Para insinyur dari Oregon State University telah membuat terobosan baru untuk meningkatkan kinerja sel bahan bakar mikrobia. Sel ini dapat menghasilkan energi listrik dari air limbah secara langsung. Dengan adanya temuan ini, maka tempat pengolahan air limbah tidak hanya dapat menghasilkan energi untuk mensuplai kebutuhannya sendiri, namun juga dapat menjual kelebihan energi tersebut kepada industri lainnya.
Teknologi baru yang dikembangkan di OSU ini dapat menghasilkan energi listrik sebanyak 10 sampai 100 kali per volume air limah dibandingkan teknologi lainnya yang juga menggunakan sel bahan bakar mikrobia.
Para peneliti mengatakan bahwa teknologi ini akan mengubah cara pengolahan air limbah di seluruh dunia yang sebelumnya menggunakan metode sistem lumpur aktif (activated sludge). Sistem lumpur aktif merupakan sistem pengolahan limbah yang memanfaatkan mikroorganisme untuk mengkonsumsi komponen-komponen limbah sebagai sumber makanan atau energi. Sistem ini telah digunakan selama hampir 1 abad.
Hong Liu, seorang insinyur di Oregon State University, telah mengembangkan metode baru untuk menghasilkan listrik dari pengolahan air limbah. (Credit: Photo courtesy of Oregon State University)
Kelebihan teknologi baru ini adalah dapat menghasilkan sejumlah besar energi listrik sementara proses pembersihan air limbah juga berjalan secara efektif.
Temuan ini baru saja diterbitkan di jurnal Energy and Environmental Science, yaitu jurnal terkemuka yang didirikan oleh National Science Foundation.
“Jika teknologi ini diaplikasikan pada skala komersial, maka kami percaya bahwa hasil penelitian ini akan terbukti. Nantinya, pengolahan air limbah tidak akan membutuhkan biaya besar, namun justru akan menghasilkan sejumlah besar energi. Dampak secara global dari aplikasi teknologi baru ini adalah menghemat biaya pengolahan air limbah, memberikan cara pengolahan air limbah yang lebih baik dan mendorong keberlanjutan energi.” Kata Liu Hong, Profesor di OSU Department of Biological and Ecological Engineering.
Para ahli memperkirakan bahwa sekitar 3 % energi listrik di Amerika Serikat dan Negara maju lainnya telah digunakan untuk mengolah air air limbah. Padahal mayoritas sumber energi listrik tersebut berasal dari bahan bakar fosil yang secara nyata telah memberikan kontribusi terhadap pemanasan global.
Berdasarkan penelitian ini maka dapat diketahui bahwa jika air limbah biodegradable tersebut dimanfaatan secara maksimal, maka secara teoritis dapat menghasilkan lebih banyak energi untuk mensuplai kebutuhan tempat pengolahan air limbah. Kabar baiknya adalah energi tersebut tidak menghasilkan emisi gas rumah kaca.
Para peneliti OSU telah melaporkan potensi teknologi baru ini di beberapa tahun sebelumnya. Namun, saat itu, sistem yang digunakan hanya menghasilkan daya listrik dalam jumlah yang sedikit. Akhirnya, pada saat ini mereka berhasil menyempurnakan teknologi tersebut, dengan cara mengurangi jarak antara katoda dan anoda, menggunakan material pemisah baru, dan menambahkan mikrobia. Teknologi ini dapat menghasilkan daya listrik lebih dari 2 kilowatt per meter kubik volume reaktor cair.Dengan demikian, jumlah densitas daya yang dihasilkan jauh melebihi daya dari sel bahan bakar mirobia lainnya.
Sistem ini juga memiliki kelebihan dibandingkan pendekatan alternatif lainnya untuk menciptakan energi listrik dari air limbah yang menggunakan proses digesti anaerobik untuk menghasilkan gas metana. Kelebihannya adalah pengolahan air limbah lebih efektif dan tidak menimbulkan efek buruk terhadap lingkungan, seperti produksi gas yang tidak diinginkan yaitu hidrogen sulfida atau lepasnya gas metana ke atmosfer yang berpotensi menjadi gas rumah kaca.
“Berdasarkan uji di laboratorium, sistem yang dikembangkan OSU ini telah terbukti dapat diaplikasikan di skala besar. Langkah berikutnya penelitian ini adalah mengaplikasikannya di skala pilot (percontohan). Namun, dana untuk proses selanjunya sedang diupayakan. Pada tahap awal, tempat yang menjadi kandidat untuk studi percontohan kemungkinan adalah pabrik pengolahan makanan. Pabrik ini memiliki sistem yang menghasilkan pasokan beberapa jenis air limbah yang dapat menghasilkan sejumlah besar energi listrik.” Kata Liu.
Para ilmuwan di OSU mengatakan bahwa penelitian lanjutan juga harus dapat menemukan mikrobia yang memiliki kemampuan lebih baik, mengurangi biaya yang dikeluarkan untuk pembelian bahan, dan memperbaiki fungsi teknologi pada skala komersial.
Setelah para peneliti berhasil mengurangi biaya awal yang tinggi, mereka memperkirakan bahwa biaya untuk modal konstruksi teknologi baru tersebut harus sebanding dengan biaya yang dikeluarkan pada sistem lumpur aktif yang saat ini telah digunakan secara luas. Bahkan biayanya seharusnya menjadi lebih rendah jika kelebihan energi listrik yang dijual, dapat menjadi income (pemasukan).
Teknologi baru ini dapat membersihkan limbah (kotoran) dengan pendekatan yang sangat berbeda dibandingkan sistem yang menggunakan bakteri anarobik di masa lalu. Pendekatan yang dimaksud misalnya bakteri mampu mengoksidasi bahan organik lalu dihasilkan elektron yang mengalir dari anoda ke katoda pada sel bahan bakar, dan akhirnya proses ini mampu menghasilkan arus listrik.
Melalui teknologi baru ini, hampir semua jenis bahan sampah organik dapat digunakan untuk menghasilkan energi listrik, bukan hanya air limbah. Misalnya rumput kering, kotoran hewan dan produk samping dari proses produksi di industry anggur, bir, atau susu.
Aplikasi teknologi baru ini di Negara berkembang kemungkinan juga memiliki nilai lebih. Negara berkembang biasanya memiliki akses listrik terbatas dan pengolahan limbah sangat sulit atau tidak mungkin dilakukan di lokasi terpencil.
Kemampuan mikrobia untuk menghasilkan listrik telah dikenal selama puluhan tahun, namun produksi listrik dengan daya yang besar untuk penggunaan komersial, baru dapat dilakukan baru-baru ini dengan adanya kemajuan teknologi.
Referensi Jurnal :
- Yanzhen Fan, Sun-Kee Han, Hong Liu. Improved performance of CEA microbial fuel cells with increased reactor size. Energy & Environmental Science, 2012; 5 (8): 8273 DOI: 10.1039/C2EE21964F
Artikel ini merupakan terjemahan dari materi yang disediakan oleh Oregon State University viaScience Daily (13 Agustus 2012). (perpustakaan.or.id)
0 Komentar Blogger
