Go green: Langkah berikutnya dalam energi berkelanjutan dan terbarukan

Seiring dengan kemajuan pesat dalam perkembangan teknologi dalam satu dekade terakhir, semakin banyak ide dan upaya bermunculan untuk memerangi dampak perubahan iklim. Akademisi dan industri, misalnya, semakin menyadari bahwa bahan bakar fosil semakin tidak layak digunakan dan oleh karena itu mereka mencoba mencari berbagai solusi energi alternatif yang lebih berkelanjutan dan terbarukan. Upaya tersebut – seperti yang mungkin Anda pikirkan – bukanlah proses yang mudah, namun pada akhirnya akan membuahkan hasil yang sepadan. Dua kelompok berbeda telah berhasil menciptakan penemuan yang berpotensi mengubah hidup sehubungan dengan penciptaan energi, yang dapat Anda baca secara detail di bawah.

Sebagai catatan tambahan, sebelum kita melanjutkan, penting untuk diingat bahwa ide-ide energi berkelanjutan dan terbarukan – meskipun memiliki beberapa kesamaan – pada intinya sebenarnya berbeda satu sama lain. Energi berkelanjutan adalah segala bentuk energi yang dapat diciptakan dan digunakan tanpa menimbulkan dampak negatif terhadap generasi mendatang. Di sisi lain, energi terbarukan adalah energi yang tidak habis ketika digunakan atau dapat dengan mudah diregenerasi setelah digunakan. Kedua jenis energi tersebut ramah lingkungan, namun energi berkelanjutan dapat habis jika tidak dilestarikan atau dipantau dengan baik.

Ladang Angin Bertenaga Layang-layang Google

Dari pencipta mesin pencari paling populer di dunia, hadirlah sumber energi berkelanjutan baru. Sejak pembelian Makani Power – sebuah perusahaan rintisan yang didedikasikan untuk meneliti tenaga angin – pada tahun 2013, Google X telah mengerjakan proyek terbarunya yang diberi nama Proyek Makani. Project Makani adalah layang-layang energi besar sepanjang 7.3 m yang dapat menghasilkan tenaga lebih besar daripada turbin angin pada umumnya. Astro Teller, Kepala Google X percaya bahwa, “[jika] hal ini berjalan sesuai rencana, hal ini akan mempercepat peralihan global menuju energi terbarukan.”.

Ada empat komponen utama Proyek Makani. Yang pertama adalah layang-layang, yang tampilannya mirip pesawat terbang dan memiliki 8 buah rotor. Rotor ini membantu mengangkat layang-layang dari tanah dan mencapai ketinggian pengoperasian optimal. Pada ketinggian yang tepat, rotor akan mati, dan hambatan yang ditimbulkan oleh angin yang bergerak melintasi rotor akan mulai menghasilkan energi rotasi. Energi ini kemudian diubah menjadi listrik. Layang-layang terbang secara konsentris karena adanya tambatan yang membuatnya tetap terhubung ke stasiun bumi.

Komponen selanjutnya adalah tambatan itu sendiri. Selain sekedar menahan layang-layang ke tanah, tambatan juga mentransfer listrik yang dihasilkan ke stasiun bumi, sekaligus menyampaikan informasi komunikasi ke layang-layang. Tether terbuat dari kawat aluminium konduktif yang dibungkus serat karbon, sehingga fleksibel namun kuat.

Berikutnya adalah stasiun bumi. Ini bertindak sebagai titik tambatan selama penerbangan layang-layang dan tempat istirahat ketika layang-layang tidak digunakan. Komponen ini juga memakan lebih sedikit ruang dibandingkan turbin angin konvensional dan bersifat portabel, sehingga dapat berpindah dari satu lokasi ke lokasi lain yang anginnya paling kencang.

Bagian terakhir dari Project Makani adalah sistem komputer. Ini terdiri dari GPS dan sensor lain yang menjaga layang-layang tetap mengikuti jalurnya. Sensor-sensor ini memastikan layang-layang berada di daerah yang memiliki angin kencang dan konstan.

Kondisi optimal untuk layang-layang Makani Google X berada pada ketinggian sekitar antara 140m (459.3 kaki) hingga 310m (1017.1 kaki) di atas permukaan tanah dan pada kecepatan angin sekitar 11.5 m/s (37.7 kaki/s) (meskipun sebenarnya dapat mulai menghasilkan tenaga ketika kecepatan angin minimal 4 m/s (13.1 ft/s)). Saat layang-layang berada pada kondisi optimal ini, ia memiliki radius lingkaran 145m (475.7 kaki).

