Peneliti Daya Mikroprosesor dengan Alga, Cahaya, dan Air

Peneliti di Universitas Cambridge telah mencapai prestasi yang mengesankan dalam bidang mikroprosesor. Tim menggunakan spesies alga yang tersebar luas untuk daya mikroprosesor secara terus menerus selama setahun, dan mereka melakukannya dengan hanya cahaya ambient dan air. Sistem baru ini bisa menjadi metode yang dapat diandalkan dan terbarukan untuk daya perangkat kecil.

Penelitian ini diterbitkan dalam jurnal Energy & Environmental Science.

Daya Sistem Kecil dengan Alga

Sistem ini sebanding dengan ukuran baterai AA, dan terdiri dari jenis alga non-toksik yang dikenal sebagai Synechocystis. Alga ini secara alami mengumpulkan energi dari matahari melalui proses fotosintesis, yang menghasilkan arus listrik kecil yang berinteraksi dengan elektroda aluminium. Ini memungkinkan alga untuk daya mikroprosesor.

Sistem ini dibangun dari bahan yang murah dan sebagian besar dapat didaur ulang, yang berarti dapat direplikasi ratusan ribu kali dan daya banyak perangkat kecil dalam Internet of Things (IoT). Menurut tim, sistem ini dapat digunakan dalam situasi off-grid atau lokasi terpencil, memanfaatkan jumlah daya kecil.

Profesor Christopher Howe dari Departemen Biokimia Universitas Cambridge adalah penulis senior makalah ini.

“Internet of Things yang tumbuh membutuhkan jumlah daya yang semakin banyak, dan kami pikir ini harus datang dari sistem yang dapat menghasilkan energi, bukan hanya menyimpannya seperti baterai,” kata Profesor Howe. “Perangkat fotosintesis kami tidak berhenti seperti baterai karena terus menggunakan cahaya sebagai sumber energi.”

Membangun dan Menguji Sistem

Eksperimen yang dilakukan oleh tim menggunakan perangkat untuk daya mikroprosesor Arm Cortex M0+, yang sering digunakan dalam perangkat IoT. Beroperasi dalam lingkungan domestik dan semi-terbuka di bawah cahaya alami dan fluktuasi suhu, peneliti dapat menghasilkan hasil yang solid setelah enam bulan produksi daya terus menerus.

Dr. Paolo Bombelli dari Departemen Biokimia Universitas Cambridge adalah penulis pertama makalah ini.

“Kami terkesan dengan bagaimana sistem ini bekerja secara konsisten selama waktu yang lama — kami pikir itu mungkin berhenti setelah beberapa minggu, tetapi itu terus berjalan,” kata Dr. Bombelli.

Jenis alga tertentu yang digunakan untuk sistem ini tidak memerlukan pakan karena menciptakan makanan sendiri dalam fotosintesis. Meskipun fotosintesis memerlukan cahaya, perangkat ini dapat menghasilkan daya selama periode kegelapan. Menurut tim, ini mungkin karena alga memproses sebagian makanannya dalam kondisi tanpa cahaya, yang membantu terus menghasilkan arus listrik.

Karena daya triliunan perangkat IoT dengan baterai lithium-ion sangat tidak praktis, dan perangkat fotovoltaik tradisional dibuat menggunakan bahan berbahaya yang merusak lingkungan, pengembangan baru ini dapat memiliki implikasi besar bagi bidang ini.

Penelitian ini adalah kolaborasi antara universitas dan Arm, yang merupakan perusahaan terkemuka dalam desain mikroprosesor. Arm Research bertanggung jawab untuk mengembangkan chip uji Arm Cortex M0+, membangun papan, dan mengatur antarmuka cloud pengumpulan data dalam eksperimen.