Ditulis oleh Agil Lia Saputri .

PENDAHULUAN

Indonesia merupakan salah satu negara dengan jumlah penduduk yang besar dan terus mengalami peningkatan angka kelahiran sebesar 1,17% per tahunnya berdasarkan data Badan Pusat Statistik. Seiring dengan hal tersebut, kebutuhan jumlah penggunaan listrik di Indonesia juga mengalami peningkatan. Berdasarkan laporan Direktur Jendral Energi Baru, Terbarukan dan Konservasi Energi (EBTKE) pada 2022, kebutuhan listrik di Indonesia telah mencapai 1.172 kWh/kapita dan akan terus naik seiring dengan pertumbuhan ekonomi Indonesia yang ditargetkan mencapai 5,3% pada tahun 2023.

Baterai merupakan media yang dapat mengubah energi kimia menjadi energi listrik dengan bahan aktif yang terkandung di dalamnya melalui proses reaksi redoks (Chang, 2004). Jenis baterai yang paling banyak di temukan di pasaran adalah dry-cell battery atau yang disebut juga sel leclanche Baterai yang sudah tidak digunakan memiliki dampak buruk bagi lingkungan. Beberapa senyawa logam berat yang terkandung dalam limbah baterai juga disinyalir dapat membahayakan manusia dan digolongkan sebagai limbah B3 (Bahan Berbahaya dan Beracun) (Purwati & Harjono, 2017). Bio-baterai merupakan suatu alternatif terbaru yang memanfaatkan senyawa organik, seperti karbohidrat, glukosa, asam amino, dan enzim, untuk diubah menjadi energi (Urba dan Anand, 2013). Berdasarkan penelitian Atina (2015), buah-buahan dan sayur-sayuran mengandung sifat kelistrikan yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi alternatif berupa bio-baterai. Prinsip kerja baterai pada umumnya adalah dengan memanfaatkan reaksi redoks untuk dan kandungan ion elektrolit yang terdapat di dalam baterai, seperti MnO2, ZnCl2, NH4Cl, dan karbon (Sumanzaya, T., 2019).

Salah satu tumbuhan potensial yang banyak ditemukan di Indonesia adalah daun kelor (Moringa oleifera). Meskipun demikian, pemanfaatan daun kelor masih terbatas. Padahal, daun kelor memiliki berbagai kandungan mineral yang dapat dimanfaatkan sebagai sel elektrolit (Silalahi, M., 2018). Hasil analisis XRF (X-Ray Fluorescence) oleh Manggara, A.B. Shofi, M. (2018), menunjukkan beberapa kadar unsur ionik yang terkandung dalam daun kelor, antara lain Kalium (264,96 mg), Calsium (603,77 mg), Titanium (1,05 mg), Kromium (1,52 mg), Mangan (2,68), Besi (20,49), Nikel (22,60), Tembaga (7,59), dan Seng (2,87). Kandungan mineral-mineral tersebut berpotensi dapat melakukan transfer elektron dan menghasilkan energi listrik.

Berdasarkan paparan di atas, perlu dilakukan penelitian terhadap daun kelor yang dapat berpotensi sebagai pengganti pasta elektrolit baterai. Pengembangan bio-baterai dapat menjadi inovasi terbaru yang praktis di tengah masyarakat serta menghasilkan alternatif low-cost energy. Selain itu, adanya alternatif bio-baterai ini dapat mengurangi pencemaran lingkungan yang disebabkan oleh zat kimia berbahaya dalam baterai.

.

KONSEP DASAR BIO-BATERAI DAN SEL LECLANCHE

Bio-baterai adalah suatu baterai dengan bahan alam organik sehingga lebih ramah lingkungan jika dibandingkan dengan baterai konvensional yang mengandung bahan kimia berbahaya. Konstruksi bio-baterai dapat dilakukan dengan menggunakan empat komponen seperti anoda, katoda, elektrolit, dan pemisah (separator). Keempat komponen ini dilapisi satu sama lain sehingga mereka menumpuk bersama. Mirip dengan baterai lain, dalam baterai ini, anoda bermuatan negatif dan katoda bermuatan positif.

.

Gambar 1. Konstruksi Bio-baterai

Buah-buahan dan sayur-sayuran mengandung sifat kelistrikan, sehingga dapat dimanfaatkan sebagai pasta untuk sumber energi alternatif atau energi baru yang berupa bio-baterai sebagai pengganti baterai konvensional (Tanjung A., 2021).

