Recharge Smarttphone Anda dengan Limbah

Recharge Smartphone Anda dengan Limbah

Oleh : Dani Permana, M.Si.

Loka Penelitian Teknologi Bersih - LIPI

Apakah Anda seorang pecandu gadget yang selalu menggantinya ketika hadir produk terbaru? Ataukah Anda hanya pengguna fanatik gadget yang tidak pernah melepasnya bahkan ketika Anda sedang makan atau berbincang dengan teman Anda? Tahukah Anda bahwa jumlah gadget yang dimiliki penduduk dunia saat ini hampir menyamai jumlah penduduk dunia? Menurut laporan dari Ericsson Mobility Report, sampai tahun 2014 setidaknya ada sekitar 7 miliar pengguna mobile di seluruh dunia. Sementara itu, jumlah pengguna layanan mobile rata-rata tumbuh 7 persen setiap tahun. Pada kuartal pertama 2014 lalu saja penambahan pengguna mobile baru mencapai 120 juta. Dengan laju pertumbuhan seperti itu, maka sampai awal tahun 2016 jumlah pengguna mobile sudah menyamai atau melebihi jumlah penduduk dunia yang yang menurut Biro Sensus Amerika Serikat (United States Census Bureau) sudah mencapai 7,2 miliar jiwa per 1 Januari 2015.

Hasil riset lain yang diungkap oleh Ericsson adalah 65 persen dari semua perangkat mobile yang terjual di kuartal pertama 2014 merupakan perangkat ponsel pintar atau smartphone. Dengan demikian, jumlah smartphone di dunia akan melampaui feature phone (ponsel dengan kemampuan dasar menelepon dan SMS saja) pada tahun 2016 ini. Hingga tahun 2019 nanti, jumlah pengguna smartphone akan mencapai 5,6 miliar di seluruh dunia.

Dengan perkembangan jumlah ponsel dan smartphone tersebut menimbulkan ancaman masalah seperti masalah pengelolaan dan pengolahan limbah ponsel yang mengandung senyawa-senyawa kimia dan logam berbahaya. Selain itu tentunya semua ponsel memerlukan energi listrik untuk mengisi daya baterainya. Walaupun listrik yang digunakan untuk pengisian daya baterai ponsel ‘hanya’ berskala mAH (miliamper per jam), tetapi dengan jumlah ponsel yang semakin membludak tentu membutuhkan listrik yang tidak sedikit.

Sebenarnya pengisian daya smartphone atau tablet PC dapat dilakukan dengan sumber listrik berdaya lemah (low power electricity), tidak harus dari sumber listrik berdaya kuat seperti dari PLN. Oleh karena itulah pada setiap charger gadget terdapat adapter untuk merubah listrik berdaya kuat dari sumber listrik untuk disesuaikan dengan kebutuhan gadget. Sehingga ada baiknya untuk penggunaan alat elektronik berdaya rendah cukup mengambil listrik dari sumber listrik berdaya lemah.

Salah satu sumber listrik berdaya lemah yang dapat kita manfaatkan dapat dihasilkan oleh mikroorganisme. Ya, mikroorganisme dapat menghasilkan listrik pada proses metabolisme dalam selnya melalui teknologi sel bahan bakar mikroorganisme (Microbial fuel cell). Microbial fuel cell (MFC) merupakan teknologi yang dapat mengubah secara langsung senyawa kimia (substrat) menjadi energi listrik¹. MFC adalah jenis sel bahan bakar hayati yang efisien karena menggunakan mikroorganisme hidup sebagai biokatalis dan cocok digunakan pada kondisi ekstrim dalam pengolahan limbah ^2,3,4,5. Aplikasi sistem MFC sejauh ini lebih banyak untuk memanfaatkan limbah cair. Aplikasi sistem MFC dengan menggunakan limbah padat masih dalam tahap penelitian.

Semenjak Potter (1911) membuktikan bahwa mikroorganisme hidup dapat menghasilkan arus listrik, hingga saat ini teknologi MFC telah dikembangkan pada aplikasi bioremediasi, pengolahan limbah cair dan bioenergi. Modifikasi sistem MFC telah banyak dilakukan untuk meningkatkan kinerja MFC.

