Tahun 2025 menjadi tonggak penting bagi dunia sains ketika Hadiah Nobel Kimia diberikan kepada tiga ilmuwan luar biasa: Susumu Kitagawa, Richard Robson, dan Omar Yaghi. Mereka diakui atas kontribusi fundamental dalam pengembangan kerangka logam-organik atau yang dikenal sebagai metal-organic frameworks (MOFs).
Penemuan ini bukan sekadar pencapaian di laboratorium, melainkan langkah besar menuju masa depan yang lebih bersih dan berkelanjutan. MOFs membuka peluang luas dalam berbagai bidang: mulai dari penangkapan karbon dioksida, penyimpanan energi, hingga pemurnian udara dan air.
Dalam artikel ini, kita akan membahas apa itu MOF, bagaimana penelitian ini berkembang, mengapa penting bagi bumi, dan bagaimana teknologi ini mungkin menjadi kunci melawan perubahan iklim di abad ke-21.
Apa Itu Metal-Organic Frameworks (MOFs)?
Secara sederhana, MOF adalah bahan kristal yang dibentuk dari kombinasi ion logam (seperti seng, tembaga, atau aluminium) dengan ligan organik (molekul yang mengandung karbon). Struktur ini membentuk rangka tiga dimensi dengan pori-pori sangat kecil — bahkan bisa jutaan kali lebih kecil dari sehelai rambut manusia.
Keunikan MOF terletak pada luas permukaannya yang sangat besar. Dalam satu gram MOF, permukaannya bisa mencapai lebih dari 7000 meter persegi, setara dengan luas satu lapangan sepak bola.
Bayangkan, dengan bahan seberat sebutir garam, kita sudah memiliki area reaktif sebesar rumah besar. Inilah yang membuat MOF sangat efisien untuk menyerap, menyimpan, atau menyaring molekul gas dan cairan.
Asal Mula Penemuan
Penelitian tentang MOF dimulai pada tahun 1990-an, ketika Susumu Kitagawa dari Jepang dan Richard Robson dari Australia masing-masing mengembangkan struktur logam-organik berpori. Mereka mencoba menggabungkan logam dengan senyawa organik untuk menciptakan material yang tidak hanya padat dan stabil, tapi juga memiliki rongga mikro.
Sementara itu, Omar Yaghi, ilmuwan kelahiran Yordania yang bekerja di Amerika Serikat, berhasil menyempurnakan konsep ini. Ia menemukan cara untuk mengatur susunan molekul dengan presisi tinggi sehingga MOF menjadi lebih seragam, stabil, dan mudah disesuaikan.
Yaghi juga memperkenalkan istilah “retikular kimia”, yaitu ilmu untuk “menjahit” struktur kimia berdasarkan pola yang diinginkan. Dengan pendekatan ini, para ilmuwan dapat merancang MOF sesuai fungsi: apakah untuk menangkap karbon, menyaring air, atau bahkan menyimpan hidrogen.
Mengapa Penemuan Ini Dianggap Revolusioner
Sebelum MOF ditemukan, para ilmuwan sudah lama mencari cara untuk menangani masalah gas rumah kaca, polusi udara, dan penyimpanan energi. Namun bahan-bahan konvensional seperti karbon aktif atau zeolit memiliki keterbatasan — terutama dalam hal kapasitas penyerapan dan kemampuan disesuaikan.
MOF menjadi solusi baru karena memiliki tiga keunggulan besar:
-
Luas permukaan yang luar biasa besar
Satu gram MOF memiliki area aktif ribuan kali lebih luas dibanding bahan penyerap biasa. -
Struktur dapat disesuaikan (tunable)
Dengan mengganti jenis logam atau ligan, ilmuwan bisa mengubah ukuran pori dan sifat kimia sesuai kebutuhan. -
Stabilitas tinggi dan ramah lingkungan
Banyak MOF yang dapat dibuat dari bahan tidak beracun dan dapat digunakan berulang kali tanpa kehilangan fungsi.
Aplikasi di Dunia Nyata
1. Penangkapan Karbon (CO₂ Capture)
Salah satu masalah terbesar dunia saat ini adalah peningkatan kadar karbon dioksida akibat pembakaran bahan bakar fosil. MOF memiliki kemampuan luar biasa untuk menyerap dan menahan molekul CO₂ secara selektif.
Beberapa jenis MOF bahkan dapat menyerap CO₂ pada suhu kamar dan kemudian melepaskannya kembali saat dipanaskan — memungkinkan proses daur ulang karbon yang hemat energi.
2. Penyimpanan Energi dan Hidrogen
Hidrogen dianggap bahan bakar masa depan, tapi sulit disimpan dengan aman dan efisien. MOF dengan pori-pori yang tepat dapat menyimpan hidrogen dalam jumlah besar pada tekanan rendah, sehingga berpotensi digunakan dalam kendaraan hidrogen.
Selain itu, MOF juga bisa digunakan untuk menyimpan metana atau gas alam terkompresi (CNG), yang merupakan bahan bakar bersih untuk transportasi.
