Selama beberapa dekade, industri kimia telah mencari cara untuk secara langsung mengubah gas alam yang melimpah namun stabil menjadi bahan kimia yang berharga. Kini, para peneliti di Pusat Penelitian Kimia Biologi dan Bahan Molekuler (CiQUS) di Universitas Santiago de Compostela telah mencapai terobosan: katalis yang mengubah metana dan komponen gas alam lainnya menjadi molekul kompleks, termasuk bahan utama terapi hormon. Kemajuan ini, yang diterbitkan dalam Science Advances, mewakili langkah penting menuju ekonomi kimia yang lebih berkelanjutan dan sirkular.
Tantangan Menjinakkan Metana
Gas alam, terutama terdiri dari metana, etana, dan propana, merupakan sumber energi, namun stabilitas ekstrimnya telah membatasi penggunaannya sebagai bahan baku produksi bahan kimia. Metode konvensional mengandalkan proses yang boros energi dan menimbulkan polusi. Kesulitan utamanya terletak pada pengaktifan hidrokarbon ini tanpa produk sampingan yang tidak diinginkan.
Pendekatan Fotokatalitik Baru
Tim CiQUS, yang dipimpin oleh Martín Fañanás, mengembangkan sistem fotokatalitik yang secara langsung mengubah metana menjadi senyawa bioaktif. Untuk pertama kalinya, mereka berhasil mensintesis dimestrol, estrogen nonsteroid yang digunakan dalam terapi hormon, langsung dari metana. Hal ini menunjukkan potensi untuk menciptakan molekul bernilai tinggi dari bahan mentah yang sederhana dan berbiaya rendah.
Kuncinya: Katalis Supramolekuler yang Disesuaikan
Terobosan ini bergantung pada reaksi yang disebut allilasi, yang menempelkan “pegangan” kimia pada molekul gas, sehingga memungkinkan modifikasi lebih lanjut. Kendala utamanya adalah produk samping klorinasi yang tidak diinginkan. Untuk mengatasi hal ini, tim merekayasa katalis berdasarkan anion tetrakloroferrat yang distabilkan oleh kation collidinium.
“Desain katalis memodulasi reaktivitas spesies radikal, sekaligus menekan klorinasi yang tidak diinginkan,” jelas Prof. Fañanás. Jaringan ikatan hidrogen di sekitar atom besi mempertahankan reaktivitas, menciptakan lingkungan optimal untuk alasi selektif.
Keberlanjutan adalah Inti
Metode ini menonjol karena keberlanjutannya. Ia menggunakan besi, logam yang murah dan melimpah, dibandingkan logam mulia yang biasanya digunakan dalam katalisis. Reaksi ini beroperasi dalam kondisi ringan, didukung oleh lampu LED, sehingga mengurangi dampak lingkungan dan biaya energi.
Melampaui Dimestrol: Memperluas Kemungkinan
Dalam studi pelengkap yang diterbitkan dalam Cell Reports Physical Science, tim yang sama mendemonstrasikan metode untuk menggabungkan gas alam dengan asam klorida secara langsung, sehingga menghasilkan keton yang relevan secara industri dalam satu langkah. Kedua studi tersebut memposisikan CiQUS sebagai pemimpin dalam solusi kimia berkelanjutan.
Implikasinya bagi Masa Depan
Kemampuan untuk mengubah gas alam menjadi bahan kimia serbaguna membuka kemungkinan baru bagi industri. Teknologi ini secara bertahap dapat menggantikan sumber petrokimia dengan alternatif yang berkelanjutan. Penelitian mutakhir ini dimungkinkan oleh keunggulan lingkungan di CiQUS, yang diakui oleh akreditasi CIGUS dari pemerintah Galicia.
Terobosan ini mewakili langkah signifikan menuju ekonomi kimia sirkular, dimana bahan mentah yang melimpah dimanfaatkan secara berkelanjutan. Dengan mengubah gas alam menjadi senyawa berharga secara langsung, tim CiQUS telah membuka jalan menuju masa depan industri kimia yang lebih ramah lingkungan dan hemat sumber daya.
