Memanen Energi dari Bakteri dan Limbah Cair

Limbah Cair dari Industri. summerlandenvironmental.com.au

Oleh: Bimastyaji Surya Ramadan*

Penggunaan energi fosil seperti batu bara, minyak bumi dan gas alam sebagai sumber energi utama bagi sektor industri, transportasi, dan domestik menimbulkan berbagai macam persoalan. Produk akhir dari energi fosil berupa gas CO2 dan emisi gas lainnya telah memicu terjadinya perubahan iklim. Masalah ini kemudian melahirkan inisiatif gerakan hijau yang secara global berusaha untuk melakukan tindakan-tindakan preventif, inovatif, dan kreatif dalam mengatasi masalah ini. Energi terbarukan menjadi solusi bagi permasalahan krisis energi tersebut karena menawarkan dampak lingkungan yang kecil, meningkatkan keamanan energi, memfasilitasi pengembangan teknologi bersih serta menggunakan sumber daya alam yang sangat minim. Meskipun begitu, penggunaan energi terbarukan memiliki banyak kendala, terutama pada hasil, proses serta biaya produksi dan investasi yang tinggi untuk pengembangannya [1].

Limbah merupakan produk samping dari suatu proses produksi yang sudah tidak dapat digunakan lagi. Meskipun begitu, limbah masih mengandung sejumlah energi yang dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan energi masa depan. Pemanfaatan limbah sebelum benar-benar dibuang/dihancurkan menjadi alternatif untuk mengurangi biaya pengolahan dan meningkatkan keberlanjutan sistem pengolahan. Efisiensi energi dapat dicapai apabila energi yang tersimpan dalam limbah dapat dimanfaatkan dengan baik. Digester anaerob dan fermentor merupakan contoh teknologi pengolah limbah yang dapat menghasilkan biogas sebagai bahan bakar alternatif pengganti minyak bumi [2].

Baru-baru ini banyak peneliti di Indonesia sedang mengembangkan teknologi microbial fuel cells (MFCs). Teknologi ini memanfaatkan bakteri untuk mengolah limbah sekaligus menghasilkan energi listrik (biolistrik) secara langsung dan gas yang bermanfaat seperti metana dan H2. MFCs memanfaatkan bakteri untuk mempercepat proses pengubahan limbah menjadi listrik dan mineral lainnya. Bakteri-bakteri yang digunakan dalam MFCs, seperti Geobacter sp. dan shewanela sp., cukup banyak tersedia di tanah dan air limbah. MFCs dapat digunakan pada berbagai jenis limbah cair, seperti limbah peternakan, pertanian, industri, makanan, kompos, maupun domestik atau perumahan. Masalah lumpur yang timbul akibat pengolahan biologis dapat dikurangi karena sistem pengolahannya bersifat anaerob/tanpa oksigen yang sedikit menghasilkan lumpur sehingga tidak memerlukan biaya tambahan untuk mengolahnya [3]. Proses MFCs dijelaskan pada Gambar 1, untuk lebih jelasnya, bisa melihat tutorial pembuatan MFCs sederhana melalui video berikut

Teknologi MFC memiliki banyak keuntungan yang membuatnya menjadi teknologi yang menjanjikan di masa depan. Penggunaan yang mudah dan sederhana seperti aki, baterai dan teknologi fuel cell lainnya, tersedianya komponen-komponen MFC yang relatif murah di Indonesia, efisiensi pengolahan yang tinggi, membuat MFC menarik untuk dikembangkan dan diterapkan di Indonesia. Meskipun begitu, tingginya biaya investasi, rendahnya output daya yang dihasilkan dan berbagai pembatas lainnya muncul sehingga memerlukan studi lebih lanjut mengenai hal ini [4].

MFCs untuk pengolahan limbah (kanan) dan contoh pengembangan MFCs menggunakan tanaman air (kiri). Sumber: Gude, 2016 [5].

Saat ini, MFC pada skala kecil sudah banyak diaplikasikan di berbagai negara di Benua Eropa, Australia dan Amerika sebagai biosensor pada daerah yang tidak terjangkau listrik, prototype untuk menyalakan lampu LED, charger handphone dan bahkan menerangi suatu rumah (liputannya bisa dilihat pada video berikut [6].

Masih menjadi tantangan yang besar untuk mengaplikasikannya dalam skala yang lebih besar. Sinergisitas dengan pengolahan lain juga perlu dilakukan dalam berbagai macam penelitian untuk mengetahui efisiensi pengolahannya. Di Indonesia, beberapa peneliti: telah mampu menyalakan kipas angin kecil dan lampu LED dalam waktu yang cukup singkat. Pengembangan MFC masih terbatas pada skala laboratorium yang masih sangat dasar, sederhana, dan konvensional sehingga masih terbuka peluang yang besar untuk melakukan pengembangan dan penelitian lebih lanjut mengenai teknologi ini.

Daftar Pustaka

[1] Hasan M.H., Mahlia T.M.I., Nur H. 2012. A review on energy scenario and sustainable energy in Indonesia. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 16, 2316-2326.

[2] Kim T., An J., Jang J.K., Chang I.S. 2015. Coupling of anaerobic digester and microbial fuel cell for COD removal and ammonia recovery. Bioresource Technology, 195, 217-222.

[3] Liu, W. & Cheng, S., 2014. Microbial fuel cells for energy production from wastewaters : the way toward practical application. Journal of Zhejiang University-SCIENCE A, 15(11), pp.841–861.

[4] Ramadan, B.S. & Purwono, 2017. Challenges and opportunities of microbial fuel cells (MFCs) technology development in Indonesia. Matec Web of Conferences 101, 02018.

[5] Gude, V.G., 2016. Wastewater Treatment in Microbial Fuel Cells – An Overview; Journal of Cleaner Production, 122, 287-307.

[6] Chouler, J. & Lorenzo, M. Di, 2015. Water Quality Monitoring in Developing Countries; Can Microbial Fuel Cells be the Answer?, biosensors, 5, 450–470.

*Sarjana Teknik Lingkungan Universitas Diponegoro. Mahasiswa magister Teknik Lingkungan, ITB. Fokus pada bidang mikrobiologi lingkungan dan tertarik di komunikasi sains. Aktif sebagai penulis sains kontemporer di web sps.itb.ac.id/riset. Email bimastyajisurya@gmail.com.

 

 

Baca pula: Sampah sebagai Solusi Pemanasan Global dan Krisis Energi

 

 

Nilai Artikel Ini
Artikel Berhubungan:

Sponsor Warstek.com:

Yuk Ajukan Pertanyaaan atau Komentar