3. Pemurnian Udara dan Air
Beberapa MOF dikembangkan untuk menyaring polutan organik di udara, seperti formaldehida dan benzena. Ada pula jenis yang mampu menangkap logam berat dari air limbah industri, sehingga bisa membantu dalam pengolahan air bersih di daerah terdampak polusi.
4. Pengambilan Air dari Udara Kering
Salah satu penelitian menarik adalah MOF yang dapat menyerap uap air dari udara bahkan di gurun kering, lalu melepaskannya sebagai air minum ketika terkena sinar matahari.
Teknologi ini telah diuji di gurun Arizona dan menunjukkan potensi besar dalam mengatasi krisis air global.
5. Katalis dan Sensor Kimia
Berkat struktur yang presisi, MOF bisa berfungsi sebagai katalis untuk mempercepat reaksi kimia, atau sebagai sensor yang mendeteksi zat tertentu dalam konsentrasi sangat kecil — misalnya gas beracun atau senyawa radioaktif.
Dampak Lingkungan dan Sosial
Keunggulan utama MOF adalah kontribusinya terhadap upaya mitigasi perubahan iklim. Dengan kemampuannya menangkap gas rumah kaca dan mengolah limbah, teknologi ini dapat membantu dunia mencapai net-zero emission lebih cepat.
Bahkan, beberapa perusahaan energi sudah mulai meneliti penerapan MOF dalam skala industri, misalnya untuk menangkap CO₂ langsung dari cerobong pabrik atau bahkan langsung dari udara bebas (direct air capture).
Selain itu, teknologi air-dari-udara berbasis MOF juga memberi harapan bagi wilayah kering dan miskin air, terutama di Afrika dan Timur Tengah. Dengan alat sederhana bertenaga surya, MOF bisa menghasilkan air minum tanpa infrastruktur rumit.
Tantangan yang Masih Dihadapi
Meskipun potensinya besar, MOF belum sepenuhnya siap digunakan secara massal. Ada beberapa kendala yang perlu diatasi:
-
Biaya produksi masih tinggi.
Proses sintesis MOF sering melibatkan pelarut khusus dan logam mahal. -
Stabilitas jangka panjang.
Beberapa MOF dapat rusak atau kehilangan efisiensi ketika terpapar air atau suhu tinggi. -
Skalabilitas industri.
Membuat MOF dalam jumlah besar dan konsisten masih menjadi tantangan bagi perusahaan kimia.
Namun para ilmuwan optimistis. Seiring berkembangnya teknik produksi hijau dan bahan baku murah, harga MOF diharapkan turun drastis dalam beberapa tahun ke depan.
Mengapa Nobel Kimia 2025 Layak Diberikan
Ketiga ilmuwan penerima Nobel 2025 tidak hanya menemukan bahan baru, tetapi juga menciptakan paradigma baru dalam kimia material. Mereka memperkenalkan cara berpikir baru: bahwa struktur kimia bisa dirancang seperti “lego” untuk membangun fungsi tertentu.
Inovasi mereka menghubungkan kimia, fisika, dan rekayasa lingkungan — menunjukkan bahwa sains murni bisa memberikan dampak langsung bagi umat manusia.
Selain itu, penemuan ini mendorong munculnya lebih dari 90.000 varian MOF berbeda di seluruh dunia, yang kini diteliti oleh ribuan ilmuwan lintas disiplin.
Pandangan ke Masa Depan
Dalam 10–20 tahun ke depan, MOF diprediksi akan menjadi bahan penting dalam berbagai industri. Kita mungkin akan melihat:
-
Mobil hidrogen yang tangkinya dilapisi MOF untuk menyimpan bahan bakar lebih aman.
-
Gedung pencakar langit dengan sistem ventilasi yang memakai MOF untuk menyerap polusi udara.
-
Alat portabel kecil yang menghasilkan air dari udara tanpa listrik.
-
Pabrik energi bersih yang menangkap emisi karbon secara otomatis.
MOF akan menjadi simbol era baru “kimia untuk keberlanjutan” — di mana penemuan ilmiah tidak hanya mengejar kemajuan teknologi, tapi juga keseimbangan ekologi bumi.
Kesimpulan
Hadiah Nobel Kimia 2025 merupakan pengakuan terhadap karya luar biasa yang menjembatani antara sains murni dan solusi nyata bagi umat manusia.
Penemuan kerangka logam-organik (MOFs) oleh Kitagawa, Robson, dan Yaghi telah membuka gerbang menuju masa depan yang lebih hijau, lebih efisien, dan lebih cerdas.
Teknologi ini membuktikan bahwa perubahan besar tidak selalu datang dari politik atau ekonomi, melainkan dari rasa ingin tahu dan ketekunan ilmuwan dalam memahami dunia pada level paling dasar — atom dan molekul.
Dari laboratorium kecil hingga panggung dunia, MOF menunjukkan bahwa kimia bisa menjadi penyelamat planet ini.