Memanfaatkan Bahan Api Generasi Baharu

Demi mengekalkan paras pemanasan global berada di bawah 1.5 darjah Celsius, pembakaran bahan api fosil harus dihentikan segera. Pengeluaran minyak, gas dan arang batu global perlu dikurangkan sebanyak tiga peratus setiap tahun bagi mengehadkan kesan pemanasan global.

Walau bagaimanapun, industri perlombongan bahan bakar fosil di Malaysia tidak menunjukkan batasan yang ditetapkan dalam Perjanjian Iklim Paris. Sepatutnya,  sebanyak 60 peratus simpanan petroleum dan gas metana fosil global serta 90 peratus simpanan arang batu mestilah kekal berada di perut bumi untuk mengelakkan pemanasan global berterusan.

Mengapakah bahan api fosil berbahaya? Hal ini kerana arang batu, petroleum dan gas semula jadi menghasilkan karbon dioksida dalam kuantiti yang banyak apabila dibakar. Pelepasan karbon dioksida memerangkap haba di atmosfera dan menyebabkan pemanasan global yang mengancam kehidupan manusia, haiwan dan tumbuh-tumbuhan.

Sebagai contohnya, pembakaran bahan api fosil arang batu menyebabkan suhu global meningkat secara purata sebanyak 0.3 darjah Celsius hingga 1.0 darjah Celsius. Walaupun sekadar 1.0 darjah Celsius, namun begitu kesannya kepada bumi amat ketara. Penggunaan bahan api fosil yang berterusan boleh menyebabkan suhu global meningkat lebih daripada 1.5 darjah Celsius menjelang tahun 2050. Jika hal itu berlaku, paras laut akan meningkat, iklim lebih ekstrem, biodiversiti lenyap, spesies pupus, bekalan makanan berkurangan, tahap kesihatan menurun, dan berjuta-juta populasi dunia akan mengalami kebuluran.

Selain itu, bahan api fosil juga menyebabkan pencemaran udara yang membawa kepada peningkatan penyakit berkaitan dengan pernafasan. Kesan sampingannya yang lain ialah pencemaran air, terutamanya semasa proses mengekstrak bahan api fosil atau ketika mengendalikan sisa produk.

Namun begitu, manusia memerlukan bahan api fosil untuk bergerak, makan, mempunyai pakaian yang cantik, melakukan pekerjaan harian, dan bercuti. Semua keperluan manusia ini perlu dihasilkan di kilang, diperoleh daripada ladang, kenderaan, kapal terbang, mesin, dan jentera juga memerlukan tenaga untuk menggerakkannya. Dianggarkan sebanyak 80 peratus daripada tenaga tersebut dihasilkan daripada bahan api fosil.

Jika keadaannya begitu, bagaimanakah bahan api fosil boleh dikekalkan berada di perut bumi agar peningkat suhu global berada di bawah paras 1.5 darjah Celsius? Jawapannya mudah sahaja, iaitu dengan berhenti menggunakan bahan api fosil sebagai sumber tenaga utama. Kita boleh menggunakan air, udara atau matahari yang ada di sekeliling tanpa perlu memusnahkan alam.

Dengan menggunakan air, udara dan matahari dapat menggerakkan kereta? Hal ini tidak mustahil kerana kereta solar boleh digerakkan dengan menggunakan cahaya matahari. Tetapi bolehkah air dan udara digunakan untuk mengisi tangki minyak kereta, kapal laut atau kapal terbang?

Menerusi kajian terbaharu yang dilakukan oleh sekumpulan saintis ETH Zurich yang dimuatkan dalam jurnal Atmospheric Environment, mereka telah berjaya mencipta bahan api daripada matahari, air dan udara. Bahan api tersebut bukan digunakan untuk kereta tetapi kapal terbang yang jauh lebih besar dan berat berbanding dengan kenderaan darat. Alasannya, industri penerbangan adalah antara faktor penyumbang perubahan iklim yang disebabkan oleh pelepasan gas karbon dioksida dan nitrogen oksida.

Selain itu, kepulan asap yang keluar daripada ekzos jet mencipta awan putih sementara yang memantulkan cahaya matahari pada waktu siang dan memerangkap haba yang dilepaskan pada waktu malam. Sejumlah dua per tiga daripada kesan sampingan industri penerbangan yang menyumbang kepada perubahan iklim adalah dalam bentuk pelepasan gas nitrogen oksida, wap air, aerosol sulfat, dan jelaga. Pelepasan gas ini menyumbang kepada dua peratus hingga tiga peratus pelepasan karbon global. Jika dilihat pada angka itu, tidaklah begitu besar. Namun begitu, penyelidikan yang dilakukan oleh saintis merupakan satu daripada langkah mengurangkan kebergantungan industri terhadap bahan api fosil. Tujuannya adalah untuk mengurangkan pemanasan global dan mengekang perubahan iklim drastik.

Sebagai sebahagian daripada projek itu, saintis dari Switzerland telah membangunkan satu sistem untuk menghasilkan bahan api cecair karbon semula jadi daripada matahari dan udara. Sistem baharu itu telah dibangunkan di atas bumbung makmal ETH Zurich University. Jurutera telah mengujinya sama ada bahan api generasi baharu yang dihasilkan itu boleh digunakan dalam dunia sebenar atau sekadar sesuai untuk uji kaji di dalam makmal sahaja.

