Micoba fuel cell.docx

8/13/2019 Micoba fuel cell.docx

1/7

PEMBANGKIT LISTRIK DARI MIKROBA

(Microbial Fuel Cell)(Disusun Guna Memenuhi Tugas Matakuliah Material Elektroteknik)

Oleh :

Rani Kusuma Dewi

1115031069

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

2013


2/7

A. PENDAHULUAN

Mikroba untuk bahan bakar merupakan teknologi fuel cell yang ditemukan danjuga menjadi bervariasi, seperti ditemukannya fuel cell yang lebih efisien dalam

menghasilkan gas hidrogen hingga jumlahnya semakin berlipat. Teknologi ini

bahkan melibatkan proses fermentasi oleh mikroba yang sebelumnya sangat

mustahil sekali di dalam produksi bahan bakar.Teknologi ini berkembang sejak

tahun 2.000 yang kita kenal sebagai MFC atau Microbial Fuel Cell. MFC ini

selain menghasilkan hidrogen yang banyak hingga 4 kali lipat dari fuel cell biasa,

substrat yang dipakai mikroba dalam berfermentasi adalah limbah rumah tangga,

industri ataupun limbah pertanian yang tidak terpakai sehingga selain yang

dihasilkan adalah gas hidrogen juga didapatnya produk akhir berupa air bersih

yang tentu saja dapat dipakai untuk berbagai macam kebutuhan. Dan jelas hal ini

bisa mengurangi sejumlah dana yang dipakai untuk pembersihan air limbah.

Walaupun memang MFC ini belum dapat dipakai di dalam menghidupkan mobil

seperti fuel cell sebelumnya, sejumlah pakar peneliti merasa optimistis hal itu

dapat terwujud karena penelitian ke arah itu sedang dalam pengembangan.


3/7

A. TEORI DASAR

Microbial fuel cell merupakan sebuah sistem yang langsung mengkonversi energikimia yang terdapat pada subtract bio-convertible menjadi energi listrik,

menggunakan katalis berupa bakteri melalui proses metabolismenya.

Bakteri merupakan organisme yang sangat kecil yng bias mengkonversi berbagai

macam senyawa organic manjadi CO2, air dan energi. Mikroba menggunakan

energi yang dihasilkan untuk tuumbuh dan melangsungkan aktivitas metabolism.

Melalui teknologi MFC sebagian dari energi yang dihasilkan bisa diambil dalam

bentuk listrik.

Umumnya sebuah MFC terdiri dari anoda, katoda membrane penukar kation atau

proton dan sirkuit listrik. Bakteri hidup pada ruangan anoda dan mengubah

subtract seprti glukosa, asetat juga limbah cair menjadi CO2,proton dan elektron.

Pada kondisi aerobic, bakteri menggunakan oksigen atau nitrat sebagai asepto

elektron akhir untuk membentuk air. Namun pada ruangan anoda dalam sebuah

MFC, tidak terdapat oksigen, sehingga bakteri harus mengubah aseptor

elektronnya menjadi sebuah aseptor insoluble seperti anoda MFC.

Berdasarkan kemampuan bakteri menstransfer elektron pada anoda tersebut, maka

MFC bias digunakan untuk mengumpulkan elektron yang berasal dari metabolism

mikroba. Elektron kemudian mengalir melalui sirkuit listrik dengan muatan pada

katoda. Beda potensial antara anoda dan katoda bersama dengan aliran elektron

menghasilkan daya.

Reaksi yang berlangsung pada MFC dengan subtract berupa glukosa dan oksigen

sebagai elektron aseptor adalah sebagai berikut :

B. PRINSIP KERJA


4/7

Konsep Mikroba mengubah limbah menjadi energi Listrik melalui reaksi bio-

convertibleyaitu metabolism mikroba.Limbah yang diubah oleh MFC dapat

diilustrasilan sebagai berikut :

Kemudian diubah menjadi energi listrik melalui sirkuit elektrik sebagai berikut :

Prinsip kerjanya ialah saat MFC diisi penuh dengan limbah yang mengandung

molekul biodegradable dan mikroba. Mikroba yang terdapat dalam limbah

tersebut kemudian akan mengoksidasi molekul biodegradable menghasilkan

elektron, proton dan CO2. Proton ini kemudian menuju ke katoda melalui larutan

elektrolit. Sedangkan elektron akan menempel ke anoda, kemudian mengalir


5/7

melalui sirkuit listrik ke katoda. Aliran elektron inilah yang menghasilkan daya

listrik . pada katoda elektron, proton dan oksigen bergabung menjadi H2O.