Proyek Makani disarankan sebagai pengganti turbin angin konvensional karena lebih praktis dan juga dapat menjangkau angin yang lebih tinggi, yang umumnya lebih kuat dan konstan dibandingkan turbin yang berada di dekat permukaan tanah. Meskipun sayangnya berbeda dengan turbin angin konvensional, tidak dapat ditempatkan di area yang dekat dengan jalan umum atau saluran listrik, dan harus ditempatkan berjauhan satu sama lain untuk menghindari tabrakan antar layang-layang.

Proyek Makani pertama kali diuji di Pescadero, California, daerah yang memiliki angin yang sangat tidak terduga dan sangat kencang. Google X hadir dengan sangat siap, dan bahkan “menginginkan”  setidaknya lima layang-layang mengalami kegagalan dalam pengujiannya. Namun dalam lebih dari 100 jam penerbangan, mereka gagal menabrakkan satu pun layang-layang, yang menurut Google bukanlah hal yang baik. Teller, misalnya, mengakui bahwa mereka agak “berkonflik” dengan hasilnya, “Kami tidak ingin melihatnya gagal, tapi kami juga merasa gagal. Ada keajaiban dalam diri setiap orang yang percaya bahwa kita mungkin gagal karena kita tidak gagal.” Pernyataan ini mungkin lebih masuk akal jika kita mempertimbangkan bahwa orang-orang, termasuk Google, sebenarnya dapat belajar lebih banyak dari kegagalan dan kesalahan.

Bakteri Pengubah Energi Matahari

Penemuan kedua berasal dari kolaborasi antara Fakultas Seni dan Sains Universitas Harvard, Sekolah Kedokteran Harvard, dan Institut Wyss untuk Teknik Terinspirasi Biologi, yang menghasilkan apa yang disebut dengan “daun bionik”. Penemuan baru ini menggunakan teknologi dan ide yang ditemukan sebelumnya, serta beberapa penyesuaian baru. Tujuan utama daun bionik adalah mengubah hidrogen dan karbon dioksida menjadi isopropanol dengan bantuan tenaga surya dan bakteri yang disebut Ralstonia eutrofia – hasil yang diinginkan karena isopropanol dapat digunakan sebagai bahan bakar cair seperti etanol.

Awalnya, penemuan ini bermula dari keberhasilan Daniel Nocera dari Universitas Harvard dalam mengembangkan katalis kobalt-fosfat yang menggunakan listrik untuk memecah air menjadi hidrogen dan oksigen. Namun karena hidrogen belum digunakan sebagai bahan bakar alternatif, Nocera memutuskan untuk bekerja sama dengan Pamela Silver dan Joseph Torella dari Harvard Medical School untuk menemukan pendekatan baru.

Akhirnya, tim mendapatkan ide untuk menggunakan versi rekayasa genetika Ralstonia eutrofia yang dapat mengubah hidrogen dan karbon dioksida menjadi isopropanol. Selama penelitian, ditemukan juga bahwa berbagai jenis bakteri juga dapat digunakan untuk membuat berbagai produk lain termasuk obat-obatan.

Setelah itu, Nocera dan Silver kemudian berhasil membangun bioreaktor lengkap dengan katalis baru, bakteri, dan sel surya untuk menghasilkan bahan bakar cair. Katalis dapat memecah air apa pun, meskipun air tersebut sangat tercemar; bakteri dapat memanfaatkan limbah konsumsi bahan bakar fosil; dan sel surya menerima aliran listrik secara konstan selama masih ada matahari. Jika digabungkan, hasilnya adalah bahan bakar yang lebih ramah lingkungan dan menghasilkan sedikit gas rumah kaca.

Jadi, bagaimana penemuan ini bekerja sebenarnya cukup sederhana. Pertama, para ilmuwan perlu memastikan bahwa lingkungan di bioreaktor bebas dari nutrisi apa pun yang dapat dikonsumsi bakteri untuk menghasilkan produk yang tidak diinginkan. Setelah kondisi ini tercapai, sel surya dan katalis kemudian dapat mulai memecah air menjadi hidrogen dan oksigen. Selanjutnya, toples diaduk untuk mengeluarkan bakteri dari tahap pertumbuhan normalnya. Hal ini menyebabkan bakteri memakan hidrogen yang baru diproduksi dan akhirnya isopropanol dilepaskan sebagai limbah dari bakteri.

Torella mengatakan hal ini mengenai proyek mereka dan jenis sumber daya berkelanjutan lainnya, “Minyak dan gas bukanlah sumber bahan bakar, plastik, pupuk, atau berbagai bahan kimia lain yang dihasilkan dari sumber daya tersebut. Jawaban terbaik berikutnya setelah minyak dan gas adalah biologi, yang dalam jumlah global menghasilkan karbon 100 kali lebih banyak per tahun melalui fotosintesis dibandingkan dengan konsumsi manusia dari minyak.”