Mengenal Microbial Fuel Cell Teknologi Penghasil Listrik

Pengertian Microbial Fuel Cell

Microbial fuel cell (MFC) adalah salah satu metode menghasilkan energi berupa energi listrik. MFC tergolong teknologi penghasil energi terbarukan. Pada dasarnya prinsip kerja sistem microbial fuel cell ini adalah dengan mengubah energi kimia menjadi energi listrik dengan bantuan mikroorganisme (bakteri). 

Secara umum, sistem microbial fuel cell dioperasikan dalam suatu reaktor anaerob dan dilengkapi dengan 2 elektroda pada masing-masing ruang anoda dan katoda dimana ruang anoda berisi substrat dan bakteri, sedangkan pada katoda berisi larutan elektrolit.

Substrat yang merupakan makanan bakteri ini kemudian digunakan oleh bakteri untuk menjalankan aktivitasnya, dimana aktivitas bakteri tersebut akan menghasilkan beberapa produk yang salah satunya adalah elektron. Elektron hasil metabolisme bakteri kemudian dialirkan dari anoda ke katoda melalui sirkuit eksternal. 

Aliran elektron inilah energi listrik yang dihasilkan. Selanjutnya elektron pada ruang katoda bersama dengan proton (ion H+) akan bereaksi dengan oksigen dan menghasilkan air.    

Prinsip Kerja Microbial Fuel Cell

Prinsip kerja sistem MFC adalah bakteri pada reaktor  memproduksi elektron kemudian dipindah ke anoda dan dialirkan ke katoda yang disambungkan oleh perangkat konduktivitas untuk menghasilkan listrik yang dapat menjalankan alat (Logan dkk dalam Ibrahim, 2014). 

Sistem ini akan memanfaatkan hasil metabolisme mikroorganisme. Mikroorganisme akan melakukan metabolisme dengan mengurai substrat menjadi hidrogen (H2) dan oksigen (O2).  

Hidrogen merupakan bahan baku yang digunakan untuk reaksi reduksi dengan oksigen, sehingga melepaskan elektron pada anoda sebagai sumber arus listrik (Du dkk dalam nurhakim, 2016). 

Elektron yang dihasilkan ditransfer melalui sirkuit eksternal dari anoda menuju katoda yang didalamnya terdapat larutan elektrolit sebagai aseptor elektron sehingga menimbulkan tegangan listrik (Nurhakim, dkk., 2016). 

Secara garis besarnya mekanisme prosesnya adalah substrat dioksidasi oleh bakteri, kemudian menghasilkan elektron dan proton pada anoda. Elektron ditransfer melalui  kabel sirkuit eksternal, sedangkan proton didifusikan melalui membran penukar proton (PEM) menuju katoda. Proton (ion H+) dan elektron dalam katoda selanjutnya akan bereaksi dengan oksigen membentuk air (H2O).

Ilustrasi: microbial fuel cell via quora

Jenis-jenis Microbial Fuel Cell

Sistem Microbial Fuel Cell (MFCs) pada perkembangannya memiliki berbagai tipe sesuai dengan aplikasinya. Berdasarkan desain bagian-bagiannya terdapat tiga jenis MFC, yaitu Single Chamber MFC, Dual-Chamber MFC, dan Stack MFC. 

Single Chamber (satu ruang) merupakan jenis MFC yang hanya memiliki satu ruang, sementara Dual-Chamber (dua ruang) memiliki dua ruang yang dipisahkan membran penukar kation atau jembatan garam. Stack MFC merupakan rangkaian dari beberapa unit MFC baik dual chamber maupun single chamber yang dirangkai seri atau paralel dengan tujuan meningkatkan kapasitas daya yang bisa diproduksi (Syafaati, 2015).

Perkembangan Microbial Fuel Cell

Dalam perkembangannya dilakukan berbagai studi untuk memaksimalkan sistem ini. Modifikasi dilakukan khususnya untuk meningkatkan energi listrik yang dihasilkan, dan untuk meningkatkan kinerja sistem dalam mereduksi parameter limbah dalam substrat pada sistem yang menggunakan limbah sebagai substrat. 

Menurut Ibrahum dkk (2014), berbagai studi mengenai MFC telah dilakukan diantaranya yaitu, terhadap elektroda (Cheng et al. 2006), desain reaktor MFC (Liu dan Logan 2004), jenis bakteri yang digunakan (Nimje et al. 2009), dan jenis substrat yang digunakan (Moon et al. 2006).

Berbagi :