Review Oleh: Ropiudin, S.TP., M.Si. (Dosen Bidang Teknik Sistem Termal dan Energi Terbarukan, Universitas Jenderal Soedirman)
Penelitian terbaru mengenai transfer elektron ekstraseluler pada tingkat sel tunggal memberikan wawasan baru yang menantang pemahaman kita tentang efisiensi produksi listrik oleh Microbial Fuel Cells (MFCs). Meskipun potensi maksimum arus keluaran per sel mikroba berada pada kisaran ratusan femtoampere, pencapaian ini sulit direalisasikan dengan teknologi perangkat yang ada saat ini. Sebelumnya, studi lebih banyak berfokus pada faktor eksternal untuk meningkatkan efisiensi ekstraksi muatan dari bakteri, tetapi penelitian ini memberikan pendekatan berbeda dengan mengeksplorasi faktor internal sel mikroba yang membatasi keluaran arus.
Studi ini menggunakan metode canggih, yaitu pemantauan kinetika penyusutan nanoprobe magnetit yang ditempatkan pada permukaan bakteri Shewanella oneidensis MR-1 tunggal dengan pencitraan plasmonik. Dengan cara ini, peneliti dapat mengukur arus bio yang berfluktuasi antara 0 hingga 2,7 femtoampere dalam siklus yang berlangsung selama sekitar 40 menit. Penemuan ini menunjukkan adanya fluktuasi arus listrik yang sebelumnya tidak terdeskripsikan, yang didorong oleh osilasi elektrokinesis seluler.
Salah satu temuan kunci dari penelitian ini adalah ketidakselarasan kemampuan transfer elektron antar sel dalam populasi mikroba. Pada tingkat sel tunggal, arus yang dihasilkan mencapai hingga 0,24 femtoampere per sel, tetapi rata-rata arus ini menurun secara signifikan ketika dihitung secara keseluruhan populasi sel. Hal ini menjelaskan mengapa keluaran arus rata-rata dari MFCs tidak dapat mencapai arus keluaran maksimum yang diukur pada tingkat sel tunggal. Fenomena ini membuka tantangan baru dalam desain dan pengembangan MFCs untuk meningkatkan kinerja sistem secara keseluruhan.
Sebagai seorang dosen di bidang Teknik Sistem Termal dan Energi Terbarukan, penemuan ini sangat menarik karena menawarkan sudut pandang baru dalam optimasi teknologi MFCs. Teknologi ini menjanjikan untuk menjadi solusi energi terbarukan yang ramah lingkungan, mengingat kemampuan mikroba untuk menghasilkan listrik dari bahan organik yang melimpah. Namun, tantangan utama yang dihadapi adalah bagaimana memperpanjang fase aktif gelombang arus bio yang dihasilkan oleh sel mikroba, sehingga dapat meningkatkan produksi daya.
Penelitian ini membuka peluang bagi pengembangan metode baru untuk menyelaraskan transfer elektron di tingkat populasi sel mikroba. Dengan pemahaman yang lebih baik tentang faktor-faktor internal sel, kita dapat mengembangkan strategi untuk meningkatkan efisiensi transfer muatan dan menghasilkan arus yang lebih tinggi pada MFCs. Inovasi dalam teknologi pencitraan dan pemantauan sel tunggal seperti yang digunakan dalam penelitian ini juga dapat memainkan peran penting dalam meningkatkan performa MFCs di masa mendatang.
Secara keseluruhan, penelitian ini menunjukkan potensi besar untuk meningkatkan keluaran daya dari MFCs melalui pendekatan yang lebih fokus pada dinamika internal sel mikroba. Ini adalah langkah maju yang penting dalam upaya kita untuk menemukan sumber energi terbarukan yang lebih efisien dan berkelanjutan, terutama dalam menghadapi tantangan krisis energi global di masa depan.
