Sel Bahan Bakar Nabati dan Prospeknya

Biofuel Cell and Its Prospects

Sel bahan bakar adalah alat yang mengonversikan energi kimia menjadi energi listrik.  Sel bahan bakar nabati adalah alat yang menggunakan organisme hidup untuk memproduksi energi listrik.   Bagaimana kerja alat-alat berbasis sel-sel bahan bakar nabati tersebut?

Alat sel bahan bakar nabati tersebut dapat berupa:

  1. Sel bahan bakar mikrobial, yang menggunakan mikro organisme hidup.
  2. Sel bahan bakar enzymatic, yang menggunakan enzyme berasal dari organisme.

Sel bahan bakar mikrobial.

Sel bahan bakar mikrobial menggunakan mikro-organisme hidup untuk memproduksi unsur aktif elektrokimia. Sel-sel bahan bakar ini bekerja berdasarkan salah satu dari empat cara berikut ini:

  1. Bahan bakar, seperti hidrogen, diproduksi di dalam reaktor mikrobial biokatalitik, dipisahkan,dan selanjutnya diumpankan ke anoda dari sel bahan bakar. Sejumlah ilmuwan menyebutnya sel bahan bakar sistem, walaupun sistem tersebut sesungguhnya bekerja sebagai reaktor nabati yang terhubung pada sesuatu yang dapat berupa sel bahan bakar konvensional.
  2. Pada sel bahan bakar sesungguhnya, oksidasi elektrokimia dari hidrogen pada anoda menggantikan komponen biologi yang membangkitkan hidrogen. Khususnya, spesies reduktif yang dihasilkan lewat proses metabolik di dalam di dalam sel mikrobial dilindungi oleh membrane mikrobial, yang selanjutnya membatasi perpindahan elektron pada elektroda.
  3. Untuk menyempurnakan mekanisme perpindahan elektron, kebanyakan sel bahan bakar mikrobial menggunakan mediator untuk membantu merangkaikan proses transfer elektron intracellular dengan reaksi-reaksi elektrokimia pada elektroda-elektroda.  Di banyak kasus, sistem-sistem ini bekerja di bawah kondisi anaerobik untuk transport elektron sepanjang relay-relay elektron “tiruan”.
  4. Beberapa mikro-organisme – seperti shewanella putrefacience, geobacter metallireducens dan rhodoferax ferrireducens – memiliki pembawa elektron pada bagian luar membrannya. Karakteristik ini membolehkan perpindahan elektron dengan anoda tanpa sebuah mediator.

Skema Sel Elektrolisa Mikrobial Hidrogen

Skema elektrolisa mikrobial dari sel bahan bakar nabati.

 

Sel bahan bakar enzimatik.

Sel bahan bakar enzimatik adalah jenis bahan bakar enzim sebagai katalisator untuk mengoksidasi bahan bakarnya, dari pada menggunakan logam mulia.  Skema sel bahan bakar nabati enzimatik dapat dilihat bada gambar berikut ini:

Sel bahan bakar enzimatik

Skema kerja sel bahan bakar nabati enzimatik.

Teknologi untuk membangkitan daya listrik dengan menggunakan katalisator enzimatik yang telah dimulai sejak lima puluh tahun silam, semakin mendapat perhatian karena adanya kebutuhan suplai daya listrik skala mikro yang dapat ditanamkan.  Tantangan utama adalah kerapuhan molekul-molekul enzim, kerapatan arusnya rendah, dan masih miskinnya pemahaman mendasar tentang redox biocatalyst.

Beberapa kemungkinan aplikasi sel-sel bahan bakar nabati dapat dikelompokkan ke dalam  tiga sub-kelas utama:

  1. Listrik implan, seperti sel-sel skala mikro ditanamkan di jaringan tubuh manusia atau hewan, atau sel-sel lebih besar yang ditanamkan dalam pembuluh darah.
  1. Daya yang berasal dari bahan bakar sekeliling atau oksidan, terutama getah tanaman dan lambung, tetapi juga meluas hingga ke saluran limbah dan sampah lainnya.
  1. Daya yang berasal dari bahan bakar konvensional termasuk hidrogen, methanol atau alkohol-alkohol yang lebih tinggi.

 

Diagram skematik sel bahan bakar nabati enzimatik di dalam darah

            Diagram skema dari sel bahan bakar nabati enzimatik  yang  bekerja di dalam pembuluh darah

Ada sejumlah kerja yang dapat menstimulasi upaya riset dan pengembangan dari sel bahan bakar nabati, karena:

  • Permintaan akan energi yang bersih dari sumber-sumber terbarukan terus meningkat.
  • Permintaan akan sumber daya yang kecil dan ringan sebagai sumber daya di tempat yang jauh (remote area), seperti biomedical implants, untuk menghidupkan peralatan kecil. Pada akhirnya, sel bahan bakar nabati menjadi satu-satunya teknologi yang mampu menghasilkan daya pada skala tersebut.
  • Sel bahan bakar nabati memiliki potensi murah harganya bila dibandingkan sel bahan bakar konvensional karena tidak memerlukan katalisator logam mulia (platina, emas), dan dapat menggunakan konfigurasi yang lebih efektif dari pada rancangan tradisional anode dan kathode yang dipisahkan oleh polymer/membrane.
  • Dapat diisi secara lebih mudah dan aman dari pada sel-sel bahan bakar.

Mari kita ikuti terus perkembangan dari riset sel-sel bahan bakar nabati ini, karena menjanjikan harga yang lebih murah dari pada sel-sel bahan bakar konvensional.

 

Tinggalkan komentar

Filed under Bio Technology, Bio-fuels, Biofuel cells

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s