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
Microbial Fuel Cells bukanlah teknologi yang baru. Konsep menggunakan mikroorganisme sebagai katalis di bahan bakar sel telah dikembangkan sejak
tahun 1970. Kemudian pada tahun 1991, teknologi ini digunakan sebagai alat untuk mengolah air limbah domestik oleh Habermann dan Pommer. Namun baru-
baru ini sedang dikembangkan strategi baru supaya MFCs dapat diaplikasikan langsung di lapangan Rabaey, et al., 2005. Penelitian ilmiah mengenai MFCs di
laboratorium mencapai prestasi yang luar biasa, dengan kepadatan daya yang mencapai lebih dari 1 kWm
3
volume reaktor dan 6,9 Wm
2
area anoda dalam kondisi optimal. Tantangan utama adalah untuk membawa teknologi ini keluar
dari skala laboratorium dan untuk memproduksi bioenergi pada skala yang lebih besar. Penelitian yang dilakukan oleh ilmuwan Amerika di Penn State akhir tahun
2005 lalu mungkin menambah satu bidang lagi kontribusi bakteri terhadap kehidupan manusia. Adalah MFCs, suatu sistem yang ditemukan dengan
menggunakan bantuan tenaga listrik untuk menghasilkan hidrogen dan air bersih dari air limbah rumah tangga, pertanian maupun industri. Dr. Bruce Logan,
profesor peliti dan penemunya Ramanathan Ramnarayan mengatakan, proses MFCs tidak dibatasi biomassa karbohidrat yang ada pada substrat sebagai
penghasil hidrogen seperti pada proses fermentasi biasa. Walaupun MFCs telah ada sebelumnya, Logan mengatakan, MFC yang baru ini sedikit berbeda dengan
pendahulunya. Pada MFCs baru, ketika bakteri “memakan” substrat, bakteri
mentransfer elektron pada anoda. Bakteri juga melepaskan proton yang kemudian larut. Elektron pada anoda bermigrasi melalui kabel menuju katoda, dimana
dengan bantuan secara elektrokimia akan terjadi kombinasi dengan proton membentuk gas hidrogen. Pada saat pertama didemonstrasikan, gas hidrogen
benar-benar dapat ditangkap dan dapat dijadikan sebagai bahan bakar yang dapat diperbarui serta ramah lingkungan.
Baik di Indonesia maupun di mancanegara, teknologi MFCs telah diaplikasikan untuk mengolah berbagai jenis air limbah, seperti limbah Rumah
Pemotongan Hewan Ardhianto dan Septyana, 2014, limbah buah-buahan Khafidiyanto dan Utari, 2014, air bilasan bagas Winaya dkk, 2011, limbah
industri tempe Kristin, 2012, air limbah dari pengolahan limbah domestik Jiang, 2009, limbah tekstil Kalathil, 2009, dan lain-lain. I Nyoman P.
Aryantha, Ph.D dan Shinta Asarina, S.Si, kedua peneliti dari Sekolah Ilmu dan Teknologi Hayati SITH ITB mengembangkan sumber energi listrik alternatif
bertenagakan mikroba. Penelitian ini telah dilakukan selama dua tahun sejak tahun 2009. Kedua peneliti tersebut mengembangkan teknologi microbial fuel
cells dengan biokatoda http:www.itb.ac.idnews3130.xhtml.
2.1.4 Bakteri di Microbial Fuel Cells