Baterai BioProbiotik yang Dapat Larut untuk Penggunaan Sementara

A team of engineers led by a Professor from Binghamton University unveiled a new type of battery that can self-dispose. The dissolvable batteries break down into non-harmful materials, making them ideal for use in medical, environmental, and security applications. Here’s how the disposable batteries’ proof of concept could reshape the market and usher in a new era of safe, effective, self-disposing energy solutions.

E-Waste: Tantangan Lingkungan

E-waste tetap menjadi masalah serius. Istilah ini merujuk pada perangkat elektronik dan peralatan yang dibuang. Barang‑barang ini sering mengandung material yang dapat didaur ulang dan komponen lain yang dapat terurai serta melarut ke lingkungan jika tidak dibuang dengan benar. Sayangnya, persentase besar e-waste dibuang bersama sampah rumah tangga, sehingga materialnya berakhir di tempat pembuangan akhir.

Baterai merupakan salah satu kontributor utama e-waste. Penyebabnya antara lain baterai menjadi usang lebih cepat dibandingkan komponen lain, seperti layar. Sayangnya, sekitar 95% komponen baterai dapat didaur ulang, namun kebanyakan tidak dimanfaatkan karena baterai dibuang bersama sampah biasa. Selain itu, limbah baterai berbahaya karena mengandung logam berat dan zat beracun lain yang dapat mencemari lingkungan sekitar.

Elektronik Hijau: Desain Biosafe, Larut dalam Air

Menyadari kebutuhan untuk memulai siklus daur ulang lebih awal dalam siklus hidup produk, insinyur telah mulai menciptakan elektronik berkelanjutan. Perangkat ini dirancang untuk terurai secara biosafe seiring waktu atau ketika bersentuhan dengan benda tertentu seperti air. Dengan demikian, elektronik hijau dapat membantu mengurangi polusi dan membuat elektronik kurang berbahaya bagi kesehatan Anda.

Elektronik Sementara vs. Elektronik Bioresorbabel

Ilmu ini telah menemukan tempatnya di bidang medis, di mana ia digunakan untuk membuat implan yang dapat terurai setelah menyelesaikan siklus perawatan mereka. Elektronik bioresorbabel harus dibuat tanpa menggunakan material yang akan meninggalkan residu beracun. Secara mengesankan, insinyur telah mendekati tujuan ini.

Tantangan dalam Teknologi Baterai Bioresorbabel

Baterai terbukti menjadi satu-satunya hambatan teknis untuk mewujudkan elektronik bioabsorbabel. Opsi baterai yang paling banyak digunakan adalah baterai lithium‑ion, yang menimbulkan risiko signifikan seperti runaway termal dan bahan kimia berbahaya.

Pendekatan Mikroba & Bio‑Baterai: Pro dan Kontra

Salah satu area teknologi baterai yang mengalami pertumbuhan signifikan adalah bio‑baterai berbasis mikroba. Perangkat ini memanfaatkan muatan listrik yang dihasilkan oleh aktivitas metabolik mikroba. Mikroba secara alami terdapat di dalam tubuh manusia, pada kulit, dan di usus. Kedua opsi ini telah dimanfaatkan untuk membuat bio‑baterai. Namun, masih ada masalah terkait potensi sitotoksisitas mikroba.

Studi Baterai yang Dapat Larut

Sebuah tim ilmuwan percaya mereka telah mengatasi pembatasan ini dengan studi terbaru mereka Dissolvable Probiotic-Powered By Batteries: A Safe and Biocompatible Energy Solution for Transient Applications yang dipublikasikan dalam jurnal Small. Makalah tersebut membahas biobaterai sementara yang ditenagai oleh probiotik komersial yang memprioritaskan biosafety dan biokompatibilitas. Saat terlarut, baterai ini melepaskan mikroba menguntungkan alih-alih bahan kimia berbahaya.

Komponen Kunci Biobaterai Probiotik

Baterai yang ditenagai probiotik menggunakan empat komponen untuk memberikan daya yang kontinu dan dapat diandalkan. Bagian pertama adalah anoda. Permukaan anoda berpori dan dilapisi katalis untuk memungkinkan bakteri menempel lebih mudah. Langkah ini penting untuk meningkatkan kemampuan elektrogenik mikroorganisme.

