Bagaimana panas yang terbuang dari tubuh kita dapat menghasilkan energi ramah lingkungan

Jika Anda pernah melihat diri Anda sendiri melalui kamera pencitraan termal, Anda akan tahu bahwa tubuh Anda menghasilkan banyak panas. Ini sebenarnya adalah produk limbah metabolisme kita. Setiap kaki persegi tubuh manusia mengeluarkan panas setara dengan sekitar 19 pertandingan per jam.

Sayangnya, sebagian besar panas ini hilang begitu saja ke atmosfer. Bukankah lebih bagus jika kita bisa memanfaatkannya untuk menghasilkan energi? Penelitian saya menunjukkan hal ini memang mungkin terjadi. Saya dan kolega saya menemukan cara menangkap dan menyimpan panas tubuh untuk menghasilkan energi, dengan menggunakan bahan ramah lingkungan.

Tujuannya adalah untuk menciptakan perangkat yang dapat menghasilkan dan menyimpan energi, bertindak seperti bank daya bawaan untuk teknologi yang dapat dikenakan. Hal ini memungkinkan perangkat seperti jam tangan pintar, pelacak kebugaran, atau pelacak GPS bekerja lebih lama, atau bahkan tanpa batas waktu, dengan memanfaatkan panas tubuh kita.

Bukan hanya tubuh kita yang menghasilkan limbah panas. Di dunia kita yang berteknologi maju, limbah panas dalam jumlah besar dihasilkan setiap hari, mulai dari mesin kendaraan hingga mesin yang memproduksi barang.

Biasanya, panas ini juga dilepaskan ke atmosfer, sehingga mengakibatkan hilangnya peluang pemulihan energi secara signifikan. Konsep “pemulihan limbah panas” yang muncul berupaya mengatasi inefisiensi ini. Dengan memanfaatkan energi yang terbuang sia-sia ini, industri dapat meningkatkan efisiensi operasionalnya dan berkontribusi terhadap lingkungan yang lebih berkelanjutan.

Efek termoelektrik merupakan fenomena yang dapat membantu mengubah panas menjadi listrik. Ini bekerja dengan membuat perbedaan suhu menghasilkan potensial listrik, ketika elektron mengalir dari sisi panas ke sisi dingin, menghasilkan energi listrik yang dapat digunakan.

Namun bahan termoelektrik konvensional sering kali dibuat dari kadmium, timbal, atau merkuri. Hal ini mempunyai risiko lingkungan dan kesehatan yang membatasi penerapan praktisnya.

Kekuatan kayu

Namun kami menemukan bahwa Anda juga dapat membuat bahan termoelektrik dari kayu – menawarkan alternatif yang lebih aman dan berkelanjutan.

Kayu telah menjadi bagian integral dari peradaban manusia selama berabad-abad, berfungsi sebagai sumber bahan bangunan dan bahan bakar. Kami mengungkap potensi bahan turunan kayu untuk mengubah limbah panas, yang seringkali hilang dalam proses industri, menjadi listrik yang berharga.

Pendekatan ini tidak hanya meningkatkan efisiensi energi, namun juga mendefinisikan kembali cara kita memandang material sehari-hari sebagai komponen penting dari solusi energi berkelanjutan.

Tim kami di Universitas Limerick, bekerja sama dengan Universitas Valencia, telah mengembangkan metode berkelanjutan untuk mengubah limbah panas menjadi listrik menggunakan produk kayu Irlandia, khususnya lignin, yang merupakan produk sampingan dari industri kertas.

Studi kami menunjukkan bahwa membran berbasis lignin, ketika direndam dalam larutan garam, dapat secara efisien mengubah limbah panas bersuhu rendah (di bawah 200°C) menjadi listrik. Perbedaan suhu melintasi membran lignin menyebabkan ion (atom bermuatan) dalam larutan garam bergerak. Ion positif bergerak menuju sisi yang lebih dingin, sedangkan ion negatif bergerak menuju sisi yang lebih hangat. Pemisahan muatan ini menciptakan perbedaan potensial listrik melintasi membran, yang dapat dimanfaatkan sebagai energi listrik.

Karena sekitar 66% panas limbah industri berada dalam kisaran suhu ini, inovasi ini menghadirkan peluang besar bagi solusi energi ramah lingkungan.

Teknologi baru ini berpotensi membawa perubahan besar di banyak bidang. Industri, seperti manufaktur, yang menghasilkan sisa panas dalam jumlah besar, dapat memperoleh manfaat besar dengan mengubah limbah panas tersebut menjadi listrik. Hal ini akan membantu mereka menghemat energi dan mengurangi dampaknya terhadap lingkungan.

Teknologi ini dapat digunakan dalam berbagai situasi, mulai dari menyediakan daya di daerah terpencil hingga memberi daya pada sensor dan perangkat dalam aplikasi sehari-hari. Sifatnya yang ramah lingkungan juga menjadikannya solusi menjanjikan untuk pembangkitan energi berkelanjutan pada bangunan dan infrastruktur.

Masalah dengan penyimpanan

Menangkap energi dari limbah panas hanyalah langkah pertama; menyimpannya secara efektif juga sama pentingnya. Superkapasitor adalah perangkat penyimpanan energi yang dapat mengisi dan mengeluarkan listrik dengan cepat. Hal ini menjadikannya penting untuk aplikasi yang memerlukan penyaluran daya cepat.

Namun, ketergantungan mereka pada bahan karbon yang berasal dari bahan bakar fosil menimbulkan kekhawatiran akan keberlanjutan, sehingga menyoroti perlunya alternatif terbarukan dalam produksinya.

Kelompok penelitian kami telah menemukan bahwa karbon berpori berbasis lignin dapat berfungsi sebagai elektroda dalam superkapasitor untuk penyimpanan energi yang dihasilkan dari pemanenan limbah panas menggunakan membran lignin.

Proses ini memungkinkan membran lignin menangkap dan mengubah limbah panas menjadi energi listrik, sedangkan struktur karbon berpori memfasilitasi pergerakan cepat dan penyimpanan ion. Dengan memberikan alternatif ramah lingkungan yang menghindari bahan kimia berbahaya dan ketergantungan pada bahan bakar fosil, pendekatan ini menawarkan solusi berkelanjutan untuk penyimpanan energi dari limbah panas.

Inovasi dalam teknologi penyimpanan energi ini dapat memberi daya pada segala hal mulai dari barang elektronik konsumen, teknologi yang dapat dikenakan hingga kendaraan listrik.

Muhammad Muddasar, kandidat PhD, Fakultas Teknik, Universitas Limerick

Artikel ini diterbitkan ulang dari The Conversation di bawah lisensi Creative Commons. Baca artikel aslinya.