Teknologi penyimpanan panas yang lahir dari ide tentang sunburn kini dipandang sebagai salah satu jalan menarik untuk mendekarbonisasi pemanasan. Alih-alih membakar bahan bakar, sistem ini menyimpan energi dalam bentuk molekul yang berubah struktur saat terkena cahaya, lalu melepasnya kembali ketika dipicu.
Di University of California, Santa Barbara, gagasan itu berkembang dari pengamatan Grace Han terhadap cara kulit bereaksi terhadap matahari. Setelah pindah dari Boston ke Southern California, ia menyadari kulitnya mulai perih hanya beberapa jam berada di luar ruangan, dan dari situ ia melihat hubungan yang tak biasa antara kerusakan akibat matahari dan penyimpanan energi.
Dari fotokimia DNA ke ide penyimpanan energi
Saat itu Han sedang membaca fotokimia DNA untuk kesenangan. Ia lalu mengaitkan perubahan bentuk molekul DNA yang terkena sinar matahari dengan persoalan besar yang telah lama dicari para ilmuwan, yakni bagaimana menyimpan energi dalam bentuk murah dan tanpa emisi.
Konsep yang ia hubungkan dikenal sebagai molecular solar thermal, atau Most. Dalam pendekatan ini, molekul dipaksa berubah bentuk untuk menyimpan energi, lalu kembali ke bentuk awal saat diberi pemicu.
Bagi para peneliti, daya tarik utamanya ada pada potensi penyimpanan panas dalam jangka sangat panjang. Sistem seperti ini disebut bisa menahan energi selama berbulan-bulan, bahkan bertahun-tahun, sehingga berbeda dari panas biasa yang cepat hilang.
Han melihat bahwa mekanisme pada kulit yang rusak akibat matahari bekerja mirip. Molekul berubah bentuk dan menjadi versi yang tegang dari bentuk normalnya, lalu proses serupa juga terjadi pada beberapa organisme yang dibantu enzim photolyase untuk memperbaiki molekul yang terkena matahari.
Densitas energi yang menjanjikan
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, jauh lebih tinggi dibandingkan densitas energi baterai lithium-ion yang umum dipakai di ponsel dan mobil listrik.
Han menyebut hasil itu cukup kuat untuk memanaskan “ketel yang sangat kecil” di dalam vial hingga sedikit air mendidih dengan cepat. Para mahasiswanya yang menjalankan eksperimen itu bahkan segera memberi tahu dirinya setelah melihat video prosesnya.
Ukuran molekulnya memang sangat kecil, tetapi kapasitas energi per satuan massanya besar. Itulah alasan pendekatan ini terus menarik perhatian, terutama karena target akhirnya adalah penyimpanan panas yang murah dan bebas emisi.
Masih banyak batasan teknis
Meski hasil awalnya mengesankan, sistem tersebut belum dekat dengan sempurna. Molekul utama dalam rancangan itu membutuhkan cahaya pada panjang gelombang 300 nanometer, yaitu ultraviolet yang sangat keras, sementara sinar matahari hanya memberi jumlah yang sangat sedikit pada wilayah itu 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.
Tantangan lain ada pada bentuk materialnya. Peneliti lain menyoroti bahwa lapisan molekul harus tetap tipis agar cahaya dapat menembus seluruh bagian material, dan Harry Hoster dari University of Duisberg-Essen mengatakan skenario yang sangat optimistis mungkin hanya memungkinkan ketebalan sekitar 5 milimeter.
Hoster juga menilai bentuk cair kemungkinan memerlukan pompa untuk memindahkan material, yang berarti biaya dan kompleksitas bisa bertambah. Karena itu, banyak peneliti kini menggarap versi padat dari teknologi Most.
Aplikasi yang dibidik dan arah riset berikutnya
Griffin dan Han sama-sama melihat potensi penggunaan seperti pelapis jendela transparan. Lapisan itu bisa melepaskan panas untuk mencegah kondensasi atau membantu menghangatkan ruangan.
Fokus besarnya tetap pada pemanasan, sektor yang dikenal 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 menambahkan, sistem semacam ini dapat menyimpan energi dalam jangka panjang, bahkan puluhan tahun. Sebaliknya, panas biasa umumnya hanya bertahan beberapa jam, hari, atau bulan.
Meski begitu, Hoster tetap skeptis bahwa teknologi ini bisa memenuhi seluruh kebutuhan panas di bangunan. Ia menilai teknologi tersebut mungkin lebih cocok untuk menjaga komponen sensitif suhu pada satelit atau pesawat.
Riset ini masih tergolong niche, tetapi minatnya terus bertahan. 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.
-
-
-
-