Sumber – Binghamton University

Reservoir

Reservoir adalah komponen selanjutnya dalam persamaan. Tujuan utamanya adalah menampung umpan mikroba. Menariknya, tim menemukan langkah ini sebagai salah satu yang paling sulit. Mereka memutuskan untuk meningkatkan campuran bakteri penghasil listrik guna memperbaiki perilaku elektrokatalitik.

Campuran Strain Probiotik yang Dioptimalkan

Tim melakukan riset ekstensif terhadap campuran probiotik yang digunakan. Mereka memanfaatkan teknik analitis dan eksperimental untuk meninjau serta memberi peringkat sifat elektrogenik campuran tersebut. Perlu dicatat, semua material yang digunakan tersedia secara komersial.

Setelah melakukan pengujian, tim menentukan 15 strain yang menjadi campuran ideal. Campuran tersebut terutama terdiri dari genus Pediococcus pentosaceus, Lactobacillus, Bifidobacterium, Streptococcus thermophilus, Propionibacterium freudenreichii, dan Saccharomyces boulardii. Secara khusus, saat campuran terlarut, ia menghasilkan listrik seiring probiotik dilepaskan.

Fungsionalitas Membran Pertukaran Ion

Elektroda yang digambar dengan pensil berfungsi sebagai media pertukaran. Permukaan ini memfasilitasi pertukaran ion dengan mengikat dan melepaskan ion melalui matriks tak larut. Proses ini juga digunakan dalam pemurnian air dan penghilangan kontaminan.

Desain Katoda Biru Prusia

Sebuah katoda Biru Prusia yang mengandung katalis telah dibuat. Perangkat ini dirancang dengan permukaan elektroda yang mendukung pertumbuhan bakteri yang subur menggunakan polimer dan nanopartikel. Terminal bermuatan negatif ini menerima aliran arus melalui batas lilin cetak dan membran.

Lapisan Polimer yang Dapat Larut Dipicu pH

Seluruh perangkat dilapisi dengan kertas yang dapat larut dan pH‑reaktif. Ketika bersentuhan dengan lingkungan asam, lapisan tersebut mulai melarut. Pelapisan ini larut secara perlahan untuk memastikan perangkat dapat melepaskan energinya secara terencana dan dapat diprediksi. Pendekatan ini membantu meningkatkan output tegangan dan durasi.

Dengan membungkus substrat kertas yang larut dalam air, pelepasan listrik dapat diatur waktunya. Membran sensitif pH memastikan integritas struktural serta kinerja daya yang optimal.

Baterai yang Dapat Larut – Cara Kerjanya

Cara baterai menghasilkan listrik adalah dengan memanfaatkan metabolisme bio‑katalis mikroba. Interaksi tersebut menciptakan reaksi redoks yang menghasilkan elektron dan proton. Arus kemudian dialirkan melalui rangkaian eksternal. Proton bergerak melintasi membran pertukaran ion, yang mengantarkannya ke katoda. Langkah akhir ini menyatukan kembali proton dengan elektron, membentuk rangkaian lengkap.

Desain & Pengujian Saluran Mikrofluida

Untuk menguji teori mereka, insinyur membuat enam desain saluran mikrofluida. Setiap desain diuji untuk merekam parameternya. Pengujian mencakup pemantauan tegangan sirkuit terbuka (OCV) selama proses pelarutan. Langkah ini memungkinkan insinyur memperoleh wawasan lebih dalam tentang desain mikrofluida mana yang menghasilkan kinerja terbaik.

Metode Kinerja: Output Daya & Durasi

Hasil pengujian menunjukkan bahwa perangkat dapat beroperasi selama 25 menit. Selain itu, sampel uji menghasilkan output arus yang sesuai dengan setiap nilai resistor. Tim mencatat bahwa dengan memanipulasi panjang perangkat atau membungkusnya dengan polimer sensitif pH, mereka dapat menyesuaikan penyampaian daya.

Dengan metode ini, insinyur tidak dapat memperpanjang penyampaian daya hingga lebih dari 100 menit. Kelompok tersebut mencatat baterai menghasilkan output modul tunggal sebesar 4 µW daya, 47 µA arus, dan tegangan sirkuit terbuka 0,65 V.

Manfaat Baterai Probiotik yang Dapat Larut

Ada daftar panjang manfaat yang dibawa studi ini ke pasar. Pertama, baterai ini dapat tumbuh sendiri. Probiotik diproduksi secara alami dan melimpah. Dengan demikian, mereka membuka pintu bagi baterai berbiaya rendah yang mudah didapat.

Self‑Assembling

Manfaat lain dari baterai probiotik ini adalah kemampuannya untuk merakit sendiri. Tidak diperlukan fasilitas manufaktur mahal untuk memproduksi baterai ini. Mereka dapat merakit sendiri karena perangkat bergantung pada peristiwa alami yang terjadi secara otomatis.

Self‑Repairing

Desain baterai baru ini mampu memperbaiki kerusakan layaknya tubuh manusia yang menyembuhkan diri. Perangkat menggunakan probiotik, yang dapat mengalihkan alur dan membuat saluran baru untuk menyelesaikan tugasnya. Fleksibilitas ini dilengkapi dengan karakteristik pemeliharaan mandiri mereka.

Aplikasi & Garis Waktu Pasar

Berbagai aplikasi untuk teknologi ini dapat membantu merevolusi pasar baterai. Pertama, unit ini sangat cocok untuk penggunaan biomedis atau biorobotik. Perangkat tidak meninggalkan jejak setelah mereka larut. Dengan demikian, mereka menjadi opsi ideal untuk perawatan yang ditanamkan.

Lingkungan

Teknologi ini juga memiliki penggunaan lingkungan. Insinyur dapat membuat sensor yang terbiodegradasi dengan aman setelah selesai digunakan. Barang seperti pelacak badai dan teknologi pemantauan cuaca penting lainnya dapat diintegrasikan dengan dampak lingkungan yang lebih kecil.

Keamanan Perangkat Keras

Aplikasi keamanan merupakan area lain di mana teknologi ini dapat menemukan tempatnya. Anda mungkin pernah melihat konsep ini dalam film Mission: Impossible. Ketika karakter utama, Ethan Hunt, menerima petunjuknya, pita tersebut mengumumkan bahwa ia akan menghancurkan diri sendiri sebelum sepenuhnya larut.

Konsep ini hanyalah satu dari banyak cara teknologi baterai sekali pakai dapat membantu meningkatkan keamanan. Penggunaan sekali pakai perangkat elektronik dan barang sensitif lainnya dapat dihancurkan dengan mudah menggunakan konsep ini, mencegah limbah serta informasi jatuh ke tangan yang tidak diinginkan.

EVs

Penggunaan baterai yang dapat larut pada kendaraan listrik (EV) dapat menjadi cara yang bagus untuk memastikan tempat pembuangan akhir tidak dipenuhi dengan baterai EV. Pasar EV berkembang pesat dengan model baru yang masuk layanan setiap bulan. Dalam banyak kasus, baterai merupakan peningkatan utama pada unit yang lebih baru. Mengintegrasikan baterai biodegradable yang dapat larut merupakan cara cerdas untuk menciptakan lingkungan yang lebih aman.

Eksplorasi Luar Angkasa

Area lain di mana elektronik yang dapat larut dapat bersinar adalah pada satelit. Saat ini ada ribuan satelit yang mengorbit Bumi. Setiap satelit berpotensi menjadi ancaman bagi satelit lain jika terjadi tabrakan. Setiap tabrakan akan menghasilkan ribuan potongan kecil yang berputar di atmosfer, menciptakan dinding puing yang tak tertembus.

Menggunakan elektronik sekali pakai akan menjadi cara cerdas untuk mencegah situasi ini. Satelit yang dirancang untuk larut setelah masa pakainya habis dapat menjadi alternatif aman yang mencegah terbentuknya puing sejak awal.

Garis Waktu Komersialisasi (5–10 Tahun)

Mungkin diperlukan 5–10 tahun sebelum baterai yang dapat larut masuk pasar. Perangkat ini akan digunakan di bidang medis, yang berarti mereka harus menjalani tahun‑tahun uji coba dan pengujian untuk memastikan keamanan mereka. Setelah memperoleh lisensi, ada beberapa aplikasi di mana teknologi ini akan digunakan.

Peneliti Baterai yang Dapat Larut

Studi baterai sekali pakai dipimpin oleh Profesor Seokheun “Sean” Choi dari Universitas Binghamton. Makalah tersebut juga mencantumkan Maedeh Mohammadifar sebagai penulis kontributor. Perlu dicatat, Chol telah bekerja pada elektronik sekali pakai selama beberapa dekade. Proyek terbarunya, papertronic sekali pakai, membantu menginspirasi usaha terbarunya.

Arah Masa Depan Baterai Probiotik

Ketika ditanya tentang rencana penelitian mereka, insinyur menyatakan bahwa mereka ingin menghabiskan lebih banyak waktu mempelajari probiotik untuk menemukan mana yang terbaik dan mengapa. Insinyur percaya bahwa mereka dapat menentukan probiotik mana yang memiliki gen elektronik tambahan dan bagaimana memanfaatkan gen tersebut untuk menciptakan kinerja yang lebih baik.

Investasi di Industri Baterai

Sektor baterai adalah pasar yang bergerak cepat dengan banyak pesaing yang bersaing untuk meraih gelar teratas. Seiring EV dan perangkat berbasis baterai lainnya menjadi norma, keinginan akan baterai yang lebih mampu dan lebih aman meningkat. Berikut satu perusahaan yang terus mendorong inovasi dan membantu membuat baterai masa kini lebih aman daripada sebelumnya.

Microvast

Microvast (MVST ) didirikan pada tahun 2006 oleh Yang Wu. Produsen baterai berbasis Texas ini telah memperoleh reputasi untuk inovasi dan kualitas selama hampir dua dekade operasinya. Saat ini, perusahaan tersebut menjadi pemasok terkemuka komponen baterai Li‑Ion dan alternatifnya.

Microvast memiliki operasi di Amerika Serikat, China, dan Jerman serta telah menerima banyak penghargaan atas inovasinya. Pada tahun 2013, perusahaan menerima Penghargaan Pemasok Baterai Li‑ion Terdepan. Tahun yang sama, perusahaan berhasil membuka stasiun pengisian cepat EV pertama. Pada tahun 2019, sistem baterai berenergi tinggi dan aman mereka memenangkan Penghargaan R&D 100.

Hari ini, Microvast menjadi pemimpin dalam inovasi baterai. Perusahaan bekerja khususnya dengan LTO (Lithium Titanate Oxide) dan alternatif Li‑Ion lainnya. Desain baterai baru ini menyediakan pengisian ultra‑cepat, siklus hidup ultra‑panjang, dan mematuhi standar keselamatan tertinggi.

Berita & Perkembangan Saham Microvast (MVST) Terbaru

Mengapa Baterai yang Dapat Larut Menjadi Pengubah Permainan

Gagasan tentang baterai yang dapat larut mungkin terdengar seperti fiksi ilmiah, tetapi bukti konsep membuktikan sebaliknya. Teknologi ini akan membantu profesional medis menciptakan implan yang lebih maju dan berguna, penjelajah luar angkasa menjelajah lebih jauh serta membuang limbah secara aman, dan membantu mengurangi dampak e‑waste secara global. Karena alasan‑alasan ini, baterai yang dapat larut dapat dianggap sebagai tonggak penting.

Learn about other cool Energy Tech Now.

Studies Referenced:

^{1. M. Rezaie, M. Mohammadifar, S. Choi, Baterai BioProbiotik yang Dapat Larut: Solusi Energi Aman dan Biokompatibel untuk Aplikasi Sementara. Small 2025, 21, 2502633. https://doi.org/10.1002/smll.202502633}