Listrik dari Setangkup Sandwich Bayam

"Habiskan sayur bayammu, Nak." Masih ingat nasihat yang selalu diucapkan Ibu ketika kita kecil itu? Tentu saja Ibunda tak akan berkata, "Bayam bisa membuat ototmu kuat dan bisa menghidupkan komputer dan telepon selulermu." Namun, percayalah, nasihat ganjil itu beberapa tahun lagi mungkin akan terasa biasa, setelah peneliti dari Massachusetts Institute of Technology berhasil membuat bayam menjadi pembangkit listrik.

Untuk pertama kalinya dalam sejarah, para ahli biologi molekuler itu berhasil membuat tiruan proses fotosintesis pada tumbuhan, yakni mengubah sinar matahari menjadi energi. Energi ini kelak bisa dimanfaatkan untuk menjadi sumber listrik bagi laptop, personal digital assistant (PDA), atau telepon seluler.

Temuan ini boleh dibilang fenomenal. Sejak berpuluh tahun lalu, para ilmuwan memahami bagaimana proses fotosintesis?sebuah proses yang mirip dengan proses makan bagi hewan?berlangsung. Meski demikian, mereka selalu gagal membuat tiruan proses itu.

Acara "makan" pada tumbuhan dimulai dengan akar mengisap air dan menyalurkannya ke daun. Lalu air itu dibumbui dengan karbon dioksida yang disedot oleh daun. Selanjutnya, sejumput sinar matahari akan membuat protein zat hijau daun (klorofil) bereaksi, sehingga lahirlah energi.

Para ilmuwan kemudian mencoba meniru proses fotosintesis dengan membuat sel surya, yang bisa mengubah sinar matahari menjadi listrik. Sayang, tiruan ini jauh dari mirip karena sel surya menggunakan bahan logam, bukan bahan organik atau bahan dari makhluk hidup.

Beberapa kali para ahli rekayasa biologi molekuler mencoba meniru fotosintesis dengan menggabungkan sel organik dengan peranti elektronik. Hasilnya pun tetap gagal. Dulu, orang berjuang untuk mengisolasi protein fotosintesis yang dapat menangkap energi matahari, tapi selalu saja protein ini mati muda. Para peneliti yang puyeng setengah mati mencoba mencari akal dengan menyuntikkan air dan garam untuk menjaga protein tetap hidup. Memang sempat sukses. Tapi yang jebol adalah elektroniknya karena terkena air garam.

Dilema membuat hidup protein dan menjaga komponen elektroniknya tetap "nyala" inilah yang kemudian dapat diatasi oleh Shuguang Zhang, Associate Director Massachusetts Institute of Technology (MIT). Dia membubuhkan detergen khusus untuk protein sehingga melindungi protein itu agar tetap hidup, setidaknya sampai tiga pekan. "Menstabilkan protein, itulah biang soalnya," kata Zhang, yang berkolaborasi dengan para peneliti dari MIT, University of Tennessee, Laboratorium Angkatan Laut Amerika Serikat, serta sejumlah pakar nanoteknologi dan pakar biologi, "Detergen ini bahan luar biasa sehingga bisa membuat protein tetap hidup."

Mengapa bayam? Sebetulnya sayuran hijau lain bisa saja digunakan. Tapi para peneliti punya dalil sendiri mengapa mereka memilih bayam, mengikuti tokoh kartun Popeye. "Ini murah dan mudah didapatkan di supermarket," kata pakar rekayasa biomedis ini.

Untuk membikin sel surya dari bayam, Zhang menanam khusus bayam-bayam itu. Tanaman ijo royo-royo itu kemudian dipanen proteinnya. Protein yang biasanya menjalankan "mesin" fotosintesis inilah yang digunakan untuk bahan dasar sel surya.

Selembar lapisan protein ini kemudian di bagian atasnya ditutup dengan zat penghantar listrik dan dilindungi lapisan kaca (lihat Mereka-Reka Fotosintesis Buatan). Sedangkan di lapisan tengah, sebagai "mesinnya", lapisan protein bayam itu dilekatkan pada semikonduktor organik. Ini adalah lapisan yang terbuat dari peptida sintetis. Susunan peptida seperti protein, yakni sama-sama terdiri atas rangkaian asam amino, hanya ukurannya lebih kecil dari protein. Di tubuh, peptida antara lain bertugas menjaga agar dinding sel bisa menahan cairan sel agar tak ngocor keluar.

Dalam penelitian Zhang, peptida sintetis berfungsi serupa, yakni melindungi sekaligus mengemong protein fotosintesis?dengan air garam yang mengelilinginya?agar tetap hidup dan berfungsi normal, meski tak berada di daun bayam betulan. Semikonduktor organik ini juga melindungi protein dari kejutan listrik yang mengalir ke lapisan paling bawah, yakni logam.

Susunan model sandwich itulah yang berfungsi seperti sel surya, yakni mengubah sinar matahari menjadi energi listrik. Satu sel saja tentu tak akan membuat Anda tersetrum karena energi listrik yang dihasilkannya kelewat lemah. Tapi jutaan sel "roti lapis" seperti itu akan cukup untuk menyalakan sebuah komputer jinjing atau telepon seluler. "Mirip sebuah koin uang," ujar Zhang, "Satu penny mungkin tak ada artinya, tapi satu juta penny adalah uang yang banyak."

Temuan ini untuk sementara memang belum bisa langsung diterapkan. Namun Zhang yakin teknologi ala Popeye ini akan bermanfaat untuk membuat peranti elektronik yang jauh lebih ringan ketimbang yang sekarang beredar. Soalnya, dengan sel surya dari bayam, PDA, laptop, telepon seluler, dan arloji kelak tak memerlukan lagi baterai. "Tak ada lagi bahan buangan dan ini akan ramah lingkungan," kata Marc Baldo, asisten profesor di MIT bidang komputer dan rekayasa kelistrikan.

Untuk tahap awal, tutur Marc Baldo, kemungkinan besar sel matahari dari bayam ini akan digunakan untuk mengisi ulang peranti elektronik yang memakai baterai.

Untuk negeri yang hampir sepanjang tahun selalu bermandikan sinar matahari seperti Indonesia, temuan ini jelas tak akan sia-sia. Maklum, Indonesia saat ini baru memakai satu persen energi yang bisa diperbarui?seperti energi matahari, angin, dan air. Sisanya masih memakai energi yang tak bisa diperbarui, seperti bahan bakar minyak dan gas. Nah, sel surya bayam bisa menjadi solusi penawar krisis energi yang menurut majalah The Economist?dalam salah satu edisinya yang menerbitkan suplemen khusus tentang Indonesia beberapa waktu lalu?bakal datang ke Indonesia pada 2010, saat cadangan minyak sudah habis.

Burhan Sholihin (Nature, AP)

Mereka-reka Fotosintesis Buatan

Sudah puluhan tahun para ahli biologi memahami bagaimana sebuah tumbuhan "makan", yakni dengan fotosintesis. Dengan bantuan zat protein hijau daun (klorofil), tumbuhan mengubah sinar matahari menjadi energi. Namun baru kali ini ilmuwan bisa membuat tiruannya.

Bayam, pembangkit energi surya.

Daun bayam ditumbuhkan secara khusus, dipanen, untuk mendapatkan protein fotosintesis yang murni. Protein inilah yang digunakan untuk sel surya.

Protein dilekatkan di peptida sintetis, sehingga tetap hidup dan menjalankan fungsi fotosintesis.

Protein menyerap sinar dan menyalurkan elektron melalui semikonduktor ke elektroda perak. Inilah yang menghasilkan energi listrik.