SEMAKIN menipisnya cadangan energi yang tak terbaharukan untuk pembangkit energi listrik, membuat para peneliti bekerja keras menemukan alternatif pengganti yang dapat memenuhi kebutuhan masyarakat akan energi listrik. Salah satu yang sedang dicoba oleh tim peneliti dari NASA adalah teknologi pembangkit listrik dari mikroba.

Walaupun gagasan ini belum sepenuhnya berhasil menggantikan sumber energi lain yang ada, namun penyempurnaan terhadap hasil penelitian akan terus dilakukan, sehingga diharapkan akan diperoleh hasil yang optimal.

Pesawat luar angkasa dalam perjalanan ke Planet Mars, diperkirakan memiliki kru yang terdiri atas enam orang. Keenam astronot ini akan menghasilkan lebih dari enam ton limbah yang sebagian besar adalah limbah padat yaitu tinja. Jumlah yang sangat besar tentunya. Lalu, apa yang dapat dilakukan terhadap limbah ini?

Sekarang, feses astronot dapat dikirim kembali ke Bumi. Tapi, ke depannya ilmuwan di NASA akan berpikir untuk mendaur ulang, sebab limbah ini adalah sumber daya yang diperlukan astornot. Salah satunya dapat dijadikan air minum murni, untuk keperluan mereka di luar angkasa selama melakukan misinya. Juga dapat dijadikan pupuk. Bahkan, dengan bantuan mikroba tertentu yang unik dan spesifik, limbah ini dapat juga disulap menjadi listrik.

“Geobacter metallireducens”

Seperti banyak jenis mikroba, bakteri dari keluarga Geobacteraceae ini dapat memakan dan hidup dengan mengurai material organik. Mikroba geobacter yang pertama ditemukan di tambang batu bara di Sungai Potomac, Washington D.C. 1987. Bakteri ini bersifat anaerob, yaitu hidup pada tempat yang tidak ada oksigen. Mereka juga mempunyai kemampuan untuk berpindah, dengan cara menggerakkan elektron dalam metal. Kemampuan ini menjadikan bakteri geobacter, mampu menguraikan limbah sekaligus menghasilkan listrik.

Bakteri ini dikenal sebagai Geobacter metallireducens, adalah mikroba pertama yang mampu mengoksidasi bahan organik menghasilkan karbon dioksida. Geobacter metallireducens mendapat tenaganya dengan memanfaatkan oksida dari besi, dengan cara yang sama seperti manusia menghirup oksigen.

Spesies Geobacter dapat digunakan mengatasi pencemaran lingkungan. Misalnya, menguraikan tumpahan minyak di perairan menjadi karbon dioksida yang tak berbahaya. Spesies Geobacter mengubah kondisi lingkungan, dengan mempercepat laju degradasi kontaminan. Spesies Geobacter juga memiliki kemampuan menyingkirkan kontaminan logam radioaktif dari perairan.

Genom beberapa Sesies Geobacter sudah diurutkan dan sedang dimasukkan ke dalam model komputer, yang bisa meramalkan metabolisme Geobacter di bawah kondisi lingkungan berbeda. Pendekatan biologi sistem ini sangat mempercepat proses bagaimana Spesies Geobacter berfungsi dan mengoptimasi proses bioremediasi dan produksi energi listrik.

“Microbial fuel cell”

Menciptakan kondisi alami, memicu peneliti menemukan suatu jenis bahan bakar baru, yaitu sel bahan bakar mikroba (microbial fuel cell). Jenis bahan bakar baru ini sekarang sedang dikembangkan tim riset NASA yang dipimpin Dr. Bruce Rittmann, soarang profesor pada Northwestern University.

Semua jenis sel bahan bakar menghasilkan listrik, dengan memproduksi dan mengendalikan suatu arus elektron. Sel-sel konvensional, termasuk menggunakan pintalan dan dalam beberapa mobil prototipe, memperoleh elektron dengan melepaskan atom hidrogen. Dalam melakukan itu, sel-sel bahan bakar ini harus diberi persediaan hidrogen secara tetap.

Sel bahan bakar mikroba memperoleh elektron dari limbah organik. Bakteri hidup dengan limbah sebagai bagian dari proses pencernaan mereka. Geobacter, menurut peneliti NASA ini dapat `dibujuk` untuk menyampaikan elektron secara langsung kepada elektroda sel bahan bakar ke dalam suatu sirkuit. Ketika elektron dialirkan sepanjang sirkuit, mereka menghasilkan listrik. Sel bahan-bakar mikroba ini telah dicoba di Pennsylvania University, untuk menghasilkan listrik pada saat proses memurnikan limbah cair domestik.

Guna membuat gagasan ini menjadi bentuk yang praktis, Prof. Rittmann berpikir harus mempunyai suatu bentuk yang efisien dan sangat ringkas. Bahan bakar sel tidak bisa dibentuk dengan banyak ruang dengan ukuran yang luas. Untuk kebutuhan ini, peneliti sedang mempertimbangkan suatu sel bahan bakar serabut yang dikemas dengan ketat, masing-masing akan merupakan suatu sel bahan bakar dalam kemasan all in one.

Masing-masing serabut akan terdiri dari tiga lapisan, seperti tiga untai jerami, satu di dalam serabut lainnya. Masing-masing lapisan terdiri dari kutub positif (luar), electrolyte-membrane (tengah), dan katoda (dalam). Saluran dari cairan limbah akan dipompa melewati lapisan luar, di mana Geobacter dapat mengikat elektron dan memindahkannya ke kutub positif, yaitu ke dalam sirkuit, dan kemudian diteruskan ke katoda pada lapisan dalam.

Namun, Rittmann dan timnya masih menemukan kendala mekanisme yang tepat memindahkan elektron ke elektroda oleh mikroba yang masih lambat. Peneliti masih harus mengetahui bagaimana membuat mekanisme ini lebih cepat dan menghasilkan tenaga yang lebih kuat. Sampai sejauh ini peneliti memiliki banyak gagasan, termasuk kemungkinan faktor voltase pada elektroda. Ini adalah salah satu pertanyaan mereka yang sedang berusaha untuk dijawab.

Model pembangkit listrik mikroba itu dalam uji coba di laboratorium, saat ini baru mampu mengisi baterai telefon seluler dan kalkulator atau menyalakan satu lampu LED. Daya listrik yang dibangkitkan memang masih terlalu kecil, untuk memenuhi kebutuhan rumah tangga, namun sudah memadai untuk memenuhi kebutuhan energi listrik yang paling mendasar di zaman teknologi komunikasi yang semakin maju.

Kita harus memanfaatkan limbah menjadi salah satu produk yang berguna. Jadi, kenapa tidak membuat proses untuk menghasilkan energi, sebagai penghasil energi alternatif? Dengan memproduksi listrik, sel bahan bakar dari miroba akan menjadikan limbah jauh lebih ekonomis. Sel bahan bakar mikroba akan mengubah bentuk, dari sesuatu yang tidak berguna menjadi sumber daya listrik yang bermanfaat. Sampah, kenapa tidak? (Kabelan Kunia, M.Si., PP Bioteknologi ITB) [Pikiran-Rakyat]