SRI dan University of Houston menerima $3,6 juta untuk mengembangkan mikroreaktor untuk mengubah karbon dioksida menjadi metanol menggunakan energi terbarukan.
Kesimpulan utama:
-
Pendekatan teknologi inovatif: Proyek PRIME-Fuel sedang mengembangkan teknologi mikroreaktor modular untuk mengubah karbon dioksida menjadi metanol, yang mewakili pendekatan baru untuk produksi bahan bakar terbarukan.
-
Potensi bahan bakar berkelanjutan: Teknologi ini dapat memungkinkan produksi metanol yang hemat biaya, menawarkan jalan untuk mengurangi emisi secara signifikan dan mempromosikan bahan bakar alternatif yang berkelanjutan.
-
Upaya penelitian kolaboratif: Kemitraan antara UH dan SRI ini menunjukkan pentingnya kolaborasi antara akademisi dan lembaga penelitian dalam memajukan teknologi energi terbarukan.
Sebuah proyek yang berafiliasi dengan Universitas Houston yang memiliki potensi untuk mengubah produksi bahan bakar berkelanjutan terpilih untuk menerima $3,6 juta dari Badan Proyek Penelitian Lanjutan Departemen Energi AS yang dipimpin oleh SRI, sebuah lembaga penelitian nirlaba terkemuka, proyek tersebut diberi judul “Mikroreaktor Cetak untuk Produksi Bahan Bakar yang Diaktifkan Energi Terbarukan” atau PRIME-Fuel, bertujuan untuk mengembangkan teknologi mikroreaktor modular yang mengubah karbon dioksida menjadi metanol menggunakan sumber energi terbarukan. UH, lembaga penelitian publik Tingkat Satu yang ditunjuk oleh Carnegie, menyumbangkan penelitian penting yang diperlukan untuk proyek ini.
Ini adalah bagian dari program Energi Terbarukan Off-grid ARPA-E senilai $41 juta yang memungkinkan cara-cara baru untuk cairan terjangkau dan penyimpanan jangka panjang, juga dikenal sebagai program GREENWELLS, yang mencakup 14 proyek untuk mengembangkan teknologi yang menggunakan sumber energi terbarukan seperti angin dan surya. untuk menghasilkan bahan bakar cair atau bahan kimia berkelanjutan, yang dapat diangkut dan disimpan dengan cara yang mirip dengan bensin atau minyak. Tim terpilih akan mengembangkan sistem yang menggunakan listrik, karbon dioksida, dan air di lokasi energi terbarukan untuk menghasilkan bahan bakar cair terbarukan yang menawarkan alternatif ramah lingkungan untuk sektor-sektor seperti transportasi.
“Produksi bahan bakar terbarukan menjadi cair berpotensi meningkatkan kegunaan energi terbarukan sekaligus membantu meletakkan dasar bagi tujuan Pemerintahan Biden-Harris untuk menciptakan ekonomi energi bersih,” kata Menteri Luar Negeri AS, Jennifer M. Granholm, di a Siaran pers ARPA-E.
Bahan bakar rendah karbon berharga sekitar $10 per galon, namun menggunakan listrik yang lebih murah dari sumber seperti angin dan surya dapat mengurangi biaya produksi. Hal ini juga akan menciptakan peluang bagi komunitas kecil yang memiliki sumber daya terbarukan untuk berinvestasi dalam solusi penyimpanan energi yang lebih bersih, terjangkau, dan berjangka panjang.
“Kami yakin PRIME-Fuel akan memainkan peran penting dalam transisi menuju solusi energi berkelanjutan,” kata Rahul Pandey, ilmuwan senior di SRI dan peneliti utama proyek tersebut. “Dengan memanfaatkan energi terbarukan untuk memproduksi metanol, kita dapat membantu memerangi perubahan iklim sekaligus menyediakan sumber daya berharga bagi berbagai industri dengan mengarah pada produksi metanol yang menguntungkan dan berkelanjutan.”
Vemuri Balakotaiah dan Praveen Bollini, profesor di Departemen Teknik Kimia dan Biomolekuler William A. Brookshire, adalah penyelidik bersama dalam proyek ini. Pandey, alumnus University of Houston, memperoleh gelar Ph.D. departemen pada tahun 2015. Koneksi bersama ini memainkan peran integral dalam menyatukan ketiganya dalam proyek ini.
“Sebagai lulusan UH yang bangga, saya selalu menyadari kekuatan program teknik kimia dan biomolekuler UH dan selalu mengikuti perkembangan penelitian mutakhirnya,” kata Pandey. “Proyek ini memiliki persyaratan yang sangat spesifik, termasuk pengalaman memodelkan transien dalam mikroreaktor dan mengembangkan katalis berkinerja tinggi. Departemen ini unggul dalam kedua bidang tersebut. Ketika saya menghubungi Dr. Bollini dan Dr. Bala, mereka sangat ingin berkolaborasi dan semuanya berkembang secara alami dari sana.”
