Environmental Hidrogen Dengan Menggunakan MFC Berbahan Baku Asetat

Berawal dari krisis energi di seluruh dunia kebutuhan akan biofuel terus meningkat. Dariberbagai biofuel, biohydrogen diharapkan dapat memainkan peran penting yang digunakan sebagaibahan bakar nonfossil di masa depan, keunggulan dari biofuel ini selain ramah lingkungan sertauntuk efiseiensi produksi listrik dengan menggunakan hidrogen sebagai sel bahan bakar. Produksihidrogen secara berkelanjutan didasarkan pada produksi dengan menggunakan energi terbarukanyang berasal dari surya, angin, dan sumber-sumber biomassa. Pada Saat ini kurang lebih setengahdari total hidrogen yang dihasilkan berasal dari gas alam, dengan keseimbangan yang dihasilkanterutama menggunakan bahan bakar fosil yang termasuk diantaranya minyak berat, nafta, danbatubara. Hidrogen dapat dihasilkan dalam bentuk-bentuk tertentu dari biomassa denganmenggunakan fermentasi biologis namun hasilnya rendah.

Produksi hidrogen yang maksimal dapat dihasilkan pada proses fermentasi, denganmenggunakan asetat atau butirat yang diproduksi dari glukosa. Acetat yang digunakan sebanyak 4mol H2 per mol glukosa namun butirat yang digunakan sebanyak 2 mol per mol glukosa.Pada Teknikfermentasi mampu menghasilkan sebanyak 2-3 mol H2 per mol glukosa. Hasil yang lebih tinggi dapatdicapai dengan menggunakan proses Photobiological dan tambahan cahaya, atau menggunakanenzim murni,namun produksi dianggap kurang ekonomis. Selain itu, dari semua jenis biomassa yangtersedia untuk menghasilkan hidrogen,yang berasal dari karbohidrat seperti glukosa denganmenggunakan substrat fermentasi yang sesuai. Untuk produksi listrik terbarukan,digunakan metodesel bahan bakar mikroba (MFCs). Bakteri mampu mentransfer elektron ke elektroda, baik secaralangsung atau melalui mediator.

(MFC) Microbial Fuel Cell

MFC merupakan metode terbaru dalam produksi energi listrik yang bersifat renewable. Padametode MFC menggunakan mikroorganisme yang dapat mengoksidasi bahan organik danmentransfer elektron secara langsung ke elektroda anoda. Bakteria mampu mentransfer elektron keelektroda baik secara langsung dengan menggunakan mediator. Secara umum menggunakanGeobakter, Shewanella, Pseudomonas,dan lainnya. Elektron dapat berpindah ke katoda, yang dapatberkombinasi dengan oksigen dan proton untuk membentuk air. Dengan penambahan elektrokimiapada potensial katoda didalam perpindahan MFC ini dengan produksi dari proton dan elektron untukmenghasilkan bakteri.

Produksi hidrogen dilakukan dengan cara fermentasi bakteri (MFC) dimana pada fermentasiini akan menghasilkan 4 mol hidrogen per mol glukosa. Produksi hidrogen dilakukan denganmenggunakan proses MFC anaerob dan tidak tergantung oleh karbohidrat. Pada proses fermentasimenggunakan bahan organik terlarut dan bersifat biodegradable untuk menghasilkan hidrogen darioksidasi bahan organic. Apabila hidrogen memproduksi katoda setengah reaksi yang terjadi antarakatoda dan Anoda dengan mengoksidasi asetat pada Anoda dengan reaksinya sebagai berikut :

Anoda : C2 H4O2 + 2H2O -> 2CO2 + 8ê + 8H+

Catoda : 8H+ + 8ê -> 4H2

Metode Microbial Fuel Cell (Mfc)

Pada sistem MFCs ini akan memanfaatkan hasil dari proses metabolisme bakteri. Bakteri akan

melakukan metabolisme dengan mengurai glukosa menjadi hidrogen (H2) dan oksigen (O2). Hidrogen

merupakan bahan baku yang digunakan untuk reaksi reduksi dengan oksigen, sehingga melepaskan

elektron pada anoda sebagai sumber arus listrik. Apabila dibandingkan dengan baterai yang hanya

mampu mengandung material bahan bakar yang terbatas, MFCs dapat secara kontiniu diisi molasses

atau glukosa untuk diuraikan oleh bakteri menjadi bahan bakar (hidrogen). Bakteri yang telah

digunakan para peneliti dalam sistem MFCs diantaranya Shewanella putrefaciens, Geobacteraceae

sulferreducens, Geobacter metallireducens dan Rhodoferax ferrireducens.

Produksi hidrogen dilakukan dengan menggunakan katoda dan membutuhkan sekurang-

kurangnya sebesar -410mV pada pH 7,0 sedangkan potensi perpindahan pada anoda sebesar -

300mV. Sehingga hidrogen yang diproduksi pada katoda menggunakan voltase sebesar 110mV.

Terdapat dua reaktor hidrogen berbeda menghasilkan desain reaktor MFC yang saat ini digunakan

di laboratorium untuk memproduksi listrik. MFCs terdiri atas ruang anoda dan katoda. Masing -

masing dalam ruang yang dipisahkan oleh sebuah membran pertukaran proton. Elektroda anoda

terbuat dari kain karbon polos dan elektroda katoda terbuat dari kertas karbon yang mengandung

0,5 mg Pt/cm2. Sistem pertama menggunakan dua botol reaktor masing-masing memiliki kapasitas

sebesar 310 ml.