Produksi Hidrogen Hijau Melalui Fotosintesis Buatan

Hidrogen yang digunakan saat ini masih dibuat dengan sumber listrik energi fosil. Melalui proses fotosintesis buatan dengan memanfaatkan bakteri dan bahan nano, memungkinkan menghasilkan energi yang ramah lingkungan.

Kebutuhan akan energi bersih dan berkelanjutan saat ini menjadi kebutuhan yang mendesak. Mengacu pada masalah tersebut, para ilmuwan dari University of Rochester mengambil inspirasi dari proses fotosintesis yang biasa terjadi pada tumbuhan.

Proses pemanfaatan sinar matahari digunakan untuk merancang metode inovatif dan ramah lingkungan untuk menciptakan bahan bakar hidrogen bersih. Tim peneliti meniru fotosintesis secara buatan dan memanfaatkan bakteri untuk mengirimkan elektron ke fotokatalis semikonduktor kristal nano.

Dalam sebuah penelitian yang diterbitkan dalamProceedings National Academy of Sciencesyang dilakukan oleh Kara Bren, profesor Richard S Eisenberg dan profesor Todd Krauss dari Universitas Rochester, AS, mengungkapkan bahwa bakteriShewanella oneidensisdapat berfungsi sebagai sumber elektron yang efektif dan efisien untuk sistem fotosintesis buatan mereka.

Dengan memanfaatkan sifat unik dari mikroorganisme ini bersama dengan bahan nano, sistem yang mereka kembangkan memiliki potensi untuk menggantikan pendekatan lama sekaligus merevolusi cara memproduksi bahan bakar hidrogen. Sebelumnya cara memperoleh hidrogen dengan mengandalkan bahan bakar fosil yang tidak ramah lingkungan.

"Hidrogen jelas merupakan bahan bakar yang sangat diminati kementerian energi saat ini," kata Bren seperti dikutip dari lamanScitech Daily. "Jika kita dapat menemukan cara untuk mengekstraksi hidrogen dari air secara efisien, ini dapat menghasilkan pertumbuhan energi bersih yang luar biasa," imbuh dia.

Menurut Bren, hidrogen adalah bahan bakar yang ideal karena ramah lingkungan dan merupakan alternatif bebas karbon untuk bahan bakar fosil. Unsur kimia tersebut paling melimpah di alam semesta dan dapat diproduksi dari berbagai sumber, termasuk air, gas alam, dan biomassa.

Tidak seperti bahan bakar fosil yang menghasilkan gas rumah kaca dan polutan lainnya, saat hidrogen dibakar, satu-satunya hasil sampingannya adalah uap air. Bahan bakar hidrogen juga memiliki kerapatan energi yang tinggi, artinya mengandung banyak energi per satuan berat. Ini dapat digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk sel bahan bakar, dan dapat dibuat dalam skala kecil dan besar. Penggunaannya bisa dimulai dari tingkat rumah hingga industri manufaktur yang memerlukan energi sangat besar.

Bren membayangkan bahwa di masa depan, setiap rumah berpotensi memiliki tong dan tangki bawah tanah untuk memanfaatkan kekuatan matahari untuk memproduksi dan menyimpan sejumlah kecil hidrogen. Sistem tersebut memungkinkan orang memberi energi pada rumah dan mobil mereka dengan bahan bakar yang murah dan mudah terbakar.

Bren mencatat saat ini ada kereta, bus, dan mobil yang ditenagai oleh sel bahan bakar hidrogen, tetapi hampir semua hidrogen yang tersedia untuk menggerakkan sistem ini berasal dari bahan bakar fosil.

"Teknologinya ada di luar sana, tetapi belum benar-benar membantu lingkungan," ucap dia.

Tantangan

Namun meski jumlah hidrogen sangat melimpah di alam, tapi hampir tidak ada hidrogen murni di Bumi. Unsur ini selalu terikat pada unsur lain, seperti karbon atau oksigen, dalam senyawa seperti hidrokarbon dan air. Untuk menggunakan hidrogen sebagai sumber bahan bakar, hidrogen harus diekstraksi dari senyawa ini.

Oleh karenanya para ilmuwan secara historis mengekstraksi hidrogen baik dari bahan bakar fosil, atau, baru-baru ini, dari air. Untuk mencapai yang terakhir, ada dorongan besar untuk menggunakan fotosintesis buatan.

Selama fotosintesis alami, tanaman menyerap sinar matahari, yang mereka gunakan untuk menggerakkan reaksi kimia guna mengubah karbon dioksida dan air menjadi glukosa dan oksigen. Intinya, energi cahaya diubah menjadi energi kimia yang menjadi bahan bakar organisme.