Yup, Rasanya manis biasa di rumah kita pakai untuk menambah rasa manis di minuman misalkan untuk membuat the manis atau untuk minum kopi di pagi hari, pemanis kue atau pun makanan,Dan mungkin anda akan tercengang kalau seandainya gula ini di jadikan sebagai sumber energi, dan kepadatan energi dari gula secara signifikan lebih tinggi dari baterai lithium-ion saat ini.
Baru-baru ini, para peneliti berhasil menunjukkan konsep biobattery gula yang benar-benar dapat mengubah energi kimia dalam substrat gula menjadi listrik. Temuan ini di laporkan di Januari 2014 edisi Nature Communications.
Terobosan gula bertenaga biobattery ini dapat mencapai kepadatan energi-penyimpanan sekitar 596 ampere-jam per kilogram (Ah / kg) - urutan besarnya lebih tinggi dari 42 Ah / kepadatan energi kg baterai lithium-ion yang khas. Sebuah biobattery gula dengan seperti kepadatan energi yang tinggi bisa bertahan setidaknya sepuluh kali lebih lama dari baterai lithium-ion yang ada dari berat yang sama. [Bakteri Listrik Bisa Digunakan untuk Bio-Baterai]
Biobattery terinspirasi dari alam ini adalah jenis sel bahan bakar enzimatik (EFC) - perangkat electrobiochemical yang mengubah energi kimia dari bahan bakar seperti pati dan glikogen menjadi listrik. Sementara EFCs beroperasi di bawah prinsip-prinsip umum yang sama seperti sel bahan bakar tradisional, mereka menggunakan enzim bukan katalis mulia-logam untuk mengoksidasi bahan bakar mereka. Enzim memungkinkan untuk penggunaan bahan bakar yang lebih kompleks (seperti glukosa), dan ini bahan bakar yang lebih kompleks adalah apa yang memberi EFCs kepadatan energi yang unggul mereka.
Misalnya, kompleks gula heksosa - upon oksidasi sempurna - dapat melepaskan 24 elektron per molekul glukosa selama oksidasi, sedangkan hidrogen (bahan bakar yang digunakan dalam sel bahan bakar tradisional) melepaskan dua elektron. Sampai sekarang, bagaimanapun, EFCs telah terbatas pada merilis hanya 2-4 elektron per molekul glukosa.
Seorang ilmuwan senior di BioInnovations-Free Cell, mengatakan, timnya bukanlah yang pertama mengusulkan menggunakan gula sebagai bahan bakar di biobattery tersebut. Namun, timnyalah pertama menunjukkan oksidasi lengkap gula biobattery sehingga mencapai hampir teoritis energi hasil konversi yang tidak ada orang lain telah melaporkan.
Untuk baterai penelitian ini membangun jalur sintetis katabolik (serangkaian reaksi metabolisme yang memecah molekul organik kompleks) yang mengandung 13 enzim untuk sepenuhnya mengoksidasi unit glukosa dari maltodextrin, menghasilkan hampir 24 elektron per molekul glukosa.
tim penilti menempatkan enzim termostabil tertentu ke satu kapal untuk membentuk suatu jalur enzimatik sintetis yang dapat melakukan kaskade reaksi biologis untuk benar-benar "membakar" gula, mengubahnya menjadi karbon dioksida, air dan listrik.
Tidak seperti jalur katabolik alami untuk oksidasi glukosa dalam sel, jalur sintetis yang dirancang tidak memerlukan mahal dan tidak stabil kofaktor, seperti adenosin trifosfat (ATP, penting untuk proses energi dalam sel manusia), koenzim A, atau membran sel.
Sebaliknya, penelitian ini menggunakan dua enzim redoks yang menghasilkan pengurangan nicotinamide adenin dinukleotida (NADH) dari metabolit gula. NADH, agen mengurangi terlibat dalam reaksi redoks, adalah mediator elektron alami yang membawa elektron dari satu molekul ke yang lain. Penelitian ini juga menggunakan sepuluh enzim lain yang bertanggung jawab untuk mempertahankan siklus metabolik dan enzim tambahan yang mentransfer elektron dari NADH ke elektroda sistem. Ini jalur sintetik baru memungkinkan biobattery untuk mengekstrak jumlah teoritis seluruh elektron per unit glukosa dan dengan demikian menggunakan semua energi kimia dalam gula. Ini merupakan terobosan signifikan.