Microbial Fuel Cell (MFC)

MFC terdiri atas dua ruang yang dipisahkan oleh membran penukar proton/

Proton Exchange Membrane (PEM). Satu ruangan menjadi tempat untuk anoda

dan ruangan lainnya untuk katoda. Prinsip penggunaan MFC ini erat berhubungan

dengan proses biokimia yang terjadi dengan melibatkan mikroba yang disebut

glikolisis, siklus asam sitrat, dan rantai transfer elektron.

Glikolisis adalah suatu proses penguraian molekul glukosa yang memiliki

enam atom karbon, secara enzimatik untuk menghasilkan dua molekul piruvat

yang memilki tiga atom karbon. Selama reaksi-reaksi glikolisis yang berurutan

banyak energi bebas yang diberikan oleh glukosa yang disimpan dalam bentuk

ATP.

Mediator elektron berperan selama proses transportasi elektron, membawa

elektron dari membran plasama bakteri ke anoda. Elektron-elektron ini bergerak

melewati sirkuit elektrik dan setelah itu mereduksi ion ferisianida menjadi ion

ferosianida pada katoda. Proton dipompakan dari bakteri ke lingkungan anoda

melewati membran penukar proton (PEM) ke ruang katoda. Ferosianida

dioksidasi kembali menjadi ferisianida. Sedangkan ion hidrogen beraksi dengan

oksigen membentuk air.

4 Fe(CN)63-+ 4 e 4 Fe(CN)6

4-

4 Fe(CN)64-+ 4 H++ O2 4 Fe(CN)6

3-+ 2 H2O

Berdasarkan pada pengetahuan pada fungsi biofuel cellusaha-usaha sudah

banyak dilakukan untuk memaksimalkan arus dan daya keluaran pada MFC,

antara lain :

1. Membandingkan dan menggunakan kombinasi berbeda bakteri dan

mediator elektron.

2.Menggunakan kultur bakteri campuran.

3.Menggunakan lingkungan anaerobik di anoda.


6/7

4.Meningkatkan angka suplai bahan bakar.

5.Modifikasi elektroda

6.memompakan oksigen melewati ruangan katoda.

Microbial Fuel Cell didasari coupling oksidasi glukosa menjadi molekul

oksigen dan air. Bakteri Escherichia Coli (E. Coli) dapat digunakan untuk

eksperimen ini, suatu mikroorganisme yang sering ditemukan pada usus manusia.

Bakteri seperti E. Coli menguraikan glukosa menghasilkan ATP yang

dimanfaatkan sel untuk sumber energi. Methylene blue (MB) digunakan sebagai

mediator elektron atau electronophoreuntuk sarana efisiensi transfer elektron dari

mikroorganisme ke elektroda.

Mediator elektron yang ideal seharusnya :

1. Dapat membentuk pasangan redoks reversibel pada katoda2. Terhubung dengan NADH dan memiliki angka potensial reduksi standar

yang sangat negatif dalam rangka untuk memaksimalkan produksi energi

listrik.3. Stabil pada bentuk oksidasi maupun bentuk reduksi.4. Tidak terdekomposisi selama reaksi redoks yang berulang-ulang dalam

jangka waktu lama.

5. Memiliki polaritas sehingga mediator dapat larut dalam air dan dapatdiserap oleh membran mikroba.

Methylene bluedan neutral red adalah dua jenis mediator elektron yang

biasa digunakan dalam MFC karena toksisitas yang rendah.

Mediator elektron membuka jalan ke dalam rantai transfer elektron, secara

kimiawi mereduksi NAD+ menjadi NADH. Mekanisme nyata transfer elektron

melalui mediator elektron masih belum jelas. Bagaimanapun juga, ini diketahui

bahwa elektron memasukan diri ke dalam membran bakteri dan pada dasarnya

membajak proses transportasi elektron metabolisme glukosa.

Table 1. Karakteristik UmumFuel CellKimiawi dan Biologis.


7/7

No Fuel Cell Kimiawi Fuel Cell Biologis

1 Katalis Logam mulia Mikroorganisme / enzim

2 Ph Larutan asam

(pH

Micoba fuel cell.docx

Documents

Transcript of Micoba fuel cell.docx