Sementara itu, bahan api karbon semula jadi dihasilkan melalui tiga langkah. Pertamanya, unit perangkap udara akan menyerap karbon dioksida dan air daripada atmosfera. Langkah kedua pula ialah unit solar mengekstrak tenaga daripada cahaya matahari, kemudian mengubah elemen tersebut menjadi campuran karbon monoksida dan hidrogen (singas). Langkah terakhir pula adalah singas diproses menjadi kerosin, metanol dan bahan hidrokarbon yang lain untuk menjadi bahan api kapal terbang dan kapal laut.

Walaupun sistem tersebut telah diuji sejak tahun 2019, saintis hanya mengesahkan bahan bakar tersebut “stabil dan boleh dipercayai” pada awal bulan November 2021 melalui kajian yang diterbitkan dalam jurnal Nature pada 3 November 2021. Ketika ini, saintis sedang berusaha untuk meningkatkan teknologi yang dipanggil sebagai kerosin solar agar mencapai pengeluaran tahap industri dengan kos efektif, iaitu satu liter pada harga 1.20 hingga 2.00 paun sterling.

Setelah dua tahun, sistem itu berjaya melepasi kebolehlaksanaan teknikal keseluruhan proses termokimia untuk menukarkan cahaya matahari dan udara persekitaran menjadi bahan api. Sistem itu juga boleh beroperasi dengan stabil dalam keadaan solar sebenar dan menyediakan platform unik untuk penyelidikan serta pembangunan selanjutnya. Teknologi tersebut sememangnya boleh digunakan untuk pengeluaran berskala besar.

Padang Pasir Tempat Ideal

Untuk mendapatkan harga kerosin solar pada harga 1.20 hingga 2.00 paun sterling per liter, kita memerlukan pengeluaran yang berskala besar. Jika dilihat dalam konteks, kos kerosin fosil (bahan api yang biasa digunakan oleh kapal terbang) hanya 0.40 paun sterling seliter. Hal ini menyukarkan kerosin solar untuk menandinginya.

Bagi mendapatkan harga serendah itu, sebuah kawasan yang luas dan mempunyai cahaya matahari yang mencukupi amat diperlukan. Demi memikirkan hal tersebut, saintis telah menjalankan analisis dari pelbagai sudut, dan akhirnya padang pasir adalah pilihan yang tepat.

Persekitaran padang pasir yang sentiasa menerima pancaran cahaya matahari sepanjang tahun merupakan tempat yang paling sesuai bagi menghasilkan bahan api solar. Tidak seperti bahan api bio, potensinya untuk menggantikan bahan api fosil amat terhad kerana kekurangan tanah pertanian. Teknologi kerosin solar boleh memenuhi permintaan bahan api kapal terbang dunia hanya dengan menggunakan satu peratus daripada keluasan padang pasir di dunia. Malah, pembangunan teknologi tersebut pada skala besar tidak bersaing dengan sektor pertanian atau mengganggu pengeluaran bekalan makanan manusia ataupun ternakan.

Pelepasan gas rumah hijau dapat dikawal sepenuhnya dan mencapai pada peringkat sifar jika proses pembinaan kemudahan teknologi bahan api solar berpandukan konsep sifar pelepasan gas rumah hijau. Bagi menjamin hal ini terjadi seperti yang dirancang, bahan yang digunakan untuk membina kemudahan pusat penghasilan kerosin solar seperti kaca dan besi mesti dihasilkan dengan menggunakan tenaga hijau dan kaedah karbon semula jadi.

Sokongan Pembuat Polisi

Pelaksanaan pada skala kecil untuk tujuan uji kaji memang sudah membuktikan keberkesanan teknologi tersebut. Namun begitu, apabila menyasarkannya pada pengeluaran berskala besar, kelemahan teknologi ini adalah terletak pada kos pelaburan awal yang tinggi. Kos itu boleh diatasi hanya dengan campur tangan politik dan pembuat dasar. Sekiranya pembuat dasar atau pemimpin Kesatuan Eropah bersatu hati menggubal undang-undang penggunaan kerosin solar, mungkin hal yang sebaliknya akan berlaku.

Menurut ketua pasukan penyelidik dari University of Potsdam, Profesor Johan Lilliestam, instrumen sokongan sedia ada dari Kesatuan Eropah, iaitu “perdagangan pelepasan dan pengimbangan” tidak memadai untuk merangsang permintaan pasaran bahan api solar. Bagi mengatasi masalah ini, beliau mencadangkan agar diwujudkan sistem kuota khusus teknologi Eropah untuk bahan api kapal terbang. Menerusi cara itu, syarikat penerbangan perlu memperuntukkan bahagian tertentu yang dikhaskan untuk bahan api solar. Hal ini bermakna syarikat penerbangan tidak boleh menggunakan bahan api fosil sepenuhnya dan perlu ada peratusan tertentu untuk bahan api solar.

Seterusnya, bagi peringkat awal, syarikat penerbangan harus menerima ketetapan bahawa 0.1 peratus daripada keseluruhan penggunaan bahan api adalah daripada kerosin solar ketika harga bahan api tersebut masih tinggi kerana kapasiti pengeluarannya rendah. Hal ini bukan sahaja membantu mengembangkan  teknologi tersebut, malah menjadikan industri penerbangan lebih hijau.

Langkah itu akan memberikan kesan kepada kos penerbangan, namun begitu dari sudut lain dapat merangsang pertumbuhan dan pengeluran kerosin solar serta mengembangkan lagi penyelidikan untuk menjadikan teknologi itu lebih efektif dengan harga lebih rendah. Kuota itu ditingkatkan dari semasa ke semasa secara beransur-ansur hingga kerosin solar menguasai pasaran tanpa perlu langkah sokongan selanjutnya dan menjadi kebiasaan baharu.