May 21, 2013
Satu jam sinar matahari memberikan energi yang cukup untuk memenuhi kebutuhan setiap manusia di planet ini selama satu tahun penuh? jawabannya "tentu saja bisa", sebuah terobosan baru dibuat oleh para ilmuwan di Lawrence Berkeley National Laboratory bisa membuat hal ini menjadi kenyataan.
Para peneliti telah mengembangkan sebuah "Artificial Forest" (Hutan Buatan) yang dapat mengubah energi matahari menjadi bahan bakar kimia.
Bagaimana hal tersebut bekerja?
Dalam sebuah proses yang meniru fotosintesis, hutan buatan ini menyerap cahaya dan menggunakannya untuk menghasilkan oksigen dan hidrogen, dua gas yang dapat digunakan untuk sel bahan bakar listrik.
"Untuk membuat sistem penguraian air dengan menggunakan tenaga surya, kami membuat pohon artificial dengan heterostruktur nanowire, yang memiliki batang silikon dan cabang titanium oksida," kata Peidong Yang, seorang ahli kimia di Material Science Division Berkeley Lab dan memimpin ilmuwan untuk penelitian. "Secara visual, struktur nano ini menyerupai hutan buatan."
Heterostucture nanowire
Sama seperti pohon di hutan sesungguhnya, pohon nanowire yang padat akan membantu menekan refleksi sinar matahari dan menghasilkan permukaan yang lebih luas untuk menghasilkan reaksi kimia yang digunakan menghasilkan bahan bakar. Mereka pun telah melakukan pekerjaan yang meniru fotosintesis secara baik- proses dimana sinar matahari diserap oleh kloroplas tanaman hijau.
Ketika sinar matahari diserap oleh klorofil tumbuhan maka akan memicu reaksi berantai elektron, yang bergerak dari satu molekul ke yang berikutnya, membantu tanaman mengubah karbon dioksida menjadi gula karbohidrat dan oksigen.
Gerakan ini elektron disebut kereta transpor elektron, atau "skema-Z" karena pola gerakan menyerupai huruf Z. Para peneliti Berkeley memanfaatkan skema-Z ini untuk hutan buatan mereka, tapi tidak menggunakan pigmen dalam kloroplas untuk gerakan elektronnya melainkan menggunakan semikonduktor.
Salah satu semikonduktor penyerap cahaya yang digunakan adalah silikon, yang nantinya akan menghasilkan hidrogen. Yang lainnya adalah titanium oksida, yang menghasilkan oksigen. Bersama-sama, hidrogen dan oksigen dapat disimpan dalam sel bahan bakar dan digunakan untuk menghasilkan energi terbarukan.
Model-model sebelumnya untuk fotosintesis buatan, termasuk daun buatan , juga telah berhasil menghasilkan hidrogen dan oksigen, tapi Yang dan timnya percaya bahwa sistem nano mereka lebih efisien-dan lebih murah-dari pendahulunya.
Yang mengatakan sistem timnya dapat berfungsi sebagai "cetak biru konseptual untuk efisiensi konversi solar ke bahan bakar yang lebih baik di masa depan."
Saat ini, hutan buatan hanya beroperasi pada 0,12 persen efisiensi untuk konversi sinar matahari-ke-bahan bakar, sebuah nilai yang harus ditingkatkan jika Yang dan timnya ingin mengkomersilkan penggunaan sistem.
Namun, Yang mengatakan dia yakin bahwa dengan sedikit pengembangan, peneliti dapat "mendorong efisiensi konversi energi menjadi persentase satu digit."