  Pada sel Leclanche biasa disebut sebagai sel kering, reaksi oksidasi terjadi pada logam seng dan reaksi reduksi terjadi pada karbon yang inert. Elektrolitnya adalah pasta yang basah terdiri dari MnO2, ZnCl2, NHCl, dan karbon hitam. Disebut sel kering karena dalam sel tidak terdapat cairan yang bebas. Reaksi yang terjadi pada sel Leclanche dapat ditulis seperti berikut:

Anode   : Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e-

Katode   : 2MnO2(s) + 2NH4+(aq) + 2e- → Mn2O3(s) + 2NH3(aq) + H2O(l)

Zn(s) + 2MnO2(s) + 2NH4+(aq) → Zn2+(aq) + Mn2O3(s) + 2NH3(aq) + H2O(l)

.

MANFAAT DAN POTENSI DAUN KELOR

Daun kelor dapat digunakan sebagai alternatif bio-baterai karena kandungan senyawa di dalamnya, seperti asam amino esensial, vitamin C, serta mineral seperti Fe, Mg, dan Zn, yang dapat berfungsi sebagai sumber energi sel. Dalam kondisi tertentu, bahan-bahan kimia tersebut dapat bertindak sebagai elektrolit. Selain mengandung asam, daun kelor juga mengandung air. Jika terdapat dua logam berbeda pada limbah ini, perbedaan potensial antara logam dan air akan muncul yang menghasilkan perbedaan potensial elektroda sehingga menghasilkan arus listrik (Aznury et al., 2021).

Bio-baterai daun kelor dapat menjadi alternatif pengganti baterai konvensional karena terbuat dari bahan alami, sehingga lebih ramah lingkungan. Penggunaan daun kelor sebagai sumber energi alternatif untuk pembuatan bio-baterai berbahan alami yang ramah lingkungan merupakan inovasi baru yang dapat membantu masyarakat memahami manfaat tumbuhan sekitar, khususnya daun kelor yang dapat digunakan untuk mendukung kehidupan manusia. Inovasi ini juga berpotensi besar dalam mengurangi pencemaran lingkungan yang disebabkan oleh bahan kimia dalam baterai konvensional. (Mulyanti et al., 2022).

.

PROSES PEMBUATAN PASTA ELEKTROLIT DAUN KELOR

Preparasi Sampel

Bahan baku yang digunakan pada proses pembuatan bio-baterai adalah daun kelor. Langkah pertama pada percobaan ini yaitu memisahkan daun kelor dari tangkainya kemudian dicuci bersih. Daun kelor yang telah dicuci bersih didiamkan terlebih dahulu hingga sedikit mengering, kemudian ditumbuk hingga halus sampai berbentuk pasta. Penumbukan daun kelor menjadi pasta berfungsi agar kandungan asam pada daun kelor ini dapat bereaksi dan dapat menghantarkan arus listrik.

Pengeluaran Serbuk Karbon

Pada tahap ini dilakukan pengelupasan baterai dari kulit terluar menggunakan pisau dan tang untuk mengeluarkan serbuk karbon yang terdapat di dalam baterai. Setelah melepas kulit luar baterai, tahap selanjutnya yaitu pengeluaran serbuk karbon. Sebelum mengeluarkan serbuk karbon, ujung baterai dibuka terlebih dahulu untuk memisahkan tutup yang terhubung dengan batang elektroda dari badan baterai yang mengandung karbon. Pengeluaran karbon dilakukan untuk membersihkan batu baterai, sehingga nantinya dapat diisi kembali dengan pasta elektrolit dari daun kelor yang telah diolah (Nurhaliza et al., 2023). Cara membersihkan baterai dari karbonnya yaitu dengan mengerik dinding bagian dalam baterai menggunakan lidi hingga seluruh karbon keluar. Setelah baterai bersih dari serbuk karbon yang ada di dalamnya, maka selanjutnya yaitu mengisi baterai dengan pasta elektrolit dari daun kelor. Pada proses pengeluaran serbuk karbon terdapat hal yang harus diperhatikan yaitu logam karbon yang terdapat di tengah baterai tidak boleh sampai terlepas dan rusak karena jika terlepas atau rusak baterai tidak dapat digunakan (Fahmi et al., 2020).

Pengisian Baterai

Ekstrak daun kelor yang telah halus kemudian dimasukkan pada baterai yang telah dibersihkan dari karbonnya. Pengisian baterai dilakukan secara merata pada bagian dalam baterai agar tidak terdapat ruang kosong. Pada pengisian baterai penulis menggunakan 4 perbandingan formula antara pasta daun kelor dengan serbuk karbon yaitu formula 1 berisi full pasta daun kelor, formula 2 berisi 50% pasta daun kelor dan 50% serbuk karbon, formula 3 berisi 70% serbuk karbon dan 30% pasta daun kelor, formula 4 berisi 30% serbuk karbon dan 70% pasta daun kelor, hal ini bertujuan untuk menganalisis tegangan yang dihasilkan pada masing-masing formula yang terdapat batu baterai.

