Kekuatan / Kinerja Bits: 1 Februari

Pemanenan energi yang terinspirasi dari rumput laut
Para peneliti dari Universitas Maritim Dalian, Institut Teknologi Georgia, dan Universitas Sun Yat-sen mengembangkan pembangkit listrik fleksibel yang meniru cara rumput laut bergoyang untuk secara efisien mengubah gelombang permukaan dan bawah air menjadi listrik untuk menggerakkan perangkat berbasis kelautan.

Jaringan sensor tersebar di wilayah pesisir, mengumpulkan informasi tentang arus, pasang surut, kualitas air, dan memberikan bantuan navigasi kepada kapal. Seringkali, sensor ini bergantung pada baterai yang harus diganti dan tidak berada di lokasi yang sesuai untuk memanfaatkan tenaga surya atau angin.

Terinspirasi oleh tumbuhan yang hidup di dasar laut, para peneliti mengembangkan nanogenerator triboelektrik fleksibel (TENGs). Dengan meniru cara helaian rumput laut bergetar, TENG yang fleksibel dapat memanfaatkan gerakan gelombang.

Untuk membuat permukaan triboelektrik, para peneliti melapisi strip dua polimer berbeda berukuran 1.5 inci kali 3 inci dengan tinta konduktif. Kemudian spons kecil terjepit di antara strip, menciptakan celah udara tipis, dan seluruh unit disegel, menciptakan TENG. Dalam pengujian, saat TENG digerakkan ke atas dan ke bawah di dalam air, TENG tersebut membungkuk ke depan dan ke belakang, menghasilkan listrik. Ketika para peneliti menempatkan TENG dalam tekanan air yang serupa dengan yang ditemukan di bawah air di wilayah pesisir, mereka menemukan bahwa celah udara antara dua bahan konduktif tersebut berkurang. Namun, perangkat tersebut masih menghasilkan arus pada tekanan 100 kPa — tekanan yang sama yang biasanya terjadi pada kedalaman air 30 kaki di mana hampir tidak ada pergerakan gelombang bawah air.

Terakhir, para peneliti menggunakan tangki gelombang untuk menunjukkan bahwa beberapa TENG dapat digunakan sebagai pembangkit listrik mini di bawah air, memasok energi untuk termometer, 30 LED, atau suar LED mini mercusuar yang berkedip. Para peneliti mengatakan TENG yang mirip rumput laut dapat mengurangi ketergantungan pada baterai di wilayah pesisir, termasuk untuk sensor laut.

Memenjarakan alga untuk fotosintesis buatan
Para peneliti di Nanyang Technological University Singapura sedang menyelidiki cara meningkatkan fotosintesis buatan dan menemukan hal itu membungkus protein alga dalam tetesan cair dapat secara dramatis meningkatkan sifat pemanenan cahaya dan konversi energi alga hingga tiga kali lipat.

Fotosintesis buatan merupakan cara potensial untuk menghasilkan listrik secara berkelanjutan, tanpa limbah produk sampingan dari pembuatan panel surya. Alternatifnya, penelitian mengenai hal ini juga dapat membantu meningkatkan kinerja fotovoltaik.

“Fotosintesis buatan tidak seefisien sel surya dalam menghasilkan listrik. Namun, ini lebih terbarukan dan berkelanjutan. Karena meningkatnya minat terhadap teknologi ramah lingkungan dan terbarukan, mengekstraksi energi dari protein pemanen cahaya pada alga telah menarik minat besar dalam bidang bioenergi,” kata Asisten Profesor Chen Yu-Cheng dari Fakultas Teknik Listrik dan Elektronik di NTU Singapura.

Para peneliti mengamati jenis protein tertentu yang ditemukan pada ganggang merah, yang disebut phycobiliprotein, yang bertanggung jawab menyerap cahaya di dalam sel ganggang untuk memulai fotosintesis. “Karena sifat pemancar cahaya dan fotosintetiknya yang unik, phycobiliprotein memiliki potensi penerapan yang menjanjikan dalam bioteknologi dan perangkat benda padat. Peningkatan energi dari peralatan pemanen cahaya telah menjadi pusat upaya pengembangan perangkat organik yang menggunakan cahaya sebagai sumber listrik,” kata Chen.

Untuk memperkuat jumlah energi yang dihasilkan alga, tim peneliti mengembangkan metode untuk membungkus alga merah dalam tetesan mikro kristal cair kecil berukuran 20 hingga 40 mikron dan memaparkannya ke cahaya.

Ketika cahaya mengenai tetesan tersebut, terjadi efek “galeri berbisik”, di mana gelombang cahaya merambat di sekitar tepi melengkung tetesan tersebut. Cahaya secara efektif terperangkap di dalam tetesan untuk jangka waktu yang lebih lama, memberikan lebih banyak peluang untuk terjadinya fotosintesis.

“Tetesan tersebut berperilaku seperti resonator yang membatasi banyak cahaya,” kata Chen. “Hal ini memberi alga lebih banyak paparan cahaya, sehingga meningkatkan laju fotosintesis. Hasil serupa juga dapat diperoleh dengan melapisi bagian luar tetesan dengan protein alga.”

Para peneliti mengatakan tetesan tersebut dapat dengan mudah diproduksi dalam jumlah besar dengan biaya rendah, dan mengusulkan agar tetesan tersebut dapat digunakan di “peternakan alga,” di mana alga yang tumbuh padat di perairan pada akhirnya dapat dikombinasikan dengan tetesan kristal cair yang lebih besar untuk menciptakan tenaga mengambang. generator.

“Tetesan mikro yang digunakan dalam percobaan kami berpotensi untuk ditingkatkan menjadi tetesan yang lebih besar yang kemudian dapat diterapkan pada alga di luar lingkungan laboratorium untuk menghasilkan energi. Meskipun beberapa orang mungkin menganggap pertumbuhan alga tidak sedap dipandang, mereka memainkan peran yang sangat penting bagi lingkungan. Temuan kami menunjukkan bahwa ada cara untuk mengubah apa yang mungkin dianggap sebagian orang sebagai 'sampah hayati' menjadi tenaga hayati,” kata Chen.