Paparan sinar matahari yang biasa dianggap merusak justru membantu membuka jalan bagi cara baru menyimpan energi. Seorang profesor kimia di University of California, Santa Barbara, menemukan bahwa kerusakan molekul DNA akibat sunburn bisa memberi petunjuk untuk merancang sistem penyimpanan energi yang murah dan tanpa emisi.
Grace Han pertama kali menyadari hal itu setelah pindah dari Boston ke Southern California dan merasakan kulitnya mulai perih hanya beberapa jam di luar ruangan. Saat itu, ia sedang membaca soal fotokimia DNA untuk kesenangan, lalu menghubungkan perubahan bentuk molekul DNA yang terpapar matahari dengan masalah penyimpanan energi yang sudah lama dicari para ilmuwan.
Dari sunburn ke penyimpanan energi
Selama puluhan tahun, peneliti mencari molekul yang bisa dipaksa berubah bentuk untuk menyimpan energi, lalu kembali ke bentuk awal saat diberi pemicu. Konsep ini dikenal sebagai molecular solar thermal atau Most, dan dinilai berpotensi sangat murah serta bebas emisi untuk memasok panas.
Sistem seperti ini bisa menyimpan energi selama berbulan-bulan, bahkan bertahun-tahun. Han melihat bahwa molekul yang rusak karena sinar matahari pada kulit bekerja dengan cara yang mirip, karena bentuknya berubah dan menjadi versi yang tegang dari bentuk normalnya.
Meniru mekanisme alam
Kunci riset ini ada pada cara mengaktifkan perubahan bentuk itu secara halus dan berulang. Han mengatakan alam sudah menyempurnakan proses tersebut selama jutaan tahun pada organisme tertentu yang mampu memperbaiki molekul yang berubah akibat matahari dengan bantuan enzim photolyase.
Bagi Han, sifat itu membuat molekul tersebut sangat menarik sebagai kandidat penyimpanan energi. Molekul itu sangat kecil, tetapi mampu menyimpan energi dalam jumlah besar per satuan massa.
Hasil yang paling menjanjikan sejauh ini
Dalam makalah yang terbit pada Februari, Han dan rekan-rekannya melaporkan sistem penyimpanan energi Most yang sejauh ini dianggap paling menjanjikan dari sisi densitas energi. Sistem itu mencapai 1,65 megajoule per kilogram, lebih tinggi secara signifikan dibandingkan densitas energi baterai lithium-ion yang kini paling umum dipakai di ponsel dan mobil listrik.
Han mengatakan sistem itu bahkan cukup kuat untuk memanaskan “ketel yang sangat kecil” di dalam vial hingga sedikit air mendidih dengan cepat. Para mahasiswanya yang menjalankan eksperimen itu segera memberi tahu dirinya setelah melihat video prosesnya.
Masih ada batas besar
Meski hasilnya menarik, sistem tersebut belum sempurna. Molekul utama dalam rancangan itu membutuhkan cahaya pada panjang gelombang 300 nanometer, yaitu ultraviolet yang sangat keras, dan jumlahnya dari matahari sangat sedikit menurut John Griffin dari Lancaster University.
Pemicu untuk mengembalikan bentuk molekul dan melepaskan energinya juga masih memakai asam klorida. Han mengakui bahan itu sangat korosif dan harus dinetralkan setelah digunakan, sehingga belum menjadi pilihan ideal.
Han berharap sistem ini bisa dibuat lebih responsif terhadap cahaya alami dan melepaskan energi tanpa bahan kimia beracun. Para peneliti lain juga melihat tantangan praktis, termasuk kebutuhan agar lapisan molekul tetap tipis supaya cahaya bisa menembus seluruh bagian material.
Arah pengembangan berikutnya
Harry Hoster dari University of Duisberg-Essen mengatakan bahwa dalam skenario yang sangat optimistis, material itu mungkin hanya bisa dibuat setebal sekitar 5 milimeter. Ia juga menyoroti bahwa bentuk cair kemungkinan memerlukan pompa untuk memindahkan material, yang menambah biaya dan kompleksitas.
Karena itu, sejumlah peneliti kini menggarap versi padat dari teknologi Most. Griffin dan Han sama-sama melihat potensi aplikasi seperti pelapis jendela transparan, yang bisa melepaskan panas untuk mencegah kondensasi atau membantu menghangatkan ruangan.
Potensi untuk panas, bukan listrik
Target utama riset ini adalah mendekarbonisasi pemanasan, sektor yang terkenal sulit dialihkan dari fosil. Moth-Poulsen menekankan bahwa Most bekerja tanpa membakar apa pun, dan juga bisa tersedia di mana saja di Bumi, tidak seperti bahan bakar fosil yang terkonsentrasi di wilayah tertentu.
Ia juga menyebut sistem semacam ini dapat menyimpan energi dalam jangka panjang, bahkan puluhan tahun, sementara panas biasa umumnya hanya bertahan beberapa jam, hari, atau bulan. Hoster tetap skeptis bahwa teknologi ini bisa memenuhi semua kebutuhan panas di bangunan, tetapi ia menilai teknologi ini bisa berguna untuk menjaga komponen sensitif suhu pada satelit atau pesawat.
Riset ini masih tergolong niche. Griffin mengenang sebuah konferensi Most tahun lalu yang hanya dihadiri sekitar 70 orang, jumlah yang menurutnya nyaris mewakili seluruh komunitas global yang meneliti bidang ini.
