Teknologi penyimpanan panas berbasis molekul kini mulai dilihat sebagai jalan untuk menahan energi dalam waktu sangat lama tanpa emisi. Salah satu sistem yang paling menonjol dalam riset ini bahkan sudah mencatat densitas energi 1,65 megajoule per kilogram, angka yang disebut jauh melampaui baterai lithium-ion yang umum dipakai di ponsel dan mobil listrik.
Di balik kemajuan itu, ada inspirasi yang tidak biasa: sunburn. Grace Han, profesor kimia di University of California, Santa Barbara, menemukan hubungan antara kerusakan molekul DNA akibat sinar matahari dan cara baru menyimpan energi ketika ia baru pindah dari Boston ke Southern California.
Han melihat bahwa kulitnya mulai perih hanya beberapa jam berada di luar ruangan. Pada saat yang sama, ia sedang membaca fotokimia DNA untuk kesenangan, lalu menyadari bahwa perubahan bentuk molekul DNA yang terkena matahari punya kemiripan dengan persoalan penyimpanan energi yang selama ini dicari para ilmuwan.
Dari kerusakan kulit ke penyimpanan energi
Selama puluhan tahun, para peneliti mencari molekul yang bisa dipaksa berubah bentuk untuk menyimpan energi, lalu kembali ke bentuk awal saat diberi pemicu. Konsep itu dikenal sebagai molecular solar thermal, atau Most, dan dipandang berpotensi sangat murah serta bebas emisi untuk menghasilkan panas.
Han menangkap kesamaan penting di sana. Molekul yang rusak oleh matahari pada kulit tidak sekadar berubah, tetapi juga masuk ke bentuk yang tegang dari keadaan normalnya, dan pola ini mirip dengan mekanisme yang dibutuhkan dalam sistem Most.
Menurut Han, alam sendiri sudah mengasah proses serupa selama jutaan tahun. Sejumlah organisme mampu memperbaiki molekul yang berubah akibat matahari dengan bantuan enzim photolyase, dan sifat itu membuat molekul tersebut sangat menarik sebagai kandidat penyimpanan energi.
Daya simpan besar dalam ukuran kecil
Keunggulan utama pendekatan ini terletak pada skala molekulnya. Benda yang ukurannya sangat kecil itu mampu menyimpan energi dalam jumlah besar per satuan massa, sehingga menjadi bahan yang menjanjikan untuk penyimpanan panas jangka panjang.
Dalam makalah yang terbit pada Februari, Han dan rekan-rekannya melaporkan sistem Most yang sejauh ini dianggap paling menjanjikan dari sisi densitas energi. Sistem itu mencapai 1,65 megajoule per kilogram, dan Han menyebutnya cukup kuat untuk memanaskan “ketel yang sangat kecil” di dalam vial hingga sedikit air mendidih dengan cepat.
Para mahasiswanya bahkan segera memberi tahu Han setelah melihat video eksperimen tersebut. Reaksi itu muncul karena hasilnya menunjukkan bahwa energi yang tersimpan benar-benar bisa dilepaskan sebagai panas dalam skala yang terlihat jelas.
Masih banyak hambatan praktis
Meski hasil awalnya menjanjikan, sistem ini belum siap dipakai luas. Molekul utama dalam rancangan itu masih membutuhkan cahaya pada panjang gelombang 300 nanometer, yaitu ultraviolet yang sangat keras, sementara jumlahnya dari matahari sangat sedikit menurut John Griffin dari Lancaster University.
Pemicu untuk mengembalikan bentuk molekul dan melepaskan energinya juga masih memakai asam klorida. Han mengakui bahan itu sangat korosif dan harus dinetralkan setelah digunakan, sehingga masih jauh dari kondisi ideal untuk penerapan praktis.
Han berharap sistem ini nantinya bisa lebih responsif terhadap cahaya alami dan melepaskan energi tanpa bahan kimia beracun. Sejumlah peneliti juga menyoroti tantangan lain, termasuk kebutuhan agar lapisan molekul tetap tipis supaya cahaya bisa menembus seluruh bagian material.
Arah penggunaan yang sedang dibidik
Harry Hoster dari University of Duisberg-Essen menilai bahwa dalam skenario yang sangat optimistis, material itu mungkin hanya bisa dibuat setebal sekitar 5 milimeter. Ia juga mengatakan bentuk cair kemungkinan memerlukan pompa untuk memindahkan material, yang otomatis menambah biaya dan kompleksitas.
Karena itu, banyak peneliti kini menggarap versi padat dari teknologi Most. Griffin dan Han sama-sama melihat potensi aplikasi seperti pelapis jendela transparan, yang bisa melepaskan panas untuk mencegah kondensasi atau membantu menghangatkan ruangan.
Target besarnya adalah mendekarbonisasi sektor pemanasan, yang selama ini dikenal sulit lepas dari bahan bakar fosil. Moth-Poulsen menekankan bahwa Most bekerja tanpa membakar apa pun dan dapat tersedia di mana saja di Bumi, tidak seperti bahan bakar fosil yang terkonsentrasi di wilayah tertentu.
Ia juga menyebut sistem semacam ini dapat menyimpan energi dalam jangka panjang, bahkan puluhan tahun, sementara panas biasa umumnya hanya bertahan beberapa jam, hari, atau bulan. Hoster tetap skeptis bahwa teknologi ini bisa memenuhi semua kebutuhan panas di bangunan, tetapi ia menilai teknologi ini bisa berguna untuk menjaga komponen sensitif suhu pada satelit atau pesawat.
Meski begitu, riset ini masih tergolong niche. Griffin mengenang sebuah konferensi Most tahun lalu yang hanya dihadiri sekitar 70 orang, jumlah yang menurutnya nyaris mewakili seluruh komunitas global yang meneliti bidang ini.
