Dari Bunga ke Elektrik: Bagaimana Bunga Telang Mungkin Menjadi Sumber Tenaga Masa Depan

Penulis: Nurain Najihah Alias¹, Khatijah Aisha Yaacob² dan Muhammad Aniq Shazni Mohammad Haniff³

¹Penyelidik Pasca Doktoral, Institute of Microengineering and Nanoelectronics, Universiti Kebangsaan Malaysia
²Pensyarah Kanan, School of Materials & Mineral Resources Engineering, Universiti Sains Malaysia, ³Pensyarah Kanan, Institute of Microengineering and Nanoelectronics, Universiti Kebangsaan Malaysia

 

Pada masa hadapan, tingkap rumah mungkin bukan sekadar membenarkan cahaya matahari masuk, tetapi turut berfungsi sebagai penjana elektrik.

Teknologi ini tidak semestinya bergantung kepada bahan berasaskan logam berat atau bahan kimia yang kompleks. Sebaliknya, ia berpotensi menggunakan bahan pewarna semula jadi yang diekstrak daripada tumbuhan seperti bunga telang, kunyit dan kubis ungu.

Perkara ini mungkin kedengaran seperti konsep dalam sains fiksyen, namun ia sebenarnya sedang dikaji secara aktif oleh penyelidik di pelbagai negara, termasuk di Malaysia. Ia tergolong dalam bidang tenaga boleh diperbaharui berasaskan bahan organik dan teknologi fotovoltaik generasi baharu.

Dalam konteks dunia yang semakin bergantung kepada tenaga elektrik, cabaran utama yang dihadapi bukan sahaja untuk meningkatkan kapasiti penjanaan tenaga, tetapi juga memastikan proses tersebut tidak memberi kesan besar kepada alam sekitar.

Hari ini, kebanyakan tenaga elektrik masih dihasilkan menggunakan bahan api fosil seperti arang batu dan petroleum. Walaupun berkesan, sumber ini menghasilkan pencemaran dan menyumbang kepada perubahan iklim.

Oleh sebab itu, teknologi tenaga boleh diperbaharui seperti tenaga solar semakin mendapat perhatian. Namun, panel solar konvensional yang biasa kita lihat di atas bumbung rumah masih mempunyai beberapa kekangan seperti kos pembuatan yang tinggi dan penggunaan bahan tertentu yang menelan kos tinggi.

Daripada cabaran inilah muncul satu teknologi unik yang dikenali sebagai Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) atau Sel Suria Pekaan Pewarna ¹.

Sel Suria Yang Meniru Alam Semula Jadi

Menariknya, DSSC berfungsi hampir sama seperti proses fotosintesis pada tumbuhan. Dalam tumbuhan, klorofil menyerap cahaya matahari untuk menghasilkan tenaga. Dalam DSSC pula, pewarna khas digunakan untuk menangkap cahaya matahari sebelum menukarkannya kepada tenaga elektrik.

Bezanya, penyelidik kini mula menggantikan pewarna kimia mahal dengan pewarna semula jadi daripada tumbuhan. Ini menjadikan DSSC lebih murah, mesra alam dan lebih mudah dihasilkan ². Antara tumbuhan yang digunakan dalam kajian ini ialah bunga telang, kunyit, buah mulberi, kubis ungu, beras perang dan daun mengkudu (Rajah 1) ¹.

Semua tumbuhan ini mempunyai pigmen semula jadi yang menghasilkan warna terang dan menarik. Pigmen inilah yang sebenarnya memainkan peranan penting dalam menyerap cahaya matahari.

Kenapa Warna Sangat Penting?

Setiap warna pada tumbuhan datang daripada pigmen tertentu. Contohnya, bunga telang dan kubis ungu kaya dengan antosianin iaitu pigmen yang menghasilkan warna biru dan ungu. Kunyit pula mengandungi karotenoid yang memberikan warna kuning terang, manakala daun mengkudu mengandungi klorofil yang menghasilkan warna hijau ³.

Pigmen-pigmen ini bukan sekadar mencantikkan tumbuhan, tetapi juga mempunyai kebolehan menyerap cahaya pada panjang gelombang tertentu.

Apabila cahaya matahari diserap, tenaga daripada cahaya itu akan membebaskan elektron. Pergerakan elektron inilah yang akhirnya menghasilkan arus elektrik.

Secara ringkasnya, tumbuhan bukan sahaja cantik dipandang, malah warna semula jadinya juga boleh membantu menjana tenaga.

Bagaimana Sel Suria Ini Dihasilkan?

Dalam kajian ini, pewarna semula jadi diekstrak daripada tumbuhan menggunakan larutan etanol.Contohnya, bunga telang dipotong kecil dan direndam sebelum dipanaskan untuk mengeluarkan pigmennya. Larutan berwarna yang terhasil kemudiannya digunakan pada lapisan titanium dioksida (TiO₂).

Titanium dioksida ialah bahan penting dalam DSSC kerana ia membantu mengalirkan elektron yang dihasilkan selepas cahaya diserap oleh pewarna. Lapisan tersebut kemudian digabungkan dengan komponen lain untuk membentuk sel suria lengkap yang boleh menghasilkan elektrik apabila terkena Cahaya (rujuk Rajah 2) ⁴.

