Kebutuhan akan energi alternatif khususnya energi listrik pada saat ini semakin meningkat. Semakin berkurangnya jumlah bahan bakar yang tidak dapat diperbaharui seperti minyak bumi dan gas alam mendorong para ilmuwan untuk melakukan penelitian dalam menemukan sumber energi alternatif yang ramah lingkungan.
I Nyoman P. Aryantha, Ph.D dan Shinta Asarina, S.Si, kedua peneliti dari Sekolah Ilmu dan Teknologi Hayati (SITH) ITB mengembangkan sumber energi listrik alternatif bertenagakan mikroba. Penelitian ini telah dilakukan selama dua tahun sejak tahun 2009. “Microbial Fuel Cell telah menjadi subjek penelitian yang cukup populer di tahun 2010,” ujar Shinta saat ditemui di Pameran Hasil Penelitian ITB 2010 bertempat di Aula Barat ITB. Kedua peneliti tersebut mengembangkan Microbial Fuel Cell dengan biokatoda.

Microbial Fuel Cell atau lebih dikenal dengan singkatan MFC adalah sistem pembangkit energi listrik dengan memanfaatkan interaksi bakteri yang terdapat di alam. Bakteri yang terdapat dalam medium organik mengubah bahan organik menjadi energi listrik. Sifat bakteri yang dapat mendegradasi medium organik (enrichment media) pada MFC menghasilkan ion elektron dan proton. Ion-ion inilah yang menghasilkan perbedaan potensial listrik sehingga dapat dihasilkan energi.

Umumnya pada sistem konvensional, MFC terdiri dari dua ruang yang terdiri dari ruang anoda dan katoda. Kedua ruang tersebut dipisahkan oleh sebuah membran tempat terjadinya pertukaran proton (proton exchange membrane). Sistem ini belum sepenuhnya bekerja dengan kerja bakteri karena hanya sisi anoda saja yang mengandung bakteri, sedangkan pada sisi katoda masih bekerja dengan menggunakan senyawa kimia seperti Polialumunium Chloride (PAC). Namun baru-baru ini telah dikembangkan MFC dengan menggunakan bakteri pada katoda, atau lebih dikenal dengan biokatoda. Bakteri pada ruang katoda memiliki fungsi yang sama sebagai mediator elektron yang sebelumnya dilakukan oleh senyawa kimia.

Dalam banyak penelitian tentang MFC, asetat umum digunakan sebagai substrat untuk bakteri agar dapat menghasilkan listrik. Senyawa kimia ini lebih mudah diproses oleh bakteri ketimbang memproses air limbah. Asetat tergolong senyawa kimia sederhana yang berfungsi sebagai sumber karbon untuk bakteri. Kelebihan lain dari asetat adalah senyawa ini tidak menimbulkan reaksi lain terhadap bakteri seperti fermentasi dan methanogenesis pada temperatur ruang.

Biokatoda ‘versus’ Katoda Abiotik

Biokatoda menjadi pilihan yang lebih baik ketimbang dari katoda abiotik karena biaya pembuatan dan operasinya lebih murah. Selain itu penggunaan katalis, mediator elektron buatan pada MFC bisa digantikan dengan biokatoda yang lebih murah. Terlebih lagi, beberapa jenis mikroorganisme dapat menghasilkan gas oksigen melalui reaksi fotosintesis, mengurangi pemakaian oksigen dari luar.

Biokatoda dapat memperpanjang umur MFC karena pada MFC dengan biokatoda masalah kerusakan platinum oleh sulfur pada mediator elektron dapat dihilangkan. Selain itu, metabolisme mikroba pada biokatoda dapat dipergunakan untuk menghasilkan produk yang bermanfaat serta menghilangkan senyawa kimia yang tidak diperlukan. Beberapa mikroba yang dapat dijadikan biokatoda di antaranya adalah Acetobacter aceti cathode.

Masih Perlu Penelitian Lebih Lanjut

“Keterbatasan pada penelitian ini masih bergantung pada energi listrik yang dihasilkan, sekitar 793 mili Ampere pada 1,5 volt dan berjalan selama satu minggu,” ujar Shinta. Shinta berharap agar hasil dari penelitian Microbial Fuel Cell ini dapat menghasilkan tegangan hingga 12 volt dan kuat arus sebesar 1 Ampere.

Disadur dan diterjemahkan dari publikasi penelitian MFC milik I Nyoman P. Aryantha, Ph.D dan Shinta Asarina, S.Si berjudul Microbial Fuel Cell (MFC) Based on Electrodes – Semisolid Microbial with 12 Volt and 1 Ampere Scale pada Pameran Hasil Penelitian ITB 2010. Sumber (www.itb.ac.id)