Membuat Bahan Bakar Cair Dengan Memanfaatkan Bakteri

Tanaman telah menguasai trik pemanenan sinar matahari sejak lebih dari satu miliar tahun yang lalu, menggunakan energi matahari untuk membuat makanannya sendiri dengan mengolah udara dan air di sekitar mereka, proses ini yang selalu kita kenal sebagai fotosintesis. Para ilmuwan juga telah menemukan cara untuk memanfaatkan energi yang bersumber dari matarhari, menggunakan listrik dari sel photovoltaic untuk menghasilkan hidrogen yang kemudian dapat digunakan sebagai sel bahan bakar. Tapi rancangan bahan bakar cair yang terbuat dari bahan hidrogen telah gagal, padahal ini telah diharapkan mampu menjadi bahan bakar yang praktis untuk mobil atau untuk pembangkit listrik di dunia.

bahan bakar cair baru dengan memanfaatkan bakteri untuk memanen sinar matahari

Sekarang para ilmuwan dari tim dari Universitas Harvard yang mencakup Fakultas Seni dan Ilmu Pengetahuan, Harvard Medical School dan Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering di Harvard University telah menciptakan sebuah sistem yang menggunakan bakteri untuk mengubah energi matahari menjadi bahan bakar cair. Pekerjaan mereka mengintegrasikan "daun buatan" yang menggunakan katalis untuk membuat air terpecah menjadi hidrogen dan oksigen dengan bantuan sinar matahari, percobaan ini menggunakan bakteri yang telah direkayasa untuk mengubah karbon dioksida dan hidrogen ke dalam bentuk bahan bakar cair isopropanol.

Temuan ini diterbitkan 9 Februari di PNAS. Para ketua penulisedisi pertamanya adalah Joseph Torella, lulusan PhD terbaru dari HMS Jurusan Sistem Biologi, dan Christopher Gagliardi, postdoctoral fellow di Harvard Departemen Kimia dan Biologi Kimia.

Pamela Silver, Elliott T. dan Onie H. Adams Profesor Biokimia dan Sistem Biologi di HMS dan dan salah seorang penulis papper, menyebukant sistem daun bionik merujuk dari daun buatan yang diciptakan oleh penulis papper senior, Daniel Nocera, Patterson Rockwood Profesor Energi di Harvard University.

"Ini adalah bukti dari konsep yang dapat di percaya tentang cara pemanenan energi surya dan menyimpannya dalam bentuk bahan bakar cair," kata Silver, dari Fakultas Inti di Wyss Institute.
Silver dan Nocera mulai berkolaborasi dua tahun lalu, tak lama setelah Nocera datang ke Harvard dari MIT. Mereka berbagi minat dalam "energi pribadi," atau konsep membuat energi lokal, yang bertentangan dengan sistem saat ini, dalam produksi terpusat dan kemudian dikirim ke SPBU. Energi lokal akan membuat dunia berkembang.

"Kami tidak mencoba untuk membuat beberapa sistem super rumit," kata Silver. "Sebaliknya, kami sedang mencari kesederhanaan dan kemudahan penggunaan."

Dalam nada yang sama, daun buatan Nocera tergantung pada katalis yang terbuat dari bahan-bahan yang murah dan mudah diakses.

"Katalis yang saya buat disesuaikan dan cocok dengan kondisi pertumbuhan yang dibutuhkan untuk organisme hidup seperti bakteri," kata Nocera.

Dalam sistem baru mereka, setelah daun buatan menghasilkan oksigen dan hidrogen, hidrogen dimakan oleh bakteri yang disebut Ralstonia eutropha. Dimana enzimnya mengubah hidrogen kembali ke bentuk proton dan elektron, kemudian menggabungkan mereka dengan karbon dioksida untuk mereplikasi agar didapatkan lebih banyak sel.

Selanjutnya, berdasarkan penemuan yang dibuat sebelumnya oleh Anthony Sinskey, profesor mikrobiologi dan ilmu kesehatan dan teknologi di MIT, bakteri yang metabolik direkayasa untuk membuat isopropanol.

"Keuntungan dari interfacing katalis anorganik dengan biologi adalah Anda memiliki platform untuk sintesis kimia yang tidak Anda miliki dengan katalis anorganik," kata Brendan Colón, seorang mahasiswa pascasarjana di sistem biologi di lab Silver dan rekan penulis papper. "kimia menuju produksi solar merupakan jantung dari tulisan ini, dan sejauh ini kami telah menggunakan tanaman untuk itu, tapi kita menggunakan kemampuan biologi yang belum pernah diketahui sebelumnya untuk membuat banyak senyawa."

Prinsip yang sama dapat digunakan untuk menghasilkan obat-obatan seperti vitamin dalam jumlah kecil, kata Silver.

Tantangan langsung tim adalah untuk meningkatkan kemampuan daun bionik untuk menerjemahkan energi matahari untuk biomassa dengan mengoptimalkan katalis dan bakteri. Tujuan mereka adalah efisiensi sebesar 5 persen, dibandingkan dengan tingkat efisiensi alam yaitu hanya 1 persen dalam fotosintesis untuk mengubah sinar matahari menjadi biomassa.

"Kita hampir pada tingkat efisiensi 1 persen dalam mengubah sinar matahari menjadi isopropanol," kata Nocera. "Ada 2,6 miliar tahun evolusi, Pam dan saya bekerja sama setahun setengah telah mencapai efisiensi fotosintesis."

Referensi :
  • Joseph P. Torella, Christopher J. Gagliardi, Janice S. Chen, D. Kwabena Bediako, Brendan Colón, Jeffery C. Way, Pamela A. Silver, Daniel G. Nocera. Efficient solar-to-fuels production from a hybrid microbial–water-splitting catalyst systemProceedings of the National Academy of Sciences, 2015; 201424872 DOI:10.1073/pnas.1424872112

Iklan Atas Artikel

Iklan Tengah Artikel 1

Iklan Tengah Artikel 2

Iklan Bawah Artikel