Radiasi gamma mengubah metana menjadi glisin dan berbagai molekul kompleks lainnya.
Sebuah tim peneliti melaporkan dalam jurnal Kimia Terapan bahwa radiasi gamma dapat mengubah metana menjadi beragam produk pada suhu kamar, termasuk hidrokarbon, molekul teroksigenasi, dan asam amino. Reaksi ini kemungkinan besar memainkan peran penting dalam pembentukan molekul organik kompleks di alam semesta—dan bahkan mungkin berkontribusi pada asal usul kehidupan. Selain itu, hal ini memberikan peluang baru untuk mengubah metana secara industri menjadi produk bernilai tinggi dalam kondisi ringan.
Dengan hasil penelitian tersebut, tim yang dipimpin oleh Weixin Huang di Universitas Sains dan Teknologi China (Hefei) telah berkontribusi terhadap pemahaman mendasar kita tentang perkembangan awal molekul di alam semesta.
ADVERTISEMENT
SCROLL TO RESUME CONTENT
“Sinar gamma, foton berenergi tinggi yang umumnya terdapat dalam sinar kosmik dan peluruhan isotop tidak stabil, memberikan energi eksternal untuk menggerakkan reaksi kimia molekul sederhana dalam mantel es debu antarbintang dan butiran es,” kata Huang. “Hal ini dapat menghasilkan molekul organik yang lebih kompleks, mungkin dimulai dari metana (CH4), yang terdapat secara luas di seluruh medium antarbintang.”
Reaksi Metana dalam Berbagai Kondisi
Meskipun tekanan dan suhu yang lebih tinggi terjadi di Bumi dan di planet-planet yang disebut zona layak huni, sebagian besar studi tentang proses kosmik hanya disimulasikan dalam ruang hampa dan pada suhu yang sangat rendah. Sebaliknya, tim Tiongkok mempelajari reaksi metana pada suhu kamar dalam fase gas dan air di bawah iradiasi dengan pemancar kobalt-60.
Komposisi produk bervariasi tergantung pada bahan awal. Metana murni bereaksi—dengan hasil yang sangat rendah—menghasilkan etana, propana, dan hidrogen. Penambahan oksigen meningkatkan konversi, terutama menghasilkan CO2 serta CO, etilen, dan air. Dengan adanya air, metana berair bereaksi menghasilkan aseton dan butil alkohol tersier; dalam fase gas menghasilkan etana dan propana.
Reaksi yang Dipercepat dengan Air dan Oksigen
Ketika air dan oksigen ditambahkan, reaksi menjadi sangat cepat. Dalam fase air, formaldehida, asetat asamdan aseton terbentuk. Jika amonia juga ditambahkan, asam asetat membentuk glisin, asam amino yang juga ditemukan di luar angkasa. “Di bawah radiasi gamma, glisin dapat dibuat dari metana, oksigen, air, dan amonia, molekul yang ditemukan dalam jumlah besar di luar angkasa,” kata Huang. Tim mengembangkan skema reaksi yang menjelaskan rute pembentukan masing-masing produk. Oksigen (∙O2–) dan radikal ∙OH memainkan peran penting dalam hal ini. Laju mekanisme reaksi radikal ini tidak bergantung pada suhu dan karenanya dapat terjadi di luar angkasa.
Selain itu, tim mampu menunjukkan bahwa berbagai partikel padat yang merupakan komponen debu antarbintang—silikon dioksida, oksida besi, magnesium silikat, dan graphene oksida—mengubah selektivitas produk dengan cara yang berbeda. Komposisi debu antarbintang yang bervariasi mungkin berkontribusi pada distribusi molekul yang tidak merata di ruang angkasa.
Silikon dioksida menyebabkan konversi metana menjadi asam asetat yang lebih selektif. Huang berkata, “Karena radiasi gamma merupakan sumber energi yang mudah didapat, aman, dan berkelanjutan, hal ini dapat menjadi pendekatan baru dalam menggunakan metana sebagai sumber karbon yang dapat diubah secara efisien menjadi produk bernilai tambah dalam kondisi ringan—jangka panjang. tantangan besar bagi kimia sintetik industri.”
Referensi: “Konversi Metana Fase Air Berbasis Sinar-γ menjadi Molekul Kompleks hingga Glisin” oleh Fei Fang, Xiao Sun, Yuanxu Liu, Zhiwen Jiang, Mozhen Wang, Xuewu Ge dan Weixin Huang, 25 September 2024, Kimia Terapan Edisi Internasional.
DOI: 10.1002/anie.202413296
Pendanaan: Program Penelitian dan Pengembangan Utama Nasional Tiongkok, Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok, Yayasan Ilmu Pengetahuan Alam Nasional Tiongkok, Dana Penelitian Dasar untuk Universitas-Universitas Pusat, Program Beasiswa Changjiang dari Kementerian Pendidikan Tiongkok
RakyatPos.ID Network