Persiapan Rangkaian Pengujian

Setelah baterai terisi penuh dengan pasta elektrolit dari daun kelor dan ditutup rapat pada setiap ujungnya, selanjutnya yaitu dilakukan pengujian dengan mengukur tegangan baterai yang telah dibuat. Pengujian tegangan pada bio-baterai dapat dilakukan dengan menghubungkan secara langsung voltmeter dengan sumber tegangan. Proses pengukuran tegangan baterai dilakukan menggunakan multitester.

.

KEUNGGULAN BIO-BATERAI DAUN KELOR

Daun kelor mempunyai beberapa keunggulan seperti banyak tumbuh di lingkungan sekitar dan memiliki kandungan senyawa metabolit sekunder seperti flavonoid. Flavonoid merupakan senyawa pereduksi yang baik serta mengandung sistem aromatis yang terkonjugasi sehingga dapat digunakan sebagai bahan aktif dalam piranti semikonduktor (Nurannisa et al., 2021).

Keunggulan utama bio-baterai adalah penggunaan bahan organik yang ramah lingkungan dan tidak mengandung bahan kimia berbahaya sehingga menjadikannya relatif ekonomis. Selain itu, bio-baterai lebih ramah lingkungan dibandingkan dengan baterai sel kering karena tidak mengandung logam berat seperti merkuri, timbal, kadmium, dan nikel, yang sulit diuraikan oleh mikroba dan sangat berbahaya (Yuwenda L., 2024).

.

KESIMPULAN

Berdasarkan kajian di atas maka dapat disimpulkan bahwa bio-baterai daun kelor dapat dijadikan sebagai smart building management system sebagai pengganti baterai konvensional untuk meningkatkan efisiensi energi di sekitar. Dengan pengembangan yang lebih lanjut, bukan tidak mungkin bahwa elektrolit dari daun kelor dapat menjadi sumber energi alternatif (bio-baterai) menggantikan baterai konvensional yang dapat dipakai masyarakat.

.

DAFTAR PUSTAKA

Atina. (2015). Tegangan dan Kuat Arus Listrik dari Sifat Asam Buah. Jurnal MIPA Universitas PGRI Palembang. Vol. 12, No. 2, Hal. 28-42

Aznury, M., Maulidi, M. D., & Yuliati, S. (2021). Analisa Perubahan Waktu terhadap Kualitas Hasil Pengeringan Daun Kelor (Moringa oleifera) menggunakan Photovoltaic Tray Dryer. JUSTE (Journal of Science and Technology), 1(2), 175– 181.

Chang, R. (2004). Kimia Dasar Jilid II Edisi Ketiga. Jakarta: Erlangga.

Fahmi Salafa, Latiful Hayat, A. M. (2020). Analisis Kulit Buah Jeruk (Citrus Sinensis) Sebagai Bahan Pembuatan Elektrolit Pada Bio-Baterai. Jurnal Riset Rekayasa Elektro, 2(No. 1), 1–9.

Manggara, A.B. Shofi, M. (2018). Analisis Kandungan Mineral Daun Kelor (Moringa oleifera Lamk.) Menggunakan Spektrometer XRF (X-Ray Fluorescence). Akta Kimindo. 3(1):104-111.

Mulyanti, S., Pratiwi, R., & Mardliyah, A. (2021). Orbital : Jurnal Pendidikan Kimia. 5(1), 1–12.

Nurhaliza, Ety Jumiati, R. S. (2023). Pengaruh Variasi Massa Pasta Karbon Biji Labu Kuning Terhadap Tegangan, Arus dan Daya Listrik Pada Baterai Bekas Pakai 1,5 V. Jurnal Ikatan Alumni Fisika Universitas Negeri Medan, 4632(06), 2023.

Purwati & Harjono. (2017). Analisis Pemanfaatan Limbah Kulit Pisang Sebagai Energi Alternatif Pada Baterai Teknik Mesin. Politeknik Negeri Semarang.

Silalahi, M. (2020). Pemanfaatan Daun Kelor (Moringa oleifera Lam) sebagai Bahan Obat Tradisional dan Bahan Pangan. Majalah Sainstekes. 7(2):107-116.

Sumanzaya, Tri. (2019). Analisis Karakteristik Elektrik Onggok Singkong Sebagai Pasta Bio-Baterai. Skripsi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Universitas Lampung.

Tanjung, A. F. (2021). Pengaruh Variasi Elektroda Terhadap Kelistrikan Bio-baterai Berbahan Dasar Sari Buah Tomat (Solanum lycopersicum) (Doctoral dissertation, Universitas Islam Negeri Sumatera Utara).

Urba, Z.S., & Anand, K.P. (2013). Future Bio Battery. International Journal of Research in Rekayasa dan Teknologi, e-ISSN: 2319-1163.

Yuwenda, L. (2024). Pembuatan Bio-Baterai Berbasis Ampas Tahu Dan Sari Buah Nanas Sebagai Inovasi Energi Ramah Lingkungan (Doctoral dissertation, Universitas PGRI Palembang).

.