Di tengah meningkatnya kekhawatiran tentang pemanasan global, dunia terus mencari sumber energi terbarukan yang efisien dan ramah lingkungan. Salah satu energi yang kurang dikenal tetapi menjanjikan adalah energi gradien salinitas (SG energy), energi yang dilepaskan saat air dengan kadar garam berbeda bercampur. Sumber energi ini melimpah di alam, seperti di muara sungai atau hasil dari proses desalinasi.
Untuk memanfaatkan energi ini, para ilmuwan telah mengembangkan berbagai teknologi, seperti pressure-retarded osmosis (PRO), reverse electrodialysis (RED), dan capacitive mixing (CapMix). Namun, ada metode lain yang semakin menarik perhatian, yaitu concentration flow cells (CFCs), yang menggabungkan mekanisme RED dan CapMix sehingga mampu menghasilkan daya lebih tinggi.
Material Baru yang Efisien dan Murah: MnOx/Biochar
Dalam suatu penelitian, para ilmuwan mengembangkan elektroda berbasis MnOx/biochar, material yang dibuat dari sekam padi yang direndam dalam larutan kalium permanganat (KMnO4) dan dipanaskan dalam atmosfer nitrogen. Hasilnya, elektroda ini memiliki daya tahan tinggi, biaya rendah, dan ramah lingkungan.
Ketika digunakan dalam CFC, elektroda MnOx/biochar mampu menghasilkan daya hingga 5,67 W/m², jauh lebih tinggi dibandingkan elektroda berbasis MnO₂ sebelumnya (4 W/m²) atau CapMix (0,2 W/m²). Selain itu, elektroda ini tetap stabil setelah 500 siklus penggunaan.
Bagaimana MnOx/Biochar Bekerja?
Rahasia performa luar biasa material ini terletak pada:
✔ Luas permukaan besar → Meningkatkan area kontak dengan larutan, mempercepat transfer ion.
✔ Struktur pori yang optimal → Mempermudah pergerakan ion-ion dalam elektrolit.
✔ Kapasitansi tinggi → Memungkinkan penyimpanan dan pelepasan muatan listrik yang lebih efisien.
Dibandingkan material lain, elektroda MnOx/biochar memiliki resistansi yang lebih rendah (hanya 0,55 Ω), yang berarti arus listrik dapat mengalir lebih cepat, meningkatkan efisiensi energi.
Pengaruh Ion Lain dalam Air Laut
Ketika larutan garam murni (NaCl) diganti sebagian dengan ion lain seperti K+, Mg2+, Ca2+, dan SO4²⁻, terjadi penurunan daya antara 2,3% hingga 40,1%, dengan ion Ca²⁺ dan Mg²⁺ memberi dampak paling negatif. Ini berarti, jika ingin menggunakan air laut atau air limbah nyata, diperlukan pretreatment untuk menyaring ion-ion yang mengganggu.
Dengan daya tinggi, stabilitas jangka panjang, serta bahan baku yang murah dan berlimpah, elektroda MnOx/biochar menawarkan solusi inovatif untuk pemanenan energi gradien salinitas. Teknologi ini membuka peluang baru dalam pemanfaatan energi terbarukan, terutama dalam mengubah limbah organik menjadi sumber daya berharga bagi masa depan yang lebih hijau.