Rhodoferax ferrireducens: Penghasil Listrik pada Baterai Bakterial

Kembali bersama seri repost tugas-tugas kuliah. Yang ini tugas kuliah Mikrobiologi Industri (dulu TK2104, semester 3). Judul cukup menggambarkan isi. Kalau bahasanya masih agak-agak kurang dalam mohon dimaklumi, ya namanya juga bahasa anak tingkat 2. Diilhami dan sebagian besar bersumber dari tugas biologi rekan saya waktu kelas 3 SMA, Budisanto Tanoto.

PS: masih penasaran, bapak-bapak di lab bioproses, khususnya spesialis pengolahan limbah, pernah atau akan mendalami mikroba potensial ini nggak ya?

====================================

Rhodoferax ferrireducens
Penghasil Listrik pada Baterai Bakterial

Spesifikasi

Kingdom : Monera
Phylum : Eubacteriae
Class : Proteobacteriae
Ordo : Burkholderiales
Familia : Comamonadaceae
Genus : Rhodoferax
Species : Rhodoferax ferrireducens
Strain : DSM 15236 /
-->T118^T


Identifikasi

Rhodoferax ferrireducens pertama kali ditemukan oleh Swades Chaudhuri dan Derek R. Lovley dari MIT, pada sedimen dasar laut di Oyster Bay, Virginia. Namanya diambil dari kemampuannya mereduksi besi (ferrum). Rhodoferax ferrireducens adalah bakteri gram negatif berbentuk batang pendek dengan satu flagella (monotrik), seperti ditunjukkan di gambar.


Manfaat

• Kegunaan utama Rhodoferax ferrireducens adalah sebagai bakteri ‘penghasil listrik’ yang digunakan pada baterai bakterial.

• Baterai bakterial memiliki beberapa keuntungan, yaitu:
- dapat menjadi sumber energi untuk alat-alat elektronik canggih berukuran mikro yang terbuat dari partikel-partikel mikroskopis.
- merupakan sumber energi alternatif terbarukan.

• Prinsip kerja Rhodoferax ferrireducens adalah bakteri ini memecah gula menjadi antara lain -->CO₂ dan elektron. Pada keadaan normal, elektron akan bereaksi dengan udara (terutama oksigen) membentuk -->H₂O. Namun, Rhodoferax ferrireducens hidup di lingkungan anaerob dan menempel pada logam-logam seperti besi. Di sini, terjadi reaksi redoks dengan gula sebagai donor elektron dan -->Fe³⁺ sebagai penerima elektron. -->Fe³⁺ tereduksi menjadi -->Fe²⁺. Elektron mengalir ke sirkuit eksternal yang terhubung dengan elektroda dan menghasilkan energi listrik. Proses perpindahan elektron dari gula donor ke -->Fe³⁺ ini adalah proses charging dari baterai.

• Keunggulan Rhodoferax ferrireducens dibandingkan bakteri-bakteri lain yang dipakai dalam baterai bakterial:
- dapat menghasilkan elektron dari banyak sekali jenis gula; seperti glukosa, fruktosa, xylosa (dari kayu dan jerami); asam-asam laktat, piruvat, asetat, benzoat, dan propionat; bahkan gula yang diperoleh dari sampah-sampah dan limbah rumah tangga.
- tidak membutuhkan medium untuk mentransfer elektron dari donor ke elektroda, karena bakteri ini memang hidup menempel di elektroda (besi). Pada penggunaan bakteri lain, harus digunakan medium yang mahal dan bersifat racun sehingga merugikan.
- baterai yang dihasilkan tahan lama dan relatif tahan gangguan pada prosesnya. Hal ini sangat menguntungkan karena baterai bakterial biasanya sulit direparasi akibat ukurannya yang kecil.

• Kekurangan pemakaian Rhodoferax ferrireducens pada baterai bakterial:
- efisiensi kurang dari 10%.
- proses charging memakan waktu yang cukup lama.
- menghasilkan buangan berupa -->CO₂.

• Beberapa kegunaan khusus dari Rhodoferax ferrireducens:
- pengolahan limbah organik (karena dapat mengurai berbagai jenis zat organik). Limbah dijadikan bahan baku untuk sumber listrik.
- water purification. Bakteri ini mengolah limbah organik dalam air kotor. Keuntungan yang didapat ganda: penjernihan air dan pengurangan biaya listrik (penjernihan dengan alat konvensional membutuhkan energi listrik yang banyak sekali).
- sumber listrik di dasar laut. Departemen Pertahanan AS mengembangkannya untuk pangkalan rahasia di dasar laut yang sulit diakses dari mana-mana. Baterai bakterial ini memungkinkan adanya listrik di dasar laut dengan mengolah sedimen organik di dasar laut.
- baterai untuk alat pacu jantung (pacemaker). Sumber energi adalah glukosa dari darah pasien. Memiliki kegunaan ganda untuk mengurangi kadar gula dalam darah pasien.


Penyimpanan

Rhodoferax ferrireducens harus disimpan pada kondisi sebagai berikut.
- suhu 4 -->^o -30 -->^oC, dengan suhu optimal untuk pemakaian 25 -->^oC.
- pH 6,9 – 7,1.
- tidak ada pasokan udara (anaerobik).
- menempel pada logam-logam, terutama besi.


Pemuliaan

Rhodoferax ferrireducens pertama kali diisolasi dari sedimen dasar laut dan dinamai strain DSM 15236 / -->T118^T. Hingga saat ini, pemuliaan jenis masih diusahakan oleh tim peneliti MIT untuk meningkatkan efisiensi konversi elektron, namun belum ada perkembangan yang signifikan.


Referensi

http://ijs.sgmjournals.org/cgi/content/abstract/53/3/669. Tanggal akses: 21-10-2007
http://www.bacterio.cict.fr/qr/rhodoferax.html. Tanggal akses: 21-10-2007.
http://genome.jgi-psf.org/finished_microbes/rhofe/rhofe.info.html. Tanggal akses: 21-10-2007.
http://www.wapa.gov/es/pubs/esb/2003/dec03/esb128.htm. Tanggal akses: 21-10-2007.
http://engr.psu.edu/ce/enve/mfc-Logan_files/.../EnvHealthPers.pdf. Tanggal akses: 21-10-2007.
http://www.scienceclarified.com/scitech/Bacteria-and-Viruses/The-Future-Under-a-Microscope.html. Tanggal akses: 21-10-2007.

========================



You appointed him ruler over everything You made;
You placed him over all creation.
- Psalms 8:6 -

.