Pernahkah Anda melihat sehelai daun dan bertanya-tanya bagaimana sesuatu yang sederhana itu bisa memberi kehidupan bagi sebuah pohon?
Hanya dengan tiga elemen: sinar matahari, air, dan karbon dioksida. Tidak ada kabel, tidak ada suara bising. Di akhir proses, daun memberi kita oksigen dan energi tersimpan.
Bayangkan jika kita bisa melakukan hal yang sama, bukan dengan daun, tapi dengan perangkat yang bisa menghasilkan bahan bakar bersih dari udara bebas. Ini bukan sekadar mimpi atau fiksi ilmiah. Teknologi ini nyata dan disebut fotosintesis buatan, salah satu terobosan paling menjanjikan dalam menghadapi perubahan iklim.
Selama ini, kita mengenal panel surya sebagai alat pembangkit listrik ramah lingkungan. Namun, bagaimana jika kita bisa melangkah lebih jauh? Menggunakan sinar matahari bukan hanya untuk menyalakan lampu, tapi juga untuk menciptakan bahan bakar cair yang bisa menggerakkan mobil, pesawat, dan pabrik, tanpa menambah emisi karbon? Para peneliti di seluruh dunia kini tengah mewujudkan hal itu di laboratorium mereka.
Cara Kerja: Meniru Pola Alam
Tanaman telah melakukan fotosintesis selama ratusan juta tahun. Mereka menggunakan klorofil untuk menangkap cahaya matahari, kemudian memecah air menjadi hidrogen dan oksigen. Hidrogen ini bergabung dengan karbon dioksida dari udara membentuk glukosa, energi tersimpan.
Fotosintesis buatan mengikuti konsep serupa, namun dengan bahan buatan manusia. Berikut cara kerjanya di laboratorium:
1. Penyerapan Cahaya
Alih-alih klorofil, para ilmuwan menggunakan semikonduktor khusus, seperti silikon yang dimodifikasi atau oksida logam, yang mampu menyerap sinar matahari dan menghasilkan muatan listrik.
2. Pemecahan Air
Muatan listrik ini menggerakkan reaksi yang memecah air (H₂O) menjadi hidrogen dan oksigen. Proses ini terjadi dalam alat yang disebut sel fotoelektrokimia. Hidrogen yang dihasilkan adalah bahan bakar bersih, karena saat dibakar hanya menghasilkan air.
3. Konversi Karbon
Inovasi besar berikutnya? Beberapa sistem kini mampu melangkah lebih jauh. Hidrogen yang dihasilkan digabungkan dengan karbon dioksida yang ditangkap dari udara, menggunakan katalis khusus untuk mengubahnya menjadi bahan bakar cair yang dapat langsung digunakan.
- Singkatnya: sinar matahari + air + CO₂ → bahan bakar + oksigen.
Tanpa bahan bakar fosil. Tanpa emisi tambahan. Energi bersih yang berputar secara alami.
Keunggulan Dibanding Panel Surya Tradisional
Panel surya memang hebat, tapi ada keterbatasannya. Panel hanya berfungsi saat ada sinar matahari, dan menyimpan listrik biasanya membutuhkan baterai, yang mahal, berat, dan butuh sumber daya besar. Sementara bahan bakar cair, sangat padat energi dan mudah disimpan. Anda bisa menyimpannya dalam tangki selama berbulan-bulan dan menggunakannya kapan pun diperlukan.
Inilah mengapa fotosintesis buatan sangat bernilai untuk sektor yang sulit dialiri listrik langsung:
Penerbangan: Pesawat membutuhkan bahan bakar ringan dan berenergi tinggi. Bahan bakar dari fotosintesis buatan bisa menggerakkan pesawat tanpa menambah polusi karbon.
Pengiriman Laut: Kapal kargo jarak jauh bisa mengisi ulang bahan bakar ramah lingkungan ini di pelabuhan.
Industri Berat: Pabrik yang memerlukan suhu pembakaran tinggi bisa beralih ke bahan bakar sintetik yang bersih.
Berbeda dengan biofuel yang memerlukan lahan dan air untuk menanam tanaman, proses ini hampir tidak menggunakan lahan dan air sangat minim. Pada 2023, sebuah proyek percontohan di laboratorium pesisir berjalan menggunakan air laut dan CO₂, menghasilkan bahan bakar selama lebih dari 150 jam nonstop.
Terobosan Terbaru yang Mengubah Segalanya
Selama bertahun-tahun, fotosintesis buatan dianggap lambat dan kurang efisien. Tapi kemajuan teknologi terbaru sudah mengubah keadaan:
Katalis Lebih Baik
Para peneliti di Joint Center for Artificial Photosynthesis menciptakan katalis kobalt-fosfor yang memecah air lebih efisien dan tahan lama. Katalis ini bekerja di air biasa, bukan hanya air murni, sehingga lebih murah dan praktis.
Konversi CO₂ ke Bahan Bakar
Sebuah tim di Swiss berhasil membuat reaktor yang menggunakan sinar matahari untuk mengubah CO₂ dan air menjadi campuran gas yang menjadi bahan bakar cair. Efisiensi solar-ke-bahan bakar mereka mencapai 7,2% rekor untuk teknologi ini.
Material yang Bisa Memperbaiki Diri Sendiri
Masalah besar sebelumnya adalah bahan penyerap cahaya yang cepat rusak. Kini ada lapisan pelindung "self-healing" yang membuat perangkat bisa memperbaiki diri selama beroperasi, bertahan berbulan-bulan, bukan hanya beberapa hari.
Menurut Dr. Elena Ruiz, seorang insinyur kimia yang memimpin inisiatif bahan bakar bersih:
"Kami sudah tidak lagi bertanya apakah ini bisa berhasil. Sekarang kami bertanya, seberapa cepat ini bisa dikembangkan."
Masa Depan Cerah dengan Energi Bersih Ini
Bayangkan ladang panel surya yang tidak hanya mengaliri listrik ke jaringan, tapi juga menghasilkan bahan bakar. Panel di atap rumah yang tidak hanya menyalakan lampu, tapi juga mengisi tangki bahan bakar bersih untuk kendaraan Anda. Instalasi di gurun yang menangkap CO₂ langsung dari udara sambil menghasilkan energi.
Ini bukan mimpi jauh di masa depan. Sistem skala kecil sudah mulai memproduksi bahan bakar. Tantangannya sekarang adalah mengembangkan teknologi ini agar lebih terjangkau dan tahan lama untuk penggunaan massal.
- Yang terbaik: karena menggunakan karbon dioksida sebagai bahan baku, teknologi ini justru membantu mengurangi gas rumah kaca di atmosfer. Ini bukan sekadar energi bersih, ini teknologi yang bersifat karbon-negatif.
Bagaimana Anda Bisa Mendukung Perubahan Ini?
Anda tidak perlu menjadi ilmuwan untuk ikut andil dalam revolusi ini. Dukung kebijakan yang mendanai riset energi bersih. Pilih penyedia energi hijau yang berinvestasi dalam teknologi masa depan. Dan saat mendengar kata "energi terbarukan," ingatlah: masa depan bukan hanya soal angin dan panel surya, bisa jadi bahan bakar masa depan Anda berasal dari sinar matahari dan udara!
Lain kali saat Anda mengisi bahan bakar atau melihat jejak karbon perjalanan Anda, pikirkan: Bagaimana jika bahan bakar ini berasal dari udara dan sinar matahari? Terdengar seperti sihir? Tidak sama sekali, ini adalah sains yang akhirnya meniru keajaiban alam.
