dan menemukan bahwa pendekatan baru ini menghasilkan pencemaran lingkungan yang lebih rendah sepanjang masa pakainya dibandingkan teknologi DAC yang sudah ada.
Meskipun hasil penelitian ini menjanjikan, tantangan berikutnya adalah skala industri. Studi saat ini masih dilakukan dalam lingkungan laboratorium terkendali dengan penggunaan material hanya beberapa gram dan jumlah CO2 yang ditangkap sekitar 50 gram. Pengujian lanjutan masih diperlukan untuk melihat apakah kapasitas penangkapan karbon yang tinggi dapat dipertahankan ketika proses diperbesar.
Mezzenga tetap optimistis terhadap masa depan teknologi ini. Selama hampir dua dekade, Mezzenga telah mempelajari fibril amiloid dan sebelumnya menggunakan material tersebut untuk mengembangkan alternatif plastik biodegradable serta teknologi pemurnian air. Menurut Mezzenga, teknologi berbasis butiran protein ini memiliki peluang untuk diskalakan.
Sistem berbasis semprotan yang digunakan untuk melepaskan CO2 juga dinilai kompatibel dengan teknik industri yang sudah banyak digunakan. Dong akan melanjutkan penelitian untuk menguji bagaimana proses ini bekerja dalam skala yang lebih besar.
Para peneliti belum menghitung biaya pasti untuk menangkap satu ton CO2 menggunakan material baru tersebut. Meski begitu, Mezzenga memperkirakan bahwa biayanya akan jauh lebih rendah dibandingkan sistem direct air capture konvensional. Menurut Mezzenga, teknologi ini lebih murah dan lebih berkelanjutan karena membutuhkan sedikit energi serta menggunakan produk limbah yang tersedia luas.
Penelitian ini menunjukkan bahwa limbah dari produksi tahu dan susu dapat diubah menjadi material penangkap CO2 yang efisien, stabil, dapat digunakan kembali, dan berpotensi lebih murah dibandingkan teknologi direct air capture konvensional. Dengan menggabungkan protein dari limbah makanan, kalium hidroksida, dan proses pelepasan CO2 pada suhu ruangan, teknologi ini membuka kemungkinan baru bagi penghilangan karbon yang lebih hemat energi sekaligus mendukung ekonomi sirkular.
Diolah dari artikel:
“Scientists turn tofu and cheese waste into tiny CO2-catching beads” oleh ETH Zurich. (njd)
Note: This article was made as part of a dedicated effort to bring science closer to everyday life and to inspire curiosity in its readers.
Link: https://www.sciencedaily.com/releases/2026/06/260611024555.htm
