Penelitian ini dilatar-belakangi dua aspek penting dalam kehidupan manusia, yaitu lingkungan dan teknologi. Dari aspek lingkungan, diketahui CO2, CH4, dan NOx adalah tiga kontributor terbesar dalam efek rumah kaca yang berakibat pada pemanasan global. Khususnya, CH4 dan NOx meskipun jumlahnya tidak sebanyak CO2, potensinya pada kerusakan lingkungan jauh lebih besar daripada CO2. Dua dari tiga gas rumah kaca ini (CO2 dan CH4) pada hakikatnya terlibat dalam teknologi sel tunam jenis Direct Methanol Fuel Cell (DMFC), dimana metanol dan oksigen bertindak sebagai bahan bakar langsung (bukan gas hidrogen) untuk menghasilkan listrik, air, dan CO2 yang juga dapat dimanfaatkan. Sehingga, dengan kata lain, gas-gas rumah kaca ini meskipun berbahaya, dapat dimanfaatkan untuk teknologi bermanfaat seperti DMFC.

Diagram di atas menunjukkan interaksi gas rumah kaca CH4 dan CO2 dengan gas O2 dalam membentuk siklus pemanfaatan gas berbahaya menjadi bahan kimia bermanfaat. Pada diagram kiri atas, gas CH4 diubah menjadi CH3OH cair untuk dimanfaatkan sebagai bahan bakar DMFC di bagian anoda menghasilkan CO2. Pada diagram kanan atas, gas O2 diinput ke bagian katoda DMFC dan kemudian direduksi menjadi H2O. Molekul air yang terbentuk ini dapat kemudian diubah menjadi hidrogen (H2) melalui proses water spliting (diagram kanan bawah) untuk kemudian direaksikan dengan CO2 untuk menghasilkan HCOOH dan/atau CH3OH (diagram kiri bawah). Keempat reaksi tersebut memerlukan katalis yang berbeda-beda untuk mempercepat reaksi pada suhu & tekanan rendah dan meningkatkan selektifitas produk yang diinginkan. 

Merancang suatu katalis yang baik diperlukan pemahaman yang mendalam tentang karakteristik bahan gas/cair yang diinput serta interaksinya dengan bahan kandidat katalis yang digunakan. Pemahaman ini bisa didapatkan dengan cara trial-and-error yang akan menghabiskan banyak resourse ataupun cara rasional yang lebih mengutamakan pada daya pikir sebelum eksperimen dijalankan, sehingga akan lebih hemat biaya. Metode yang terkahir ini bertumpu sangat besar pada kemampuan komputasional yang dapat memberikan penjelasan, pemahaman, dan prediksi-prediksi baru tentang bahan katalis yang lebih baik.

Klik "METODE" untuk mengetahui lebih lanjut mengenai rational design yang berfokus pada metode komputasional