Majalah Energi

sustainable energy monthly magazine

“Yang alami..”
“Yang ilmiah..”
“Alami…”
“Ilmiah…”

Perdebatan yang pastinya tidak asing di telinga kita setelah di dikte oleh iklan televisi salah satu pasta gigi. Mungkin banyak dari kita yang ga terlalu ngeh dengan iklan ini. Mungkin juga banyak yang bahkan sudah hafal dengan iklan ini (ada versi barunya lho… ). Apapun itu, yang pasti, pasta gigi ini tidak berhubungan sama sekali dengan tulisan ilmiah berikut.

***

Klorofil selama bertahun-tahun (sejak SD sampai sekarang) kita kenal sebagai zat hijau daun yang dapat mengubah karbon dioksida menjadi bahan organik, seperti karbohidrat, dengan bantuan sinar matahari. Sepintas tidak ada yang istimewa dengan klorofil jika dihubungkan dengan energy generating yang selama ini lazim kita ketahui. Coba kita ubah bahasanya agar terdengar lebih ‘bersahabat’ di telinga para engineer: Klorofil adalah sel surya bagi daun untuk mengkonversikan energi matahari menjadi bentuk energi kimia, berupa karbohidrat, dengan pembakaran karbon dioksida. Selama ini, sel surya konvensional yang kita ketahui adalah sel surya yang dirakit dari semikonduktor seperti silikon.

Pada kenyataannya, cara paling cepat untuk memanen energi matahari ditemukan di alam ini; yaitu pada daun hijau, alga dan bakteri. Tanaman hijau dan bakteri tertentu mampu mentransfer energi yang dipanen dari sinar dengan efisiensi hampir 100 persen. Kecepatan adalah kunci. Transfer energi matahari oleh klorofil terjadi begitu cepat sehingga sedikit energi yang terbuang sebagai panas.

Antena cahaya dari bakteri, yaitu chlorosomes, adalah yang paling cepat dari semuanya. Chlorosomes sendiri pada dasarnya adalah kumpulan sekitar 250,000 molekul klorofil. Chlorosomes inilah yang memampukan bakteri untuk memanen cahaya dengan baik pada kondisi pencahayaan yang buruk. Chlorosomes inilah yang akan mengatur agar dapat menyesuaikan dengan intensitas dan panjang gelombang cahaya di tempat mereka.

Karena lebih dari setengah dari cahaya matahari datang pada daerah panjang gelombang infrared, maka kebanyakan panel surya saat ini dirakit untuk menyerap energi cahaya pada spektrum merah. Disinilah letak peran klorofil. Klorofil dapat dimanfaatkan untuk menambah kemampuan panel surya untuk menangkap cahaya dalam spektrum panjang gelombang yang lebih luas. Jika dapat dianalogikan, penambahan klorofil pada sel surya sama saja seperti memperluas jaring untuk menangkap ikan yang lebih banyak.

Para ilmuan kemudian meneliti struktur klorofil lebih lanjut untuk membuat klorofil artifisial. Tapi ternyata hal ini tidak mudah karena terlalu banyak komposisi variabel di klorofil yang sangat menantang untuk diteliti. Namun para ilmuan tidak kehilangan akal. Alih-alih merakit klorofil artifisial, para ilmuan mulai berfikir untuk menggunakan klorofil alami secara langsung di perangkat panel surya. Mungkin inilah langkah awal untuk suatu saat nanti kita dapat mewujudkan pembuatan klorofil artifisial.

Min Chen, seorang ilmuan dari University of Sydney di Australia, kemudian memanfaatkan daun bayam. Bukan untuk dimakan agar mirip Popaye the Sailorman, tetapi protein dari daun bayam ini diekstrak untuk memanen elektron dari sinar matahari pada solar sel. Percobaan ini berhasil dimana elektron hasil fotosintesis dapat digunakan untuk menghasilkan arus. Hal ini tentu saja merupakan kemajuan yang sangat baik untuk peningkatan efisiensi sel surya. Selain memiliki efisiensi yang lebih tinggi, dari segi ekonomi, sel surya dengan menggunakan klorofil ternyata dapat memangkas harga sampai 90%.

Penelitian ini tidak akan berhenti sampai kepada zat hijau daun saja. Alga tertentu yang hidup di dasar laut terkadang memiliki pigmen lain untuk memanen energi dari panjang gelombang cahaya biru-hijau. Pigmen ini bernama phycobilins. Dan tentunya masih banyak lagi pigmen dari tanaman yang dapat dimanfaatkan untuk memperbesar kemampuan sel surya. Untuk itu, sangat diperlukan penelitian lebih lanjut untuk menemukan lebih banyak lagi kebaikan alam yang tersedia di sekitar kita.

Semoga kebaikan Sang Pencipta yang tercermin dari kebaikan alam ini tentunya akan terus menginspirasi yang ilmiah dari apa yang manusia dapat lakukan.

sumber:
1. esciencenews.com/:
First step to converting solar energy using 'artificial leaf'.
Untangling the quantum entanglement behind photosynthesis
2. www.newscientist.com/
Infrared chlorophyll could boost solar cells
3. www.science20.com
Super Efficient Bacteria Chlorophyll Molecules Revealed (Now Bring On Real Solar Energy)
4. pubs.acs.org/
Harnessing Light
5. en.wikipedia.org/wiki/Photosynthesis

apakah ada contoh gambar solar cell yang memakai klorofil?

wewww.. nice concept..... but it's still a long way to go....

memang segala sesuatu yg alami dari alam sangat luar biasa sistem kerjanya
klo bisa ditiru sangat potensial kedepannya....

wah baru tau kalau klorofil bisa jga digunain untuk peningkatan efisiensi pembangkit listrik energi surya..
perkembangannya sampai saat ini dah sejauh mana kk?
terus tentang peningkatan efisiensi yg dihasilkan apakah cukup signifikan?

terima kasih buat teman-teman yang menaggapi topik ini.

pertama, ya tentu saja efisiensi akan menigkat sejalan dengan peningkatan panjang gelombang yang dapat dipanen. Jika saat ini hanya panjang gelombang pada daerah merah sampai infra merah yang dapat dipanen oleh sel surya konvensional, dengan pigmen tumbuhan tentu saja daerah spektrum yang dapat dijerat semakin tinggi.

Di artikel ini saya hanya mencantumkan pigmen klorofil (pigmen hijau). Ada banyak pigmen tumbuhan lain, spt pigmen biru, merah, coklat (seperti pada alga, jika kita kembali mengingat IPA di SMA). Jika disusun dengan tepat, maka efisiensi nya akan meningkat sangat tajam. Saya kurang tahu tepatnya, karena memang ini penelitian yang masih sangat baru.

Contoh gambar: