Pada dasarnya, berbagai bentuk bahan organik dapat digunakan sebagai substrat dalam microbial fuel cells, seperti glukosa Liu dan Logan, 2004, asetat
Logan et al., 2007, asam amino Logan et al., 2005 dan air limbah dari manusia dan hewan Liu et al., 2004. Secara umum mekanisme prosesnya adalah substrat
dioksidasi oleh bakteri menghasilkan elektron dan proton pada anoda.Elektron ditransfer memalui sirkuit eksternal, sedangkan proton didifusikan melalui larutan
menuju katoda. Pada katoda, reakasi elektron dan proton terhadap oksigen akan menghasilkan air H
2
O Cheng et al., 2006.
2.1.1 Keuntungan Microbial Fuel Cells
MFCs mampu menghasilkan listrik dari bahan organik. Tidak seperti sel bahan bakar konvensional, MFCs memiliki keunggulan tertentu yang secara
ringkas dijelaskan oleh Logan et al. 2006 dan Rabaey dan Verstraete 2005: 291 yaitu: 1 ketersediaan bahan bakar yang banyak. Hampir semua jenis bahan
organik seperti limbah, lumpur dan biomassa dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar di MFCs untuk produksi listrik, 2 proses produksi bersih. MFCs tidak
memiliki proses perantara yang substansial, dapat mengonversi substrat listrik secara langsung, merupakan jenis energi yang siap untuk digunakan, serta tidak
memproduksi polutan. Gas hasil sampingan CO
2
dapat dibuang tanpa pengolahan lebih lanjut, 3 memproduksi sedikit lumpur. Hasil pertumbuhan bakteri sangat
rendah dibandingkan dengan proses anaerobik, 4 kondisi operasi ringan. Tidak seperti pencernaan anaerobik dan proses fermentasi lainnya, MFCs dapat
diterapkan dalam kondisi ringan seperti suhu rendah dan air limbah kekuatan rendah, 5 tidak perlu aerasi. Katoda udara MFCs bisa menggunakan oksigen
secara langsung dari udara, sehingga menurunkan biaya aerasi, 6 biaya katalis rendah. Dengan perkembangan bioanode dan biocathode, mikroorganisme bisa
menjadi katalis yang efisien, 7 aplikasi yang luas. MFCs pada awalnya dirancang untuk pengolahan air limbah, tetapi dengan beberapa modifikasi, MFCs
dapat dengan mudah dikonversi ke teknologi jenis lain untuk aplikasi khusus seperti penghapusan polutan, produksi hidrogen, bioproduction, dll.
2.1.2 Prinsip Kerja Microbial Fuel Cells
Prinsip kerja MFCs adalah memanfaatkan mikroba yang melakukan metabolisme terhadap medium di anoda untuk mengkatalisis pengubahan materi
organik menjadi energi listrik dengan mentransfer elektron dari anoda melalui kabel dan menghasilkan arus ke katoda. Transfer elektron dari anoda diterima
oleh ion kompleks di katoda yang memiliki elektron bebas. Dalam MFCs, yang dapat digunakan sebagai donor elektron adalah zat hasil metabolisme mikroba
atau elektron yang dilepaskan mikroba saat melakukan metabolismenya. Zat hasil metabolisme mikroba umumnya merupakan senyawa yang mengandung hidrogen,
seperti etanol, metanol, atau gas metana. Senyawa ini dapat digunakan sebagai sumber hidrogen melalui serangkaian proses untuk memproduksi elektron dan
menghasilkan arus listrik. Setiap aktivitas metabolisme yang dilakukan mikroba umumnya melibatkan pelepasan elektron bebas ke medium. Elektron ini dapat
dimanfaatkan langsung pada anoda dalam MFCs untuk menghasilkan arus listrik Novitasari, 2011: 7.
Secara umum mekanismenya adalah substrat dioksidasi oleh bakteri menghasilkan elektron dan proton pada anoda. Elektron ditransfer melalui sirkuit
eksternal, sedangkan proton didifusikan melalui separator membran menuju katoda. Pada katoda, reaksi elektron dan proton terhadap oksigen akan
menghasilkan air Cheng et al., 2006.
2.1.3 Perkembangan Teknologi Microbial Fuel Cells
