Baterai dengan Tenaga Biologis

Peneliti di Amerika telah mampu menciptakan baterai “litium ion” yang dapat diisi ulang (rechargeable) dengan memanfaatkan virus genetika yang telah diprogram sehingga dapat berfungsi sebagai sarana yang memiliki konduktivitas yang tinggi bagi elektroda. Baterai yang dihasilkan menggunakan virus ini memiliki daya dan fungsi yang serupa dengan berbagai merek baterai litium ion yang telah dikenal. Baterai ini memiliki 2 keunggulan penting yaitu dapat diperoleh dengan harga yang lebih murah serta lebih aman dibanding jenis baterai lain yang menggunakan bahan beracun (toksik).

“litium ion” merupakan jenis baterai rechargeable yang telah umum dikenal serta memiliki fungsi yang beragam pada aplikasi barang-barang elektronik mulai dari laptop hingga telepon genggam. Mereka bekerja melalui aliran ion litium diantara 2 elektroda yaitu anoda dan katoda pada media elektrolit. Saat baterai memberikan daya dalam suatu sirkuit, ion positif litium bergerak dari anoda melalui media elektrolit pada baterai menuju bagian katoda. Sebaliknya, saat dilakukan pengisian ulang prinsip yang terjadi adalah merubah polaritas elektroda pada baterai sehingga ion litium dipaksa untuk kembali ke lokasi awalnya (karena disini anoad menjadi katoda dan sebaliknya).

Anoda yang umum dipergunakan biasanya berasal dari bahan sederhana seperti grafit, sedangkan katoda merupakan bahan yang lebih kompleks seperti senyawa litium fero fosfat ( LiFePO₄). Elektroda terbaik akan lebih mudah melewatkan ion litium sehingga baterai akan memiliki kapasitas dan rataan penggunaan yang lebih tinggi. Karena alasan inilah maka banyak peneliti yang mencoba menciptakan jenis elektroda yang berbasiskan bahan nanopartikel untuk memperoleh struktur yang lebih mudah disesuaikan. Walalupun teknik penciptaannya terus dikembangkan, pada kenyatannya para peneliti ini masih belum dapat memperoleh struktur yang lebih kecil dari nanopartikel yang mampu berkeja dengan baik sebagai elektroda.

Adalah Angela Belcher dan rekan-rekan dari Massachusetts Institute of Technology (MIT) di Amerika yang telah menemukan bahwa elektroda berbasis virus merupakan suatu alternatif yang dapat dipilih. Mereka mampu memanipulasi gen dari virus sederhana “M13″ sehingga dilengkapi dengan keberadaan polimer rantai pendek yang telah dikenal sebagai peptida. Pada satu bagian ujung virus, peptida dapat berikatan dengan carbon nanotubes. Sdangkan bagian ujung lainnya dari virus peptida dapat membatu pembentukan struktur feri (III) fosfat yang amorf (a-FePO₄). Walaupun senyawa ini (a-FePO₄) bukan merupakan konduktor yang baik, namun keberadaan peptida mampu membantu meningkatkan daya konduktivitas pada seluruh senyawaan pada virus.

Pengujian penggunaan katoda yang berbasiskan virus sebagai sirkuit sederhana baterai litium ion oleh para tim peneliti dari MIT memberikan hasil bahwa katoda dengan bahan ini mampu mencapai kapasitas pengisian listrik sebesar 130mAh/g yang berarti sebanding atau serupa dengan kemampuan dari material elektroda LiFePO₄. Penemuan yang didapat juga menunjukkan , bahwa jenis katoda ini dapat mempertahankan kapasitas yang baik minimal sebesar 50 one-Coulomb untuk tiap siklus pengisian ulang dan penggunaan.

“Apa yang membuat kami bersemangat adalah bahwa bahan atau material penyusun baterai yang kami hasilkan terus berkembang menjadi semakin baik terus dilakukannya perbaikan struktur genetikanya”, ungkap Belcher. Kamipun sekarang sedang mencoba untuk meningkatkan dayanya dengan menggunakan jenis bahan penyusun lainnya yang saat ini tidak berharga secara komersial, untuk memperoleh materi yang memiliki kemampuan menghasilkan daya yang jauh lebih besar lagi.

