Hidrogen tangani pelepasan karbon

Pusat penyelidikan UTP kaji tingkatkan keberkesanan bahan api alternatif

HARI Alam Sekitar Sedunia yang disambut hari ini membawa tema 'CO2, Buang Tabiat Lama! Ke Arah Ekonomi Rendah Karbon' (CO2, Kick the Habit! Towards a Low Carbon Economy). Bagaimana kita sebagai pengguna mampu membuang tabiat menggunakan karbon dioksida (CO2)? CO2 adalah satu daripada gas rumah hijau, selain metana dan nitrus oksida yang terkumpul dengan banyak di atmosfera atau ruang udara bumi. Aktiviti manusia menerusi perindustrian menyebabkan pelepasan gas rumah hijau berlebihan terutama CO2 hingga mencetuskan pemanasan global dan perubahan suhu dunia.

Pelepasan CO2 berlebihan dilakukan kilang atau loji penjana tenaga elektrik yang menggunakan diesel, gas asli dan arang batu. Pembakaran bahan api oleh kenderaan seperti petrol dan diesel, bahkan gas asli juga melepaskan CO2 ke udara. Dengan lebih 11 juta kenderaan berdaftar di negara ini dan perindustrian yang rancak, tidak hairanlah Malaysia terletak di tangga ke-26 dari segi jumlah pelepasan CO2 dunia. Kedudukan itu disediakan The Carbon Dioxide Information Analysis Center, agensi penyelidikan untuk Pertubuhan Bangsa-Bangsa Bersatu (PBB) bagi pelepasan CO2 oleh pembakaran bahan api fosil.

Sebagai penyelesaian jangka pendek, pengguna boleh membantu mengurangkan pelepasan gas rumah hijau itu dengan menggunakan pengangkutan awam bagi mengurangkan pelepasan CO2 oleh kenderaan persendirian. Pengguna juga patut mengurangkan penggunaan mandian air panas, peti sejuk dan pendingin hawa atau menggunakannya secara berhemah kerana semua peralatan ini menggunakan tenaga elektrik yang tinggi.

Permintaan terhadap tenaga elektrik yang tinggi memerlukan penjanaan elektrik berlebihan yang menyumbang kepada pembakaran diesel, gas asli atau arang batu serta akhirnya menyebabkan pelepasan lebih banyak CO2 ke udara. Penyelesaian jangka panjang kepada pengurangan dan penghapusan pelepasan gas rumah hijau ialah penjanaan tenaga yang boleh diperbaharui kerana minyak dan gas akan kehabisan.

Tenaga diperbaharui itu dikatakan teknologi masa depan, tetapi tempoh 'masa depan' itu mungkin akan berlaku hanya antara 20 hingga 30 tahun lagi.Ini bermaksud sebahagian besar pembaca hari ini akan berkesempatan untuk melihat dan menggunakan teknologi penghasilan tenaga daripada kuasa matahari (solar), angin, ombak atau air secara menyeluruh.

Penyelidikan mengenai tenaga masa depan di negara maju fokus kepada penghasilan tenaga elektrik yang lebih efisien dan mesra alam serta kepada penghasilan dan penyimpanan hidrogen kerana mereka sedar itulah masa depan.

Dalam konteks kenderaan, kajian bertumpu kepada kereta elektrik hibrid atau kenderaan yang digerakkan dengan enjin berkuasa hidrogen, sama ada secara pembakaran terus atau melalui sel fuel.

Ertinya, tenaga masa depan adalah dalam bentuk elektrik dan hidrogen kerana bahan bakar fosil akan lenyap dan tidak boleh ditambah lagi. Pensyarah Universiti Teknologi Petronas (UTP), Professor Madya Dr Abdul Rashid Abdul Aziz, 42, berkata penghasilan tenaga yang paling cekap sekarang adalah penghasilan tenaga daripada sel fuel yang mempunyai efisiensi terma lebih 50 peratus. Sebagai perbandingan, bagi enjin petrol atau diesel, efisiensi termanya adalah di bawah 30 peratus. Ini bermaksud kurang daripada 30 peratus tenaga terhasil daripada jumlah keseluruhan tenaga bahan api yang dibakar dan selebihnya terbuang ke persekitaran.

