Paparan sinar matahari yang selama ini identik dengan kerusakan kulit justru memberi petunjuk untuk teknologi penyimpanan energi baru. Di University of California, Santa Barbara, seorang profesor kimia menemukan bahwa kerusakan molekul DNA akibat sunburn bisa menginspirasi sistem penyimpanan energi yang murah dan tanpa emisi.
Temuan itu berangkat dari pengamatan sederhana. Grace Han menyadari kaitannya setelah pindah dari Boston ke Southern California, saat kulitnya mulai perih hanya beberapa jam berada di luar ruangan.
Dari reaksi kulit ke konsep energi
Saat itu, Han sedang membaca fotokimia DNA untuk kesenangan. Ia lalu menghubungkan perubahan bentuk molekul DNA yang terkena matahari dengan persoalan penyimpanan energi yang sudah lama dicari para ilmuwan.
Selama puluhan tahun, peneliti memang memburu 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 pola yang mirip, karena bentuknya berubah dan menjadi versi yang tegang dari bentuk normalnya.
Meniru mekanisme alam
Menurut Han, alam sudah menyempurnakan proses serupa selama jutaan tahun. Sejumlah organisme 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 berukuran sangat kecil, tetapi mampu menyimpan energi dalam jumlah besar per satuan massa.
Dalam makalah yang terbit pada Februari, Han dan rekan-rekannya melaporkan sistem 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 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 jauh dari sempurna
Meski hasilnya menarik, sistem tersebut belum ideal. 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.
Han berharap sistem ini bisa dibuat lebih responsif terhadap cahaya alami dan melepaskan energi tanpa bahan kimia beracun. Peneliti lain juga menyoroti tantangan praktis, termasuk kebutuhan agar lapisan molekul tetap tipis supaya cahaya bisa menembus seluruh bagian material.
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 menilai bentuk cair kemungkinan memerlukan pompa untuk memindahkan material, yang menambah biaya dan kompleksitas.
Arah aplikasi yang dibidik
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.
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.