Sel Bahan Bakar, Solusi Energi Masa Depan

Sejak ditemukan oleh ilmuwan berkebangsaan Jerman, Christian Friedrich Schönbein pada tahun 1838, sel bahan bakar telah berkembang dan menjadi salah satu sumber energi alternatif. Para ahli kimia dari General Electric mengembangkan sel bahan bakar sebagai pembangkit listrik yang dimulai pada tahun 1955. Pada tahun 1958, sel bahan bakar untuk pembangkit listrik secara komersial dikembangkan pertama kalinya. Pengembangan terus berlanjut hingga pada tahun 2009 ini diprediksikan akan dapat menghasilkan keluaran listrik hingga 400 KW.

Sel bahan bakar adalah alat yang menghasilkan energi listrik secara elektrokimia. Seperti halnya sel elektrokimia, sel bahan bakar memiliki anoda dan katoda. Pada anoda terdapat bahan bakar gas hidrogen. Sedangkan pada katoda terdapat gas oksigen yang digunakan sebagai oksidator. Hidrogen yang berasal dari anoda diubah menjadi ion hidrogen dan elektron. Pada katoda, oksigen direduksi dengan adanya elektron. Perbedaan potensial yang terjadi pada anoda dan katoda inilah yang menghasilkan arus listrik.

Sel bahan bakar telah menjadi salah satu fokus penelitian di negara- negara industri dengan kelebihan-kelebihan yang dimiliki. Dengan meningkatnya isu pemanasan global oleh gas rumah kaca, sel bahan bakar menawarkan energi ramah lingkungan yang tidak mengemisi gas CO₂ sebagai penyumbang utama efek rumah kaca. Efesiensi sel bahan bakar secara teoritis dapat mencapai 100% adalah salah satu kelebihan yang tidak dapat dimiliki oleh pembangkit listrik dengan bahan bakar gas, minyak bumi dan batu bara yang menggunakan prinsip mesin Carnot. Dan yang paling terpenting adalah sumber bahan bakar yang melimpah, yaitu hidrogen. Dengan luas lautan mencapai dua pertiga permukaan bumi, air adalah salah satu sumber hidrogen yang tak terbatas.

Superioritas dari sel bahan bakar juga harus dibayar mahal dengan perlunya penelitian intensif guna mencapai pembangkit listrik yang murah, ramah lingkungan dan dapat diperbaharui. Pada tahun 2005, Amerika Serikat menganggarkan US$3,7 milliar untuk riset dan pengembangan sel bahan bakar dan hidrogen. Sel bahan bakar ini memerlukan material elektrokatalis sebagai anoda dan katoda yang dapat mengkatalisa reaksi oksidasi hidrogen dan reduksi oksigen. Saat ini, elektrokatalis yang superior adalah platina, logam yang sangat mahal dan langka jumlahnya sehingga banyak penelitian ditujukan untuk mencari material lain selain logam platina. Sumber hidrogen yang berasal dari air juga merupakan masalah yang saat ini dihadapi. Mahalnya proses elektrokatalisa air untuk mendapatkan hidrogen juga merupakan kendala pemasaran sel bahan bakar saat ini, sehingga belum dapat bersaing dengan bahan bakar minyak bumi.

Berkurangnya sumber daya minyak bumi dan tuntutan untuk mengurangi gas rumah kaca menjadikan sel bahan bakar ini suatu solusi guna mencegah krisis energi dan lingkungan. Dengan berkembangnya hasil penelitian, harga energi sel bahan bakar ini akan bisa ditekan dan akan menjadi salah satu sumber energi alternatif utama dimasa yang akan datang.

SPBU Biofuel Pertama Berbahan Baku Jerami

Sebuah Stasiun Pengisian Bahan Bakar (SPBU) biofuel berbahan baku jerami gandum pertama di dunia, telah dioperasikan di Ottawa, Kanada, baru-baru ini. SPBU ini menjual bahan bakar campuran, dengan komposisi 10% etanol yang berasal dari jerami gandum, dan sisanya bensin.

SPBU ini dimiliki oleh Iogen Energy Corporation dan Royall Dutch Shell. Penambahan etanol ke dalam campuran bensin, tidak menaikkan harga bahan bakar, dan jumlah bakan bakar yang dibutuhkan per kilometernya masih tetap sama.

Menurut CEO Iogen, Brian Foody, Kanada memiliki potensi cukup besar untuk menghasilkan etanol dari jerami gandum, dan berpeluang untuk dapat menyubstitusi bahan bakar dari minyak bumi sebesar 30%.

Berita ini tentu kita harapkan dapat menjadi pendorong bagi pemerintah untuk terus mengembangkan bahan bakar ramah lingkungan. Dan yang pasti negeri kita ini, Indonesia, potensi bahan baku baik jumlah maupun jenisnya, jauh lebih besar dibandingkan dengan Kanada.