Sel reaktor MFC terdiri dari dua ruang anoda dan katoda yang dipisahkan oleh membran penukar kation (proton). Pada ruang anoda terdapat mikroba dalam limbah. Sedangkan pada ruang katoda terdapat air deionisasi dan oksidator⁶. MFC dapat menggunakan mikroba dari alam untuk menghasilkan listrik dengan beberapa jenis substrat seperti glukosa, asetat, butirat, laktat, etanol, sistein, dan bovine serum albumin (BSA). Substrat tersebut dapat diperoleh dari sumber murni atau berbagai limbah seperti limbah domestik dan limbah cair industri pangan⁷.

Mikroorganisme memegang peranan penting pada biokonversi substrat limbah menjadi energi pada MFC. Mikroba yang umumnya digunakan pada MFC merupakan mikroba heterotropik. Mikroba heterotropik dapat menghasilkan energi untuk kelangsungan hidupnya dengan mengoksidasi senyawa organik, berupa energi bebas (Gibbs), ΔG_ox, melalui proses respirasi atau fermentasi². Mikroba yang digunakan dapat berupa kultur murni, seperti Saccharomyces cerevisiae yang pernah digunakan sebagai biokatalis untuk penelitian MFC di Pusat Penelitian Kimia LIPI dengan limbah cair tapioca sebagai substratnya. Potensial listrik yang dihasilkan sebesar 1,191 V dan kuat arus 0,340 mA^3,4. Escherichia coli^3,4 dan Saccharomycopsis fibuligera⁸ pun pernah digunakan sebagai biokatalis untuk MFC selain Shewanella putrefaciens, Pseudomonas aeruginosa⁹, Geobacter sulfurreducens¹⁰, Rhodoferax ferrireducens¹¹ atau kultur campuran (konsorsium)^3,4,5,12.

Efisiensi kuat arus dan potensial listrik yang dihasilkan pada MFC selain dipengaruhi oleh jenis mikroorganisme dipengaruhi juga oleh beberapa faktor, diantaranya proses transfer elektron dari membran sel mikroorganisme ke permukaan elektrode². Beberapa bakteri diketahui dapat mentransfer elektron secara langsung, seperti R. Ferrireducens¹¹. Adapun jenis ragi S. cerevisiae dan bakteri Escherichia coli memerlukan senyawa tambahan berupa senyawa berwarna yang berfungsi sebagai mediator elektron untuk memediasi proses transfer elektron, seperti metilen biru (MB)^13,14.

Indonesia yang beriklim tropis menjadi tempat yang ideal untuk pertumbuhan mikroorganisme. Keanekaragaman mikroorganisme yang sangat tinggi di Indonesia menjadi potensi yang berharga. Mikroorganisme galur lokal Indonesia dapat diisolasi dan di-screening untuk mencari mikroorganisme unggul yang dapat menghasilkan listrik lebih tinggi. Selain itu, melimpahnya limbah cair dari berbagai industri pun dapat dimanfaatkan menjadi substrat bagi mikroorganisme untuk mengkonversi limbah menjadi energi listrik pada proses metabolismenya.

Dengan keunggulan-keunggulan dan kemudahan dalam aplikasinya, MFC dapat menjadi salah satu solusi pengolahan limbah cair berbagai industri di Indonesia. Dengan keanekaragaman dan jumlah spesies mikroorganisme di Indonesia yang luar biasa, MFC dapat diaplikasikan dan dikembangkan di Indonesia dengan menggunakan mikroorganisme spesies dan strain lokal Indonesia. Jika hal ini dapat terwujud, tentunya kita akan memiliki Pembangkit Listrik Berdaya Rendah untuk keperluan alat-alat elektronik yang berdaya rendah.

Gambar :

Sumber : illumin.esc.edu, Environmental Science and Technology, 1 September 2006

Sumber :http://2013.igem.org/Team:Bielefeld-Germany/Project/MFC

Sumber : http://www.engr.psu.edu/ce/enve/logan/bioenergy/mfc_make_cell.htm

Catatan : Telah dipublikasikan di Harian Pikiran Rakyat Hari Kamis Tanggal 31 Maret 2016