Di tengah meningkatnya limbah elektronik dan berkurangnya sumber daya tak terbarukan, para peneliti di Empa, sebuah lembaga penelitian material asal Swiss, telah menciptakan inovasi luar biasa: baterai berbasis fungi yang dapat terurai sendiri setelah digunakan. Baterai ini dirancang untuk mendukung sensor yang digunakan dalam pertanian dan penelitian lingkungan di daerah terpencil, menawarkan solusi energi yang ramah lingkungan dan berkelanjutan.
Apa Itu Baterai Fungi?
Baterai fungi sebenarnya bukan baterai konvensional, melainkan sel bahan bakar mikroba (microbial fuel cell, MFC). Prinsip kerjanya didasarkan pada aktivitas metabolisme mikroorganisme yang mengubah nutrisi menjadi energi. Teknologi ini sebelumnya banyak menggunakan bakteri sebagai sumber energi, tetapi tim peneliti dari Empa telah berhasil memanfaatkan dua jenis fungi, yaitu Saccharomyces cerevisiae (ragi) dan Trametes pubescens (jamur pelapuk putih), dalam satu sistem sel bahan bakar.
Bagaimana Cara Kerjanya?
Baterai fungi ini bekerja dengan cara yang unik. Pada anoda, ragi mengonsumsi gula dan menghasilkan elektron. Elektron ini kemudian ditransfer ke elektroda yang terbuat dari selulosa cetak 3D yang telah dicampur dengan partikel karbon untuk meningkatkan konduktivitasnya. Di sisi lain, pada katoda, jamur Trametes pubescens menghasilkan enzim lakase yang membantu menangkap dan menyalurkan elektron keluar dari sel untuk menghasilkan arus listrik.
Baterai ini dapat diaktifkan dengan menambahkan air dan nutrisi, sehingga memungkinkan penggunanya untuk menyimpannya dalam keadaan kering dan mengaktifkannya hanya saat dibutuhkan. Hal ini sangat berguna untuk keperluan di daerah terpencil.
Salah satu keunggulan utama dari baterai ini adalah sifatnya yang biodegradable, yang berarti dapat terurai sepenuhnya setelah selesai digunakan. Hal ini dimungkinkan karena komponen baterai, seperti selulosa dan fungi, dapat diurai secara alami oleh lingkungan.
Proses Produksi dengan 3D Printing
Komponen baterai fungi ini dibuat dengan teknologi 3D printing, yang memungkinkan pencetakan elektroda dengan struktur yang optimal untuk mendukung pertumbuhan fungi. Tantangan utama dalam proses ini adalah menemukan “tinta” cetak yang tepat, yaitu material yang dapat mendukung pertumbuhan fungi, mudah dicetak, memiliki sifat konduktif yang baik, serta bersifat biodegradable.
Para peneliti di Empa mengembangkan tinta berbasis nanokristal selulosa dan nanofibril selulosa, yang tidak hanya ramah lingkungan tetapi juga berfungsi sebagai sumber nutrisi bagi fungi selama proses degradasi baterai.
Performa dan Potensi Penggunaan
Baterai fungi ini menghasilkan tegangan antara 300 hingga 600 mV dan arus listrik dalam rentang 3 hingga 20 µA, cukup untuk menghidupkan sensor suhu selama beberapa hari. Dengan menghubungkan beberapa baterai secara paralel, sensor dapat beroperasi hingga 65 jam secara mandiri.
Teknologi ini berpotensi besar dalam berbagai bidang, seperti:
- Pertanian: untuk memantau kondisi tanah atau suhu lingkungan di daerah terpencil.
- Pemantauan lingkungan: mengumpulkan data dari ekosistem yang sulit dijangkau.
- Elektronik sekali pakai: seperti sensor biodegradable untuk kebutuhan medis atau penelitian.
- Pengelolaan limbah: digunakan di fasilitas daur ulang untuk memantau kondisi limbah.
Baca juga : Baterai Lebih Ramah Lingkungan dengan Katoda Komposit Besi
Tantangan dan Pengembangan ke Depan
Meskipun menjanjikan, ada beberapa tantangan yang masih harus diatasi untuk meningkatkan performa dan daya tahan baterai fungi ini, di antaranya:
- Peningkatan Daya: Saat ini, daya yang dihasilkan masih relatif kecil. Upaya lebih lanjut dalam memilih jenis fungi lain yang lebih efisien dapat membantu meningkatkan daya keluaran.
- Stabilitas Jangka Panjang: Memastikan fungi dapat bertahan dalam kondisi ekstrem selama penggunaan di lapangan.
- Skalabilitas Produksi: Mengembangkan metode produksi yang efisien agar teknologi ini dapat diadopsi secara luas.
Para peneliti di Empa berencana untuk terus mengeksplorasi spesies fungi lainnya yang mungkin memiliki potensi lebih tinggi dalam menghasilkan energi listrik, serta memperbaiki formulasi tinta 3D printing agar lebih optimal. Tim juga sedang mengembangkan bahan tambahan alami seperti lilin lebah untuk meningkatkan daya tahan dan mempercepat proses degradasi baterai setelah digunakan.
Kesimpulan
Baterai fungi ini merupakan langkah inovatif menuju solusi energi yang lebih ramah lingkungan dan berkelanjutan. Dengan teknologi berbasis fungi, kita tidak hanya mendapatkan sumber energi yang aman dan tidak beracun, tetapi juga produk yang dapat terurai sendiri di alam tanpa meninggalkan jejak limbah. Inovasi ini membuka peluang baru dalam pengembangan elektronik hijau yang mendukung konsep keberlanjutan dan ekonomi sirkular.
Dengan semakin meningkatnya kebutuhan akan teknologi ramah lingkungan, baterai berbasis fungi ini bisa menjadi salah satu solusi utama di masa depan, menjadikan fungi sebagai sumber daya yang tak terduga namun sangat berharga dalam dunia teknologi.
Melalui pengembangan yang berkelanjutan, diharapkan baterai fungi ini dapat berkontribusi dalam menciptakan dunia yang lebih hijau, dengan teknologi yang sejalan dengan prinsip lingkungan yang berkelanjutan.
Referensi :
[1] https://www.empa.ch/web/s604/fungal-biobattery, diakses pada 26 Januari 2025.
[2] Carolina Reyes, Erika Fivaz, Zsófia Sajó, Aaron Schneider, Gilberto Siqueira, Javier Ribera, Alexandre Poulin, Francis W. M. R. Schwarze, Gustav Nyström. 3D Printed Cellulose-Based Fungal Battery. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2024; 12 (43): 16001 DOI: 10.1021/acssuschemeng.4c05494
