Sel foto-elektro-kimia menggunakan sinar matahari untuk membuat listrik dan hidrogen dari ekstrak daun bayam.
Kita selalu tahu bayam merupakan sumber energi bagi tubuh kita. Kini nampaknya daun hijau yang menyehatkan ini juga bisa menghasilkan energi untuk keperluan lainnya.
Dengan menggunakan ekstrak membran yang sederhana dari daun bayam, para periset dari Technion-Israel Institute of Technology di Haifa menemukan sel bio-foto-elektro-kimia (BPEC) yang menghasilkan listrik dan hidrogen dari air yang menggunakan sinar matahari.
Kombinasi unik sel BPEC buatan manusia dan membran tanaman, yang secara alami menyerap sinar matahari dan mengubahnya dengan sangat efisien menjadi aliran elektron untuk energi kimia yang stabil, membuka jalan bagi teknologi bersih baru dari sumber yang terbarukan.
Prestasi ini merupakan upaya dari berbagai displin ilmu.
“Studi ini unik karena menggabungkan pakar terkemuka dari tiga fakultas yang berbeda: biologi, kimia dan teknik material,” kata Prof. Avner Rothschild dari departemen sains dan teknik material.
Penelitian ini dilakukan oleh mahasiswa teknik Technion Roy I. Pinhassi, Dan Kallmann dan Gadiel Saper di bawah bimbingan Rothschild, Prof. Noam Adir dari departemen kimia dan Prof. Gadi Schuster dari departemen biologi.
“Kombinasi alami (daun) dan buatan (sel fotovoltaik dan komponen elektronik), dan kebutuhan untuk membuat komponen ini saling berkomunikasi, merupakan tantangan rekayasa yang kompleks yang mengharuskan kita untuk bergabung,” kata Rothschild.
Temuan itu dipublikasikan di jurnal Nature Communications online.
Bahan bakar ramah lingkungan
Untuk memanfaatkan fotosintesis agar dapat memproduksi arus listrik, para peneliti menambahkan senyawa berbasis besi pada larutan. Senyawa ini memudahkan pengalihan elektron dari membran bayam ke sirkuit listrik, yang memungkinkan terciptanya arus listrik di dalam sel.
Arus listrik juga bisa disalurkan untuk membentuk gas hidrogen melalui penambahan tenaga listrik dari sel fotovoltaik kecil yang menyerap kelebihan cahaya. Hal ini memungkinkan konversi energi matahari menjadi energi kimia yang tersimpan sebagai gas hidrogen yang terbentuk di dalam sel BPEC.
Pada gilirannya, energi ini dapat diubah menjadi panas dan listrik dengan membakar hidrogen, dengan cara yang sama bahan bakar hidrokarbon digunakan.
Namun, tidak seperti pembakaran bahan bakar hidrokarbon – yang mengeluarkan gas rumah kaca karbon dioksida ke atmosfir dan mencemari lingkungan – produk pembakaran hidrogen adalah air bersih.
Oleh karena itu, sel yang diinovasi Israel adalah siklus tertutup yang dimulai dengan air dan diakhiri dengan air, memungkinkan konversi dan penyimpanan energi matahari dalam gas hidrogen. Para periset percaya itu bisa menjadi bahan bakar alternatif yang bersih dan berkelanjutan.
“Hasil ini menunjukkan janji menggabungkan membran fotosintesis alami dan sel fotovoltaik buatan manusia untuk mengubah tenaga surya menjadi bahan bakar hidrogen,” tulis para peneliti dalam laporan mereka.
Penelitian dilakukan di Nancy and Stephen Grand Technion Energy Programme (GTEP) dan dilakukan di Laboratorium Hidrogen Technion, yang didirikan di bawah naungan Yayasan Adelis dan GTEP. Program tersebut didanai oleh program I-CORE (Pusat Penelitian Keunggulan Israel) dari Komite Perencanaan dan Penganggaran Dewan Tinggi, National Science Foundation, sebuah hibah dari Yayasan Ilmu Pengetahuan Binaan Amerika Serikat-Israel dan Program Kerjasama Proyek Jerman-Israel.