Produksi metanol yang berkelanjutan
Meskipun metanol bisa berbahaya jika digunakan secara tidak benar, produksi berkelanjutan dari metanol menawarkan manfaat penting. Metanol dapat berfungsi sebagai pembawa energi serbaguna dan bahan bakar cair dengan kepadatan energi tinggi, sehingga berpotensi menggantikan bahan bakar fosil dalam berbagai aplikasi. Ini juga merupakan bahan mentah kimia berharga yang mudah disimpan dan diangkut.
“Metanol adalah bahan kimia platform, artinya banyak bahan kimia dan produk yang kita lihat dalam kehidupan sehari-hari dapat dihasilkan dari metanol,” kata Bollini, profesor teknik kimia di UH. “Contoh penting adalah kemasan makanan yang membantu meningkatkan umur simpan di supermarket.”
Inovasi melalui kolaborasi
Proyek PRIME-Fuel akan memanfaatkan pemodelan matematika mutakhir dan teknologi pencetakan ko-ekstrusi milik SRI untuk merancang dan memproduksi mikroreaktor. Salah satu fitur paling menonjol dari teknologi inovatif ini adalah kemampuannya untuk terus memproduksi metanol bahkan ketika pasokan energi terbarukan turun hingga 5% dari kapasitasnya.
“Hal ini memastikan produksi yang konstan sekaligus mengoptimalkan konsumsi energi melalui algoritma kontrol canggih dan sistem pemantauan waktu nyata,” kata Bollini. “Teknologi yang dikembangkan di sini akan menyediakan sarana produksi metanol yang terdistribusi dan berbiaya rendah dengan menggunakan sumber energi terbarukan yang sudah ditinggalkan, termasuk yang ada di negara-negara terbelakang.”
Balakotaiah, yang penelitiannya melibatkan pemodelan matematika dan analisis interaksi antara proses transportasi dan reaksi kimia, akan menggunakan model matematika mikroreaktor tingkat rendah untuk memandu desain mikroreaktor dan simulasi operasi keadaan transien secara real-time. Bollini, yang penelitiannya berfokus pada peningkatan proses katalitik yang penting bagi mitigasi karbon, akan berupaya mengembangkan katalis baru untuk meningkatkan konversi karbon dioksida dan hasil metanol.
Dampak terhadap iklim dan keberlanjutan
Selama proyek tiga tahun ini, para peneliti akan mengembangkan prototipe mikroreaktor yang mampu menghasilkan metanol 30 MJe/hari sekaligus memenuhi sasaran efisiensi energi dan kinerja proses. Ketika diperluas menjadi pembangkit listrik berkapasitas 100 MW, pabrik ini akan mampu memproduksi 225 ton metanol per hari dengan biaya rendah, sekaligus mengurangi emisi terkait lebih dari 88%.
“Apa yang kami bangun di sini adalah prototipe atau bukti konsep teknologi platform, yang memiliki berbagai aplikasi di industri energi dan kimia,” kata Pandey. “Saat ini, tujuan kami adalah memproduksi metanol, namun teknologi ini sebenarnya dapat diterapkan pada lebih banyak pembawa energi dan bahan kimia.”
Sepanjang proyek, tim akan mencari peluang untuk berkolaborasi dengan pihak lain di sektor bahan kimia dan bahan bakar terbarukan untuk meningkatkan pembangunan.
“Setelah berhasil menyelesaikan prototipe, kami berencana untuk meningkatkan dan mengkomersialkan teknologi tersebut bekerja sama dengan SRI dan mitra industri lainnya,” tambahnya. “Meskipun sulit untuk memberikan batas waktu yang tepat untuk ketersediaan pasar, perkiraan yang masuk akal adalah sekitar lima tahun.”
Tentang Universitas Houston
University of Houston adalah universitas riset publik Tingkat Satu yang ditunjuk oleh Carnegie dan diakui dengan cabang Phi Beta Kappa untuk keunggulan dalam pendidikan sarjana. UH melayani wilayah Houston dan Gulf Coast yang kompetitif secara global dengan menyediakan fakultas kelas dunia, pembelajaran berdasarkan pengalaman, dan kemitraan industri strategis. Terletak di kota terbesar keempat di negara ini dan salah satu wilayah yang paling beragam secara etnis dan budaya di negara ini, UH adalah institusi Hispanik, Amerika Asia, dan Penduduk Asli Amerika Kepulauan Pasifik yang ditunjuk secara federal, dengan pendaftaran lebih dari 46.000 siswa.
Kontak media
Rashda Khan
Universitas Houston
rkhan20@uh.edu
