October 6, 2022

Ada yang bilang umur kita adalah usia baterai. Baterai baru dan lebih baik, mungkin lebih dari segalanya, telah memungkinkan dunia ponsel, perangkat pintar, dan armada kendaraan listrik yang berkembang pesat. Jaringan listrik yang ditenagai oleh energi bersih akan segera bergantung pada proyek baterai berukuran server-farm dengan kapasitas penyimpanan yang besar.

Tapi baterai kami tidak sempurna. Bahkan jika suatu hari mereka akan mendukung dunia yang berkelanjutan, hari ini mereka terbuat dari bahan yang tidak. Mereka bergantung pada logam berat atau polimer non-organik yang mungkin membutuhkan waktu ratusan tahun untuk terurai. Itu sebabnya pembuangan baterai adalah tugas yang rumit.

Masukkan peneliti dari University of Maryland dan University of Houston, yang telah membuat baterai dari alternatif yang menjanjikan: cangkang krustasea. Mereka telah mengambil bahan biologis, dengan mudah bersumber dari kepiting dan cumi-cumi yang sama yang bisa Anda makan, dan membuatnya menjadi baterai yang sebagian dapat terurai secara hayati. Mereka mempublikasikan hasil mereka di jurnal Urusan pada 1 September

Ini bukan pertama kalinya baterai dibuat dari bahan ini. Tetapi apa yang membuat karya para peneliti baru adalah desainnya, menurut Liangbing Hu, seorang ilmuwan material di University of Maryland dan salah satu penulis makalah tersebut.

Baterai memiliki tiga komponen utama: dua ujung dan pengisi konduktif, yang disebut elektrolit. Singkatnya, partikel bermuatan yang melintasi elektrolit mengeluarkan aliran arus listrik yang stabil. Tanpa elektrolit, baterai hanya akan menjadi sekam muatan listrik.

Baterai saat ini menggunakan banyak elektrolit, dan hanya sedikit yang ingin Anda masukkan ke dalam mulut. Baterai AA standar menggunakan pasta kalium hidroksida, zat korosif berbahaya yang membuat membuang baterai ke tempat sampah menjadi ide yang sangat buruk.

See also  Dapatkan Microsoft Surface 3 yang diperbarui ini dengan harga kurang dari $250

[Related: This lithium-ion battery kept going (and going and going) in the extreme cold]

Baterai isi ulang di telepon Anda adalah jenis baterai yang sama sekali berbeda: baterai lithium-ion. Baterai tersebut dapat menyala selama bertahun-tahun dan biasanya mengandalkan elektrolit berbasis polimer plastik yang tidak terlalu beracun, tetapi baterai tersebut masih membutuhkan waktu berabad-abad atau bahkan ribuan tahun untuk terurai.

Baterai itu sendiri, penuh dengan bahan yang tidak ramah lingkungan, bukanlah yang paling ramah lingkungan. Mereka juga jarang dibuat secara berkelanjutan, bergantung pada penambangan tanah jarang. Bahkan jika baterai dapat bertahan ribuan kali pengosongan dan pengisian ulang, ribuan lainnya dibuang setiap hari.

Jadi para peneliti menelusuri lautan bahan untuk alternatif yang lebih baik. Di sana, mereka mulai mengeruk bagian-bagian krustasea. Dari kepiting dan udang serta lobster, perajin baterai dapat mengekstrak bahan yang disebut kitosan. Ini adalah turunan dari kitin, yang juga membentuk eksoskeleton krustasea dan serangga yang mengeras. Ada banyak kitin yang beredar, dan proses kimia yang relatif sederhana diperlukan untuk mengubahnya menjadi kitosan.

Kami sudah menggunakan kitosan untuk beberapa aplikasi, yang sebagian besar tidak ada hubungannya dengan baterai. Sejak tahun 1980-an, para petani telah menaburkan kitosan di atas tanaman mereka. Ini dapat meningkatkan pertumbuhan tanaman dan memperkuat pertahanan mereka terhadap serangan jamur.

[Related: The race to close the EV battery recycling loop]

Jauh dari ladang, kitosan dapat menghilangkan partikel dari cairan: Pabrik pemurnian air menggunakannya untuk menghilangkan sedimen dan kotoran dari air minum, dan pembuat alkohol menggunakannya untuk memperjelas minuman mereka. Beberapa perban dilengkapi dengan kitosan yang membantu menutup luka.

See also  Perkiraan baru menghitung jumlah kematian dari setiap varian COVID

Anda juga bisa memahat sesuatu dari gel kitosan. Karena kitosan bersifat biodegradable dan tidak beracun, sangat baik untuk membuat hal-hal yang harus masuk ke dalam tubuh manusia. Sangat mungkin bahwa rumah sakit masa depan mungkin menggunakan printer 3D khusus untuk mengukir kitosan ke dalam jaringan dan organ untuk transplantasi.

Kini, para peneliti berusaha memasukkan kitosan ke dalam baterai yang ujungnya terbuat dari seng. Sebagian besar eksperimental hari ini, baterai isi ulang ini suatu hari nanti dapat membentuk tulang punggung sistem penyimpanan energi.

Para peneliti di Maryland dan Houston bukanlah yang pertama berpikir untuk membuat kitosan menjadi baterai. Para ilmuwan di seluruh dunia, dari Cina hingga Italia, Malaysia, hingga Kurdistan Irak, telah bermain-main dengan kepiting selama sekitar satu dekade, mengubahnya menjadi webwork rumit yang dapat dilewati partikel bermuatan seperti petualang.

Penulis karya baru menambahkan ion seng ke struktur kitosan itu, yang memperkuat kekuatan fisiknya. Dikombinasikan dengan ujung seng, penambahan itu juga meningkatkan efektivitas baterai.

Desain ini berarti bahwa dua pertiga dari baterai dapat terurai secara hayati; para peneliti menemukan bahwa elektrolit rusak sepenuhnya dalam waktu sekitar lima bulan. Dibandingkan dengan elektrolit konvensional dan rentang hidup ribuan tahun mereka di TPA, kata Hu, ini memiliki sedikit kerugian.

Dan meskipun desain ini dibuat untuk baterai seng eksperimental tersebut, Hu tidak melihat alasan mengapa para peneliti tidak dapat memperluasnya ke jenis baterai lain—termasuk yang ada di ponsel Anda.

Sekarang, Hu dan rekan-rekannya melanjutkan pekerjaan mereka. Salah satu langkah mereka selanjutnya, kata Hu, adalah memperluas fokus mereka di luar batas elektrolit—ke bagian lain dari baterai. “Kami akan lebih memperhatikan desain baterai yang sepenuhnya biodegradable,” katanya.

See also  Produsen mobil menginvestasikan miliaran baterai untuk EV