Microbial Fuel Cells (MFCs) - Energy Alternatif yang Terbarukan

Kebutuhan akan energi khususnya energi listrik pada akhir-akhir ini semakin meningkat. Penggunaan energi listrik dikalangan masyarakat seperti pada rumah tangga sekarang ini terus bertambah seiring dengan bertambahnya penggunaan alat-alat elektronik seperti mesin cuci, AC, laptop, HP, lampu rumah, lampu taman dll. Oleh sebab itu perlu adanya sebuah teknologi inovatif, efisien dan ramah lingkungan yang dapat digunakan sebagai sumber energi alternatif yang dapat digunakan secara berkelanjutan. Salah satu teknologi yang digunakan sebagai sumber energi alternatif ini adalah penggunaan Microbial Fuel Cell (MFC), dimana teknologi ini merupakan teknologi yang memanfaatkan mikroba untuk mengubah energi kimia menjadi energi listrik melalui reaksi katalitik (Kristin, 2012).

Microbial Fuel Cell atau MFC merupakan sebuah sel (tempat perubahan energi kimia menjadi energi listrik) yang memanfaatkan metabolisme dari suatu bakteri, dimana bakteri ini dugunakan sebagai katalis untuk mengkonversi substrat organik maupun inorganik menjadi elektron. Pada umumnya MFC terdiri dari anoda, katoda, membran pertukaran proton atau kation, dan rangkaian sirkuit listrik. Secara sederhana prinsip MFC ini hampir sama dengan prinsip dari Sel Volta (Galvani). Perbedaannya hanya pada elektrolit dan penambahan substrat untuk bakteri.

Akhir - akhir ini banyak dikembangkan penggunaan energi alternatif dari bumi, yaitu tanah atau yang dinamakan Earth Battery yang merupakan salah satu dari penerapan MFC. Tanah merupakan sumber energi bebas (gratis) yang tidak digunakan dan yang saat ini banyak diteliti untuk menghasilkan energi terbarukan. Energi ini berasal dari mikroorganisme - mikroorganisme yang ada dalam tanah tersebut yang dapat mengkonversi substrat tertentu menjadi elektron-elektron bebas. Elektron - elektron bebas ini selanjutnya yang dimanfaatkan untuk menghasilkan arus listrik. Kelembapan tanah inilah yang dapat bertindak sebagai elektrolit dengan dua elektrode yang berbeda yang ditanamkan dalam tanah dan inilah yang menyebabkan terjadinya beda potensial, pasangan elektrode yang ditanamkan dalam tanah tersebut menimbulkan voltase dan arus tertentu dan dinamakan sebagai "earth cell" (Maniyar dkk., 2013).

Seperti yang telah saya jelaskan sebelumnya, MFCs secara umum memiliki sepasang eletroda, yaitu anoda dan katoda. Pada bagian ruangan anoda inilah mikroba-mikroba berada. Dekomposisi substrat-substrar organik oleh mikroba ini mengahaslkan elektron (e-) dan proton (H+) dimana elektron ini akan ditransfer ke katoda melalui sirkuit dan proton akan ditransfer ke katoda melalui membran. Substrat organik tersebut digunakan sebagai sumber energi bagi mikroba tersebut dan proses ini akan menghasilkan elektron berenergi tinggi yang akan ditransfer pada aseptor elektron (oksigen molekuler), tetapi karena dalam ruang anoda MFC tidak terdapat semacam aseptor elektron maka mikroorganisme tersebut mengembalikan elektron pada permukaan anoda sehingga mengakibatkan munculnya energi listrik. Elektron dan proton digunakan dalam bagian ruang (kompartment) katoda dengan dikombinasikan dengan oksigen sebagai aseptor elektron sehingga membentu molekul air (Barua dan Deka, 2010).