TEMPO.CO, Malang - Empat mahasiswa Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Malang (FMIPA UM) yang berhimpun dalam Tim Lucerna Algae meneliti pemanfaatan mikroalga sebagai penyerap CO2 melalui pembuatan lampu jalan fotovoltaik atau photovoltaic (PV).
Tim Lucerna Algae beranggotakan Fami Israyusnita dan Indri Febriani dari Program Studi S1 Biologi, Nefertiti Riyan Putri Hasanah (Program Studi S1 Pendidikan Fisika), serta Facchur Rozy Dwi Septian dari Program Studi S1 Teknik Elektro.
Mereka mengajukan riset berjudul Inovasi Lampu Jalan Fotovoltaik Melalui Energi Bioelektrokimia Berbasis Microalgal Fuel Cell Spirulina sp., yang diikutsertakan dalam Program Kreativitas Mahasiswa Riset Karsa Cipta (PKM-KC). Riset ini didanai Kementerian Pendidikan, Kebudayaan, Riset, dan Teknologi.
Mereka mengerjakan risetnya sejak Juni lalu dengan dibimbing dosen Indra Kurniawan Saputra. Satu unit prototipe atau purwarupa lampu jalan fotovoltaik bernama Lucerna Algae (dari bahasa Latin: lucerna berarti cahaya dan algae sama dengan alga) yang mereka buat ditempatkan di ruang kultur alga Green House FMIPA UM.
“Lampu penerangan jalan umum (PJU) umumnya menggunakan energi fosil batu bara, energi listrik tenaga angin, dan energi listri tenaga surya. Nah, kami berinovasi membuat lampu PJU dengan menggunakan Spirulina sp. Pemanfaatan Spirulina selama ini masih difokuskan ke industri pangan dan kosmetik,” kata Fami Israyunita, Ketua Tim Lucerna Algae, kepada Tempo, Selasa, 31 Agustus 2021.
“Kami membeli bibit Spirulina sp. secara online lewat Tokopedia. Bibitnya kemudian kami perbanyak atau dikultur di Ruang Kultur Alga Lantai 2 Greenhouse FMIPA UM selama 34 hari, mulai 25 Juni sampai 29 Juli lalu,” tambah mahasiswa semester 5.
Fami mengatakan, beberapa jenis alga yang hidup di perairan air tawar dan air laut dapat melakukan fotosintesis selayaknya tumbuhan tingkat tinggi (Phanerogamae) atau tumbuhan berbiji yang berkembang biak secara seksual sehingga bisa menyerap emisi karbon dioksida.
Berdasarkan hasil riset yang mereka rujuk, mikroalga unggul dari tanaman tingkat tinggi dalam menangkap CO2. Jika dibandingkan, tanaman yang berada di daratan berkontribusi 52 persen, dan alga yang hidup di laut menyumbang 45-50 persen dari total CO2 yang diserap oleh biosfer bumi.
Selain itu, kata Fami, iklim Indonesia sangat mendukung suhu produksi alga yang maksimal, yaitu berkisar 15 derajat celcius. Namun tingginya diversitas mikroalga belum banyak dilirik sebagai penghasil listrik. Penggunaan mikroalga di Indonesia masih terfokus untuk pembuatan biodiesel. Padahal, mikroalga juga berpotensi untuk dikembangkan di berbagai sektor, termasuk sektor energi listrik.
Biofotovoltaik merupakan teknologi berbasis penggunaan organisme fototrofik untuk menghasilkan energi listrik dari proses fotosintesis. Proses fotosintesis membutuhkan cahaya matahari dan karbon dioksida.
Fami menjelaskan, perangkat biofotovoltaik merupakan teknologi konversi energi disebut sel bahan bakar bioelektrokimia (BEFCs), sel bahan bakar mikroba, atau sel bahan bakar fotobioelektrokimia. Salah satu bentuk penerapan biofotovoltaik adalah microalgal fuel cell.
Pada pembuatan perangkat bioelektrokimia berbasis organisme fototrofik, spesies alga hijau, telah banyak digunakan sebagai mikroorganisme fotosintetik. Namun, terbuka jenis alga lain yang bisa dikembangkan pemanfaatannya. Salah satu mikroalga yang berpotensi digunakan sebagai mikroorganisme fotosintetik dalam biofotovoltaik adalah Spirulina sp.
Spirulina merupakan jenis alga biru-hijau yang tergolong mikroalga dan bisa optimal menyerap CO2. Spirulina memiliki efisiensi fotosintesis yang dibutuhkan untuk menghasilkan listrik. Spirulina juga mampu melakukan fotosintesis oksigenik yang mengubah H2O (air) dan CO2 menjadi biomassa.
Sebagai alga yang berpotensi jadi pembangkit listrik, Spirulina di anolit akan mentransmisikan elektron yang dihasilkan melalui metabolisme fotosintesis dan respirasi di bawah cahaya ke anoda. Pada saat yang sama, proton akan diproduksi untuk dipindahkan ke permukaan katoda dengan menembus media penukar proton. Pada akhirnya, proton pada permukaan katoda akan bereaksi dengan oksigen dan elektron untuk membentuk air.
Riset yang dilakukan Fami dan kawan-kawan pun merujuk pada penerapan teknologi mikroalga untuk PJU di Prancis. Teknologi ini dikembangkan ilmuwan Prancis, Pierre Calleja, bersama rekan kerjanya di Fermentalg, perusahaan industri kimia yang berbasis di Prancis.
Namun, Fami menukas, masih terdapat kekurangan dalam pengembangan sebelumnya, yaitu jangkauan penyinaran tidak luas, tanpa dilengkapi sensor light dependent resistor atau LDR (jenis resistor yang berfungsi mengantarkan arus listrik dalam kondisi terang dan menghambat arus listrik dalam kondisi gelap), serta tidak dilengkapi dengan sistem aerasi yang dapat mendukung kehidupan Spirulina sp.
“Walau masih berbentuk prototipe, lampu jalan fotovoltaik yang sedang kami kerjakan bisa jadi solusi baru di bidang energi terbarukan yang nantinya bisa menurunkan emisi gas CO2 dan menjadi sumber alternatif listrik ramah lingkungan,” ujar Fami, mahasiswa kelahiran 25 Oktober 2000.
Mereka percaya bahwa Lucerna Algae mempunyai beberapa keunggulan dibandingkan dengan teknologi sejenis; antara lain Lucerna Algae didesain menjadi lampu jalan eco-friendly yang berfungsi ganda sebagai lampu penerangan jalan sekaligus pengurang emisi gas CO2. Lucerna Algae memakai energi dari proses fotosintesis Spirulina sp. yang kebutuhan karbon dioksida dan cahaya mataharinya berlimpah di negara beriklim tropis seperti Indonesia, serta jangkauan penyinaran Lucerna Algae setara dengan lampu jalan pada umumnya.
“Kemajuan riset kami sudah mencapai 81 persen dan kami optimistis Lucerna Algae dapat mencapai target 100 persen untuk jadi satu-satunya inovasi lampu jalan fotovoltaik yang menggunakan Spirulina sp. di Indonesia,” begitu kata Fami.
Fami dan kawan-kawan berencana segera mengurus hak paten Lucerna Algae, sembari tetap fokus menyempurnakan produk dan teknologinya, serta validasi operasional Lucerna Algae kepada ahli, sebelum diuji coba dalam skala laboratorium dan lapangan, serta evaluasi pada 2022.
Baca:
Proyek Inovasi Terkini PT Dirgantara Indonesia, Ada Rudal Nasional
