Ketika kita membicarakan energi masa depan, banyak orang langsung membayangkan panel surya yang menangkap sinar matahari atau turbin angin yang berputar di padang luas. Namun, ada satu sumber energi yang selama ini kita anggap biasa saja, padahal menyimpan potensi besar untuk menjadi pembangkit listrik, yaitu air. Bukan hanya lewat bendungan raksasa seperti PLTA, melainkan melalui skala yang jauh lebih kecil. Teknologi ini disebut hidrovoltaik.
Hidrovoltaik adalah sebuah konsep baru dalam dunia pembangkit listrik yang memanfaatkan energi yang tersimpan dalam pergerakan ion di air. Air asin, air hujan, keringat tubuh, atau air di udara ternyata memiliki potensi listrik yang bisa diubah menjadi energi yang dapat digunakan kembali. Teknologi ini menjanjikan masa depan di mana perangkat kecil dapat mengambil energi langsung dari lingkungan tanpa perlu baterai yang harus sering diganti.
Sebuah penelitian terbaru dari para ilmuwan di Tiongkok menunjukkan kemajuan besar dalam teknologi ini. Mereka berhasil mengembangkan bahan bernama hidrogel nanopori yang dapat meningkatkan kemampuan pembangkitan listrik hidrovoltaik secara signifikan. Hasil riset mereka dipublikasikan dalam jurnal Advanced Materials tahun 2025.
Baca juga artikel tentang: Kendaraan Listrik: Seberapa Besar Dampaknya Bagi Lingkungan?
Apa itu hidrogel nanopori? Secara sederhana, hidrogel adalah material mirip gel yang mengandung banyak air dan memiliki kemampuan menyerap ion. Dalam dunia medis, hidrogel sering digunakan untuk perban atau lensa kontak. Namun kini, para ilmuwan melihat potensi baru dari bahan ini untuk menghasilkan energi.
Dalam studi tersebut, para peneliti menciptakan hidrogel dengan struktur pori berukuran sangat kecil, yaitu dalam skala nanometer. Sebagai gambaran, satu nanometer itu satu miliar kali lebih kecil dibanding satu meter. Ukuran pori yang sangat kecil ini penting karena memengaruhi bagaimana ion-ion dalam air bergerak di dalam hidrogel. Semakin sempit jalur transport ion, semakin besar beda potensial listrik yang dapat dihasilkan.
Para peneliti mampu mengatur ukuran pori hidrogel dari 78 hingga 161 nanometer. Mereka menggunakan strategi perekatan berbasis ikatan hidrogen dengan memanfaatkan asam poliglutamat dan nanotube karbon yang telah dimodifikasi. Hasilnya diperiksa dengan mikroskop cryo-electron untuk memastikan struktur pori yang terbentuk memang sesuai.
Temuan penting dalam penelitian ini adalah bahwa memperkecil ukuran pori secara langsung meningkatkan tegangan listrik yang dihasilkan. Dalam eksperimen, perangkat hidrovoltaik berbasis hidrogel ini mampu menghasilkan tegangan hingga 1,05 volt hanya dari setetes kecil air garam dengan konsentrasi 0,1 molar. Arus listrik yang dicapai adalah sekitar 100 mikroampere. Angka ini cukup mencolok mengingat teknologi ini masih dalam tahap awal dan menggunakan sumber energi yang sangat sederhana.
Selain menghasilkan tegangan yang lebih tinggi dibanding teknologi hidrovoltaik sebelumnya, hidrogel nanopori ini memiliki keunggulan lain yaitu fleksibilitas aplikasi. Para peneliti mendemonstrasikan sebuah contoh pemakaian praktis dengan membuat sebuah patch atau tempelan kulit yang dapat memonitor keringat. Tempelan ini dapat mengubah pergerakan ion dalam keringat menjadi sinyal listrik, sekaligus memberikan informasi tentang perubahan konsentrasi ion tubuh. Bayangkan jika perangkat kesehatan wearable di masa depan hanya memerlukan keringat kita untuk terus berfungsi tanpa baterai.
Penelitian ini memberikan kontribusi penting dalam dua aspek. Pertama, memberikan pemahaman ilmiah yang lebih dalam tentang bagaimana ion bergerak dalam struktur air yang terperangkap di material berukuran nano. Kedua, membuka jalan bagi pengembangan teknologi pemanenan energi yang lebih efisien dan ramah lingkungan.
Mengapa penemuan ini penting untuk masa depan? Ada beberapa alasan kuat.
Pertama, kebutuhan energi semakin meningkat setiap tahun. Perangkat elektronik semakin banyak dan makin sering digunakan, terutama perangkat kecil yang selalu kita bawa seperti sensor kesehatan, jam pintar, hingga Internet of Things yang berada di rumah dan kota. Banyak dari perangkat ini masih mengandalkan baterai yang memiliki keterbatasan usia pakai dan menimbulkan limbah berbahaya. Teknologi seperti hidrovoltaik dapat menjadi solusi energi bersih yang mampu menopang keberlanjutan teknologi modern.
Kedua, sumber energi yang digunakan berasal dari air, salah satu sumber daya paling melimpah di planet ini. Tidak perlu bendungan besar atau infrastruktur rumit. Setetes air garam atau uap air dari udara pun sudah cukup memberikan energi kecil namun sangat berguna untuk aplikasi tertentu.
Ketiga, penggunaan material hidrogel yang fleksibel dan aman memungkinkan teknologi ini digunakan pada tubuh manusia. Ini berpotensi merevolusi dunia perangkat medis karena memungkinkan sistem pemantauan kesehatan yang tidak hanya nyaman dipakai, tetapi juga mandiri secara energi.
Tentunya, teknologi ini masih dalam tahap penelitian. Untuk mencapai komersialisasi, masih ada berbagai tantangan yang harus diatasi. Misalnya, bagaimana meningkatkan daya output sehingga bisa digunakan untuk perangkat yang lebih besar, bagaimana menyimpan energi yang dihasilkan, atau bagaimana teknologi ini dapat diproduksi massa dengan biaya terjangkau.
Meski demikian, langkah yang dicapai dalam riset ini sangat berarti. Pengetahuan ilmiah tentang struktur pori skala nano kini dapat diterjemahkan menjadi peningkatan nyata dalam performa perangkat pemanen energi. Dengan kata lain, semakin detail para ilmuwan mendesain bahan pada skala yang sangat kecil, semakin besar peluang kita untuk menghadirkan teknologi masa depan yang efisien.
Bayangkan jika anak sekolah tidak lagi perlu mengisi daya jam digitalnya. Jam tersebut bisa menyerap air dari udara dan mengubahnya menjadi energi. Atau bayangkan alat pacu jantung yang mendapatkan energi dari cairan tubuh pemakainya. Atau bahkan sensor lingkungan yang terus bekerja hanya dengan memanfaatkan kelembapan dari udara di sekitarnya. Semua itu bukan lagi sekadar mimpi. Teknologi hidrovoltaik berbasis hidrogel nanopori adalah salah satu langkah yang membawa kita mendekati masa depan tersebut.
Pada akhirnya, penelitian ini menunjukkan bahwa inovasi dalam sains sering muncul dari hal yang tidak terduga. Siapa yang menyangka air, yang selama ini hanya kita gunakan untuk minum dan mandi, dapat menjadi sumber energi terbarukan yang potensial untuk perangkat elektronik modern. Hidrogel nanopori yang bisa diatur ukuran porinya adalah kunci untuk mengoptimalkan teknologi ini. Kombinasi antara ilmu material, kimia, dan teknologi nano membuka jalan baru bagi pemanfaatan energi yang lebih bersih dan efisien.
Perjalanan masih panjang, tetapi langkah besar telah diambil. Energi masa depan mungkin sedang menetes tepat di ujung jari kita.
Baca juga artikel tentang: Teknologi Propulsi Listrik: Kunci Masa Depan Eksplorasi Luar Angkasa
REFERENSI:
Ren, Qinyi dkk. 2025. Nanoporous hydrogels with tunable pore size for efficient hydrovoltaic electricity generation. Advanced Materials, 2508391.