Potensi Bunga Telang lebih ‘menonjol’

Daripada semua tumbuhan yang diuji, bunga telang memberikan prestasi terbaik. Sel suria yang menggunakan pewarna bunga telang menunjukkan kecekapan paling tinggi berbanding sampel lain seperti kunyit, kubis ungu dan daun mengkudu.

Mengapa bunga telang lebih berkesan?

Rahsianya terletak pada kandungan antosianin yang tinggi. Pigmen ini mempunyai struktur yang lebih mudah melekat pada permukaan titanium dioksida, sekali gus membantu proses pemindahan elektron berlaku dengan lebih cekap. Selain itu, warna biru pekat bunga telang juga membantu penyerapan cahaya matahari dengan lebih baik ¹.

Sebaliknya, daun mengkudu menunjukkan prestasi paling rendah kerana pigmen klorofilnya kurang sesuai untuk berinteraksi dengan permukaan titanium dioksida.

Walaupun kecekapan sel suria ini masih rendah berbanding panel solar komersial, hasil kajian ini membuktikan bahawa sumber semula jadi mempunyai potensi besar dalam pembangunan teknologi tenaga hijau.

Bayangkan Masa Depan Dengan “Solar Berasaskan Tumbuhan”

Walaupun teknologi ini masih di peringkat kajian, potensinya sangat besar pada masa hadapan.

Bayangkan jika suatu hari nanti tingkap rumah mampu menjana elektrik menggunakan lapisan nipis berasaskan pewarna tumbuhan. Atau pakaian pintar yang boleh dicas sendiri apabila terkena cahaya matahari.

Lebih menarik, sumber pewarna semula jadi seperti bunga telang, kunyit dan kubis ungu sangat mudah diperoleh di negara tropika seperti Malaysia. Ini membuka peluang kepada pembangunan teknologi tenaga hijau yang lebih murah dan mesra alam menggunakan sumber tempatan.

Berbeza dengan sesetengah bahan dalam panel solar konvensional yang mahal dan sukar diperoleh, pewarna semula jadi lebih selamat, boleh diperbaharui dan kurang memberi kesan kepada alam sekitar ⁵.

Walaupun kecekapannya masih perlu dipertingkatkan, kajian seperti ini menunjukkan bahawa alam semula jadi mungkin menyimpan jawapan kepada cabaran tenaga masa depan dunia ⁶.

Sains Kadang-kadang Bermula Daripada Perkara Yang Biasa

Siapa sangka bunga telang yang biasa digunakan dalam nasi kerabu atau minuman tradisional sebenarnya boleh membantu menghasilkan elektrik?

Inilah menariknya dunia sains. Kadangkala, perkara yang kelihatan biasa di sekeliling kita sebenarnya menyimpan potensi luar biasa apabila diterokai dengan ilmu dan kreativiti.

Mungkin suatu hari nanti, tenaga hijau bukan lagi hanya datang daripada panel hitam di atas bumbung rumah tetapi juga daripada warna-warni tumbuhan di halaman rumah kita sendiri.

Rujukan

(1) Alias, N. N. Y., Khatijah Aisha. Natural Dye Sensitizer in Dye Sensitized Solar Cell. Sains Malaysiana 2016, 45 (8), 1227–1234. 

(2) Shukor, N. I.;  Chan, K.-Y.;  Thien, G. S.;  Yeoh, M.-E.;  Low, P.-L.;  Devaraj, N. K.;  Ng, Z.-N.; Yap, B. K. A Green Approach to Natural Dyes in Dye-Sensitized Solar Cells Sensors [Online], 2023, p. 8412.

(3) Tahir, D.;  Satriani, W.;  Gareso, P. L.; Abdullah, B. Dye sensitized solar cell (DSSC) with natural dyes extracted from Jatropha leaves and purple Chrysanthemum flowers as sensitizer. Journal of Physics: Conference Series 2018, 979 (1), 012056. https://doi.org/10.1088/1742-6596/979/1/012056

(4) Hussain, M.;  Jalali, T.;  Maftoon-Azad, L.; Osfouri, S. Performance Evaluation of Natural Dye-Sensitized Solar Cells: A Comparison of Density Functional Theory and Experimental Data on Chlorophyll, Anthocyanin, and Cocktail Dyes as Sensitizers. ACS Applied Electronic Materials 2024, 6 (3), 1693-1709. https://doi.org/10.1021/acsaelm.3c01618

(5) Mahajan, U.;  Prajapat, K.;  Dhonde, M.;  Sahu, K.; Shirage, P. M. Natural dyes for dye-sensitized solar cells (DSSCs): An overview of extraction, characterization and performance. Nano-Structures & Nano-Objects 2024, 37, 101111. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.nanoso.2024.101111

(6) Rajaramanan, T.;  Heidari Gourji, F.;  Elilan, Y.;  Yohi, S.;  Senthilnanthanan, M.;  Ravirajan, P.; Velauthapillai, D. Natural sensitizer extracted from Mussaenda erythrophylla for dye-sensitized solar cell. Scientific Reports 2023, 13 (1), 13844. https://doi.org/10.1038/s41598-023-40437-6