Apa itu sel biofuel?

Sel biofuel adalah perangkat yang menggunakan bahan biologis untuk menghasilkan listrik secara langsung melalui reaksi redoks.Ini kontras dengan penggunaan biofuel konvensional untuk menghasilkan listrik dari panas yang disediakan oleh pembakaran bahan.Prinsip di balik teknologi sel biofuel adalah untuk meniru berbagai proses alami yang digunakan untuk menghasilkan energi dalam organisme hidup.Dalam beberapa kasus, bakteri dapat berperan dalam sel bahan bakar ini.Pada 2011, sel biofuel menunjukkan potensi sebagai sumber energi alternatif dan dalam berbagai aplikasi medis dan bioteknologi.

Organisme hidup memperoleh energi dari oksidasi karbohidrat, yang dihasilkan oleh fotosintesis pada tanaman dan dicerna sebagai makanan oleh hewan.Enzim memfasilitasi reaksi, di mana karbohidrat dikonversi menjadi karbon dioksida dan air dengan menghilangkan elektron, yang kemudian disimpan dalam molekul adenosine triphosphate (ATP).Dalam sel biofuel, elektron yang diproduksi oleh oksidasi molekul organik mdash;biasanya karbohidrat, seperti dalam organisme hidup mdash;digunakan untuk menghasilkan arus listrik.Gagasan menggunakan proses biologis ini untuk menghasilkan listrik telah ada sejak tahun 1960 -an, tetapi upaya awal untuk membangun sel -sel biofuel yang praktis yang dihadapi kesulitan..Dalam satu bagian, oksidasi karbohidrat mdash;Misalnya, glukosa mdash;menyediakan elektron.Di bagian lain, reaksi reduksi terjadi, yang menggunakan elektron ini.Dengan menghubungkan dua elektroda, arus dapat dibuat dari elektroda di bagian oksidasi mdash;Anoda mdash;ke elektroda di bagian reduksi mdash;Katoda.

Salah satu masalah praktis terbesar yang menghambat perkembangan sel biofuel telah menemukan cara yang efisien untuk mendapatkan elektron yang dilepaskan dari karbohidrat ke anoda.Elektron awalnya disimpan dalam enzim pengoksidasi dan, dalam proses alami, akan ditransfer secara kimia ke molekul ATP.Ada dua metode yang mungkin untuk mengekstraksi elektron dari enzim ke dalam anoda dalam sel biofuel.

Dalam metode transfer elektron langsung (DET), enzim perlu diikat ke anoda.Ini dapat dilakukan secara kimia atau dengan metode lain, seperti membangun anoda dari mesh karbon nanotube tempat enzim diadsorpsi.Metode -metode ini menghasilkan aktivitas yang berkurang dalam enzim dan hilangnya efisiensi, tetapi ini, pada saat penulisan, suatu bidang penelitian yang sedang berlangsung dan teknik yang ditingkatkan dapat dikembangkan.

Metode transfer elektron lainnya dikenal sebagai elektron yang dimediasiTransfer (bertemu).Ini tidak memerlukan enzim untuk bersentuhan dengan anoda;Sebaliknya, elektron diteruskan ke molekul lain dengan potensi redoks yang lebih rendah, yang kemudian menyerahkan elektron ke anoda.Senyawa ini, yang dikenal sebagai mediator, juga harus memiliki potensi redoks yang lebih tinggi daripada anoda.Langkah ekstra ini melibatkan hilangnya energi sehingga sel bahan bakar dalam praktiknya kurang efisien daripada secara teori.

Sel biofuel adalah area penelitian aktif dan berbagai kemungkinan solusi untuk masalah ini sedang diselidiki.Di antara kemungkinan adalah penggunaan bakteri dalam sel bahan bakar mikroba.Bakteri pereduksi zat besi yang hidup dalam kondisi anaerob menunjukkan janji khusus karena mereka secara alami mengurangi zat besi dalam keadaan oksidasi +3 ke keadaan oksidasi +2 -nya.Besi kemudian dapat melepaskan elektron di anoda, kembali ke keadaan +3 dan bertindak sebagai molekul mediator alami dengan mentransfer elektron dari bakteri ke anoda., tidak memerlukan katalis mahal dan menggunakan bahan baku yang umum, murah dan mudah terbarukan.Kerugian utama dariSel biofuel adalah inefisiensi dan output daya yang rendah.Pada 2011, bagaimanapun, ada harapan bahwa masalah ini dapat diatasi, membuka berbagai kemungkinan baru.Ini termasuk energi yang murah, bersih dan terbarukan, tetapi juga prospek sel biofuel yang ditanamkan, berjalan pada zat yang diproduksi oleh tubuh, digunakan untuk menyalakan perangkat medis seperti alat pacu jantung.