Selain kepadatan energi yang unggul, yang biobattery gula juga lebih murah dibandingkan baterai lithium-ion, isi ulang, ramah lingkungan, dan mudah terbakar. Sementara penelitian ini terus bekerja pada perluasan seumur hidup, meningkatkan densitas daya, dan mengurangi biaya bahan elektroda untuk baterai seperti itu, penelitian ini berharap bahwa selera berkembang pesat untuk menyalakan perangkat elektronik portabel bisa saja bertemu dengan-padat energi ini gula biobattery di masa depan.
Teknologi ini didanai melalui NSF Usaha Kecil Inovasi Program Penelitian.
Artikel ini disusun oleh National Science Foundation dalam kemitraan dengan CEP.
Biobattery terinspirasi dari alam ini adalah jenis sel bahan bakar enzimatik (EFC) - perangkat electrobiochemical yang mengubah energi kimia dari bahan bakar seperti pati dan glikogen menjadi listrik. Sementara EFCs beroperasi di bawah prinsip-prinsip umum yang sama seperti sel bahan bakar tradisional, mereka menggunakan enzim bukan katalis mulia-logam untuk mengoksidasi bahan bakar mereka. Enzim memungkinkan untuk penggunaan bahan bakar yang lebih kompleks (seperti glukosa), dan ini bahan bakar yang lebih kompleks adalah apa yang memberi EFCs kepadatan energi yang unggul mereka.
Misalnya, kompleks gula heksosa - upon oksidasi sempurna - dapat melepaskan 24 elektron per molekul glukosa selama oksidasi, sedangkan hidrogen (bahan bakar yang digunakan dalam sel bahan bakar tradisional) melepaskan dua elektron. Sampai sekarang, bagaimanapun, EFCs telah terbatas pada merilis hanya 2-4 elektron per molekul glukosa.
Seorang ilmuwan senior di BioInnovations-Free Cell, mengatakan, timnya bukanlah yang pertama mengusulkan menggunakan gula sebagai bahan bakar di biobattery tersebut. Namun, timnyalah pertama menunjukkan oksidasi lengkap gula biobattery sehingga mencapai hampir teoritis energi hasil konversi yang tidak ada orang lain telah melaporkan.
Untuk baterai penelitian ini membangun jalur sintetis katabolik (serangkaian reaksi metabolisme yang memecah molekul organik kompleks) yang mengandung 13 enzim untuk sepenuhnya mengoksidasi unit glukosa dari maltodextrin, menghasilkan hampir 24 elektron per molekul glukosa.
tim penilti menempatkan enzim termostabil tertentu ke satu kapal untuk membentuk suatu jalur enzimatik sintetis yang dapat melakukan kaskade reaksi biologis untuk benar-benar "membakar" gula, mengubahnya menjadi karbon dioksida, air dan listrik.
Tidak seperti jalur katabolik alami untuk oksidasi glukosa dalam sel, jalur sintetis yang dirancang tidak memerlukan mahal dan tidak stabil kofaktor, seperti adenosin trifosfat (ATP, penting untuk proses energi dalam sel manusia), koenzim A, atau membran sel.
Sebaliknya, penelitian ini menggunakan dua enzim redoks yang menghasilkan pengurangan nicotinamide adenin dinukleotida (NADH) dari metabolit gula. NADH, agen mengurangi terlibat dalam reaksi redoks, adalah mediator elektron alami yang membawa elektron dari satu molekul ke yang lain. Penelitian ini juga menggunakan sepuluh enzim lain yang bertanggung jawab untuk mempertahankan siklus metabolik dan enzim tambahan yang mentransfer elektron dari NADH ke elektroda sistem. Ini jalur sintetik baru memungkinkan biobattery untuk mengekstrak jumlah teoritis seluruh elektron per unit glukosa dan dengan demikian menggunakan semua energi kimia dalam gula. Ini merupakan terobosan signifikan.
Selain kepadatan energi yang unggul, yang biobattery gula juga lebih murah dibandingkan baterai lithium-ion, isi ulang, ramah lingkungan, dan mudah terbakar. Sementara penelitian ini terus bekerja pada perluasan seumur hidup, meningkatkan densitas daya, dan mengurangi biaya bahan elektroda untuk baterai seperti itu, penelitian ini berharap bahwa selera berkembang pesat untuk menyalakan perangkat elektronik portabel bisa saja bertemu dengan-padat energi ini gula biobattery di masa depan.
Teknologi ini didanai melalui NSF Usaha Kecil Inovasi Program Penelitian.
Artikel ini disusun oleh National Science Foundation dalam kemitraan dengan CEP.
sumber . Live science