Apa itu microbial fuel cell?

Microbial fuel cell (MFC) adalah alat yang dapat mengubah energi kimia menjadi energi listrik melalui aktivitas catalytic dari mikroorganisme. Microbial Fuel Cell (MFC) merupakan instrumen pembangkit energi listrik yang menfaatkan bakteri pada alam. Bakteri yang terdapat medium organik dapat merubah bahan organik menjadi energi listrik. Sifat bakteri yang bias memecah medium organic pada MFC dapat menghasilkan ion electron dan proton, ion-ion inilah yang biasanya dimanfaatkan untuk mendapatkan perbedaan potensial listrik sehingga dapat menghasilkan energi listrik.

Bagaimana sih cara kerja microbial fuel cell hingga bisa menghasilkan listrik?

Microbial fuel cell atau (MFC) merupakan system yang mengkonversi energi kimia yang terdapat pada substrat bio-convertible menjadi energi listrik, menggunakan katalis dari bakteri. Bakteri adalah organisme yang sangat kecil yang dapat mengkonversi berbagai macam senyawa organik menjadi CO2, air dan energi. Mikroba menggunakan energi yang dihasilkan untuk melangsungkan pertumbuhan dan aktivitas metabolism. Melalui sistem MFC sebagian dari energi yang dihasilkan bias diambil dalam bentuk listrik. Umumnya sistem MFC terdiri atas anoda, katoda membran untuk penukar kation atau proton dan sirkuit listrik.

Sistem pada MFC ini memanfaatkan hasil dari proses metabolisme bakteri yang dapat mengurai glukosa menjadi hidrogen (H2) dan oksigen (O2). Hidrogen adalah bahan baku yang biasa digunakan untuk dapat melakukan reaksi reduksi dengan oksigen, sehingga melepaskan elektron pada anoda sebagai sumber arus listrik (Fitrinaldi, 2011). Bakteri akan melakukan metabolisme dengan bakteri hidup yang ada pada anoda dan merubah substrat seperti glukosa, asetat, juga limbah cair CO2, proton dan elektron. Dalam ruangan anoda MFC, tidak terdapat oksigen, sehingga bakteri harus mengubah aseptor elektronnya menjadi aseptor insoluble seperti anoda MFC. Elektron hasil metabolisme mikroba kemudian dialirkan melalui sirkuit listrik dengan muatan pada katoda. Beda potensial antara anoda dan katoda bersama dengan aliran elektron untuk menghasilkan daya.

Contoh bakteri yang bisa digunakan dalam sistem MFC

Melalui teknologi MFC sebagian dari energi yang dihasilkan bisa diambil dalam bentuk listrik. Bakteri gram negatif berbentuk basil dapat menghasilkan energi listrik. Contoh bakteri yang ditemukan adalah Geobacter. Bakteri Gram negatif ada yang menghasilkan listrik yaitu Desulfuromonas sp. Hasil lain identikasi berbagai mikroorganisme yang banyak ditemukan pada MFC sedimen laut, antara lain Geobacter chapelleii, Desulfuromonas acetoxidans, dan Geothrix fermentens.  

Bakteri Bacillus subtilis juga mempunyai potensi untuk menghasilkan listrik. B. subtilis dapat ditemukan pada septic tank, hal tersebut dikarenakan septic tank merupakan tempat yang kaya akan bahan organik. Septic tank merupakan tempat pembuangan ekskreta manusia yang banyak mengandung senyawa-senyawa organik. B. subtilis mampu mendegradasi bahan-bahan organik dengan cara melepaskan enzim. Proses degradasi ini akan melepaskan elektron. Elektron-elektron inilah yang nantinya bisa dimanfaatkan sebagai sumber energi listrik. Sistem MFC juga dapat mengurangi tingkat pencemaran pada limbah septic tank dengan mendegradasi limbah hingga 95%. Adanya pemanfaatan bakteri B. subtilis sebagai bioaktivator dalam sistem MFC dengan subtrat limbah septic tank memberikan banyak keuntungan, yaitu aman, emisi yang sangat rendah, efisiensi energi yang tinggi, dan kemudahan dalam operasi.