Mengubah Polusi Panas Menjadi Energi Listrik
Peneliti dari Northwestern University telah
menemukan suatu material yang dapat memanfaatkan polusi panas yang dihasilkan
dari mesin kalor untuk menghasilkan listrik. Para peneliti tersebut menempatkan nanokristal
garam batu (stronsium tellurida, SrTe) ke dalam timbal
tellurida (PbTe). Material ini telah terbukti dapat mengonversi kalor yang
dihasilkan sistem pembuangan kendaraan (knalpot), mesin-mesin dan alat-alat
industri yang menghasilkan kalor, hingga cahaya matahari dengan efisiensi yang
jauh lebih tinggi dibanding penemuan-penemuan serupa sebelumnya.
Paduan material ini menunjukkan karakteristik
termoelektrik yang cukup tinggi dan dapat mengubah 14% dari polusi kalor
menjadi listrik, tanpa perlu sistem turbin maupun generator. Kimiawan,
fisikawan, dan ilmuwan material dari Northwestern University berkolaborasi
untuk mengembangkan material dengan kemampuan luar biasa ini. Hasil studi
mereka telah dipublikasikan dalam jurnal Nature Chemistry.
“Hal ini telah diketahui selama 100 tahun
belakangan, bahwa semikonduktor memiliki karakteristik dapat mengubah panas
menjadi listrik secara langsung,” jelas Mercouri Kanatzidis, seorang Professor
Kimia di The Weinberg College of Arts and Sciences. “Untuk membuat proses ini
menjadi suatu proses yang efisien, yang dibutuhkan hanyalah material yang
tepat. Dan kami telah menemukan resep atau sistem untuk membuat material dengan
karakter tersebut.”
Mercouri Kanatzidis, co-author dari studi ini
bersama dengan tim risetnya mendispersikan nanokristal garam batu stronsium
tellurida, SrTe ke dalam material timbal (II) tellurida, PbTe. Percobaan
sebelumnya pada penyertaan material berskala nano ke dalam material bulk telah
meningkatkan efisiensi konversi kalor menjadi energi listrik dari material
timbal (II) tellurida.
Tetapi penyertaan material nano ke dalamnya
juga meningkatkan jumlah penyebaran elektron, sehingga secara keseluruhan
konduktivitas material ini berkurang. Pada studi ini, tim riset dari
Northwestern menawarkan suatu model penggunaan material nano pada timbal (II)
tellurida untuk menekan penyebaran elektron dan meningkatkan persentase
konversi kalor menjadi energi listrik dari material ini.
“Kami dapat menggunakan material ini dengan
menghubungkannya dengan peralatan yang cukup murah dengan beberapa kabel
listrik dan dapat langsung digunakan, misalnya untuk menyalakan bola lampu,”
terang Vinayak Dravid, Professor Ilmu Material dan Teknik di Northwestern’s
McCormick School of Engineering and Applied Science dan juga merupakan
co-author dari publikasi ilmiah ini. “Perangkat ini dapat membuat bola lampu
menjadi lebih efisien dengan memanfaatkan polusi kalor yang dihasilkan dan
mengubahnya menjadi energi yang lebih berguna seperti energi listrik, dengan persentase
konversinya sekitar 10 hingga 15 persen.
Industri otomotif, kimia, batu bata, kaca,
maupun jenis industri lainnya yang banyak membuang panas dalam proses
produksinya dapat membuat sistem produksinya lebih efisien dengan menggunakan
terobosan ilmiah ini dan dapat menuai keuntungan lebih, kata Kanatzidis yang
juga mengadakan perjanjian kerjasama dengan Argonne National Laboratory.
“Krisis energi dan lingkungan adalah dua
alasan utama ditemukannya terobosan ilmiah ini, tetapi ini tentu hanyalah
permulaan,” kata Dravid. “Tipe struktur material seperti ini dapat saja
menimbulkan dampak lain bagi komunitas sains yang tidak kami duga sebelumnya,
mungkin saja di bidang mekanik seperti untuk menguatkan dan meningkatkan
kinerja sistem mesin. Saya berharap, bidang lainnya dapat mengaplikasikan
terobosan ilmiah ini dan menggunakannya untuk kebaikan.”