UTP menerusi Centre for Automotive Research (CAR), iaitu pusat penyelidikan mengenai teknologi hijau (hidrogen, solar dan biofuel) sedang menjalankan penyelidikan mengenai penggunaan hidrogen sebagai bahan bakar kenderaan. Penyelidikan Dr Abdul Rashid yang mengetuai CAR mengenai penggunaan hidrogen sebagai bahan bakar dalam enjin itu sekarang menunjukkan tahap efisiensi terma sehingga 40 peratus.

Tumpuannya sekarang ialah mencapai tahap efisien sehingga lebih 50 peratus. Ini boleh dicapai dengan mengawal proses kemasukan bahan api dan proses pembakaran serta dengan meningkatkan nisbah pemampatan enjin. Ini akan menjadikan enjin empat lejang menggunakan hidrogen sebagai pilihan lebih murah berbanding sel fuel tetapi mempunyai efisiensi terma yang setanding dengan sel fuel. Beliau sudah menguji penggunaan gas hidrogen sebagai bahan bakar dalam enjin kenderaan biasa, iaitu enjin satu selinder empat lejang yang dibina untuk penyelidikan.

Hasil penyelidikan sejak lebih setahun lalu itu menunjukkan pembakaran gas hidrogen dalam kebuk melepaskan sangat sedikit nitrogen oxida (NOx) berbanding enjin menggunakan gas asli dan minyak petrol. Ini membuktikan penggunaan hidrogen sebagai bahan api sangat penting kerana NOx adalah gas beracun yang boleh menyebabkan pencemaran alam sekitar. Ujian oleh Dr Abd Rashid mengenai pembakaran hidrogen juga menunjukkan pelepasan CO2 juga hampir tiada atau pada kadar yang terlalu sedikit dan boleh diabaikan.

Pencapaian itu bermakna penggunaan hidrogen sebagai bahan api lebih baik daripada gas asli kerana gas asli masih melepaskan CO2 di udara. "Hidrogen diperoleh menerusi proses pemecahan molekul air menggunakan tenaga elektrik yang dipanggil elektrolisis. Oleh itu, gas ini boleh dijana menerusi hidro, solar, angin atau ombak untuk menghasilkan tenaga elektrik bagi memulakan proses elektrolisis.

"Kajian masih lagi dilakukan untuk meningkatkan lagi keberkesanan proses elektrolisis ke tahap lebih efisien. Kajian yang terbaru sekali ialah dengan menghasilkan hidrogen terus dari tenaga solar melalui proses fotolisis. Kajian mengenai teknologi penyimpanan hidrogen juga sangat rancak dijalankan oleh negara maju.

"Sekiranya tahap kecekapan proses pemecahan molekul air kepada hidrogen ini berjaya ditingkatkan dan teknologi penyimpanan hidrogen dapat dikomersialkan, tidak mustahil gas hidrogen boleh dihasilkan oleh setiap rumah, iaitu setiap kediaman yang mempunyai set penjanaan dan penyimpanan hidrogen sendiri," katanya ketika ditemui di Tronoh, Perak, baru-baru ini.

Tenaga untuk menjana hidrogen boleh datang terus daripada tenaga solar atau daripada tenaga elektrik menerusi pengumpul tenaga solar. Secara tidak langsung, ini memberi maksud bahawa kenderaan yang menggunakan bahan api hidrogen boleh mengisi bahan bakar berkenaan di rumah masing-masing.

Namun, hidrogen adalah gas yang amat mudah terbakar dan menghasilkan kesan letupan. Penggunaannya perlu dilengkapi dengan ciri keselamatan yang tinggi untuk mengelak sebarang musibah. Kaedah penyimpanan hidrogen juga memerlukan lebih banyak kaji selidik untuk membolehkan gas hidrogen itu disimpan dengan lebih banyak di samping selamat untuk aplikasi kenderaan.