Jakarta, tvrijakartanews - Para peneliti di Northwestern University telah membuat kemajuan revolusioner dalam energi berkelanjutan dengan mengembangkan sel bahan bakar baru yang seluruhnya ditenagai oleh mikroba dari tanah. Inovasi ini, seukuran buku saku standar, menawarkan alternatif energi terbarukan yang menjanjikan dibandingkan baterai tradisional, yang sering kali mengandung bahan kimia beracun dan memiliki rantai pasokan yang berbahaya bagi lingkungan.

Dilansir dari study finds edisi (16/01/2024) teknologi bertenaga tanah yang ideal untuk menggerakkan sensor bawah tanah dalam pertanian presisi dan infrastruktur ramah lingkungan, dapat merevolusi cara kita mengelola dan memantau lingkungan pertanian. Berbeda dengan baterai yang mengandung zat berbahaya dan berkontribusi terhadap limbah elektronik, sel bahan bakar berbasis tanah ini memanfaatkan energi secara berkelanjutan dan tidak berbahaya.

Dalam pengujiannya, para peneliti berhasil menggunakan sel bahan bakar baru untuk menggerakkan sensor yang mengukur kelembapan tanah dan mendeteksi sentuhan, sebuah fitur penting untuk melacak satwa liar. Perangkat ini juga dilengkapi antena kecil untuk transmisi data nirkabel ke stasiun pangkalan, sehingga meningkatkan fungsinya dalam aplikasi lapangan. Kinerja sel bahan bakar melebihi teknologi serupa sebesar 120 % , terbukti efektif dalam kondisi tanah basah dan kering. Kemampuan beradaptasi ini sangat penting untuk pengoperasian yang andal di berbagai lingkungan pertanian.

Penelitian ini sangat penting karena tim telah membuat semua desain, tutorial, dan alat simulasi mereka tersedia untuk umum. Pendekatan sumber terbuka ini mendorong inovasi dan penerapan lebih lanjut di lapangan. Penulis studi Bill Yen, alumnus Northwestern, dalam rilis universitasnya mengatakan jumlah perangkat di Internet of Things (IoT) terus bertambah.

“Jika kita membayangkan masa depan dengan triliunan perangkat ini, kita tidak dapat membuat semuanya menggunakan litium, logam berat, dan racun yang berbahaya bagi lingkungan. Kita perlu menemukan alternatif yang dapat menyediakan energi dalam jumlah rendah untuk memberi daya pada jaringan perangkat yang terdesentralisasi. Dalam mencari solusi, kami mencari sel bahan bakar mikroba tanah, yang menggunakan mikroba khusus untuk memecah tanah dan menggunakan energi dalam jumlah kecil untuk menggerakkan sensor,” kata Bill Yen.

Sel bahan bakar mikroba (MFC) beroperasi seperti baterai, dengan anoda, katoda, dan elektrolit. Namun, alih-alih menggunakan bahan kimia, mereka menggunakan bakteri yang secara alami ada di tanah , yang melepaskan elektron selama penguraian bahan organik. Elektron ini mengalir dari anoda ke katoda, menciptakan rangkaian listrik yang menghasilkan tenaga.

“Jika Anda ingin memasang sensor di alam liar, di peternakan, atau di lahan basah, Anda dibatasi untuk memasang baterai atau memanen energi matahari. Panel surya tidak berfungsi dengan baik di lingkungan yang kotor karena tertutup kotoran, tidak berfungsi saat matahari tidak bersinar, dan memakan banyak ruang. Baterai juga menjadi tantangan karena kehabisan daya. Para petani tidak akan pergi ke lahan pertanian seluas 100 hektar untuk secara rutin mengganti baterai atau membersihkan panel surya,” lanjut Bill Yen.

Meskipun MFC telah dikenal selama lebih dari satu abad, penerapan praktisnya masih terbatas karena masalah kinerja dalam kondisi kelembapan rendah. Untuk mengatasi hal ini, Yen dan timnya bereksperimen dengan desain yang berbeda dan meraih kesuksesan dengan geometri tegak lurus yang unik. Anoda, terbuat dari bahan karbon, terletak secara horizontal, sedangkan katoda logam konduktif berdiri secara vertikal, memastikan hidrasi dan oksigenasi yang konsisten.

Studi yang dipublikasikan di jurnal Proceedings of the Association for Computing Machinery on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies, melaporkan para peneliti juga berencana untuk mengembangkan versi MFC berbasis tanah yang sepenuhnya dapat terbiodegradasi, menjauhi mineral konflik dan rantai pasokan yang rumit.

Rekan penulis studi, Josiah Hester, mantan anggota fakultas Northwestern yang sekarang di Institut Teknologi Georgia mengatakan pihaknya ingin membangun perangkat yang menggunakan rantai pasokan lokal dan material berbiaya rendah.

“Dengan adanya pandemi Covid-19, kita semua menjadi akrab dengan bagaimana krisis dapat mengganggu rantai pasokan elektronik global. Kami ingin membangun perangkat yang menggunakan rantai pasokan lokal dan material berbiaya rendah sehingga komputasi dapat diakses oleh semua komunitas,” kata Josiah.