JAKARTA - Para peneliti dari The Ohio State University tengah menciptakan loncatan besar dalam pengembangan teknologi energi dengan mengembangkan baterai inovatif yang mengubah radiasi gamma, bentuk radiasi berenergi tinggi, menjadi listrik. Melalui penelitian yang dipublikasikan baru-baru ini, tim ini mencoba menjawab tantangan penyediaan energi yang berkelanjutan dan ramah lingkungan di masa depan.

Solusi untuk Limbah Nuklir

Saat ini, pembangkit listrik tenaga nuklir menjadi sumber lebih dari 20% energi yang dihasilkan di Amerika Serikat, dengan keunggulan hampir tidak menghasilkan emisi gas rumah kaca yang berdampak buruk bagi iklim. Namun, tantangan terbesar dari sistem ini adalah produksi limbah radioaktif, yang jika tidak ditangani dengan benar, bisa menjadi ancaman bagi kesehatan manusia dan lingkungan. "Kami mengambil sesuatu yang dianggap limbah dan mencoba mengubahnya menjadi harta karun," ujar Raymond Cao, penulis utama studi ini sekaligus profesor teknik mesin dan dirgantara di Ohio State.

Inovasi Baterai Nuklir

Inovasi baterai nuklir ini menggunakan kombinasi unik dari kristal scintillator bahan berkepadatan tinggi yang memancarkan cahaya saat dirangsang oleh radiasi dan sel surya. Dalam studi ini, radiasi gamma dari lingkungan tersebut berhasil dikumpulkan dan diubah menjadi listrik yang cukup untuk mengoperasikan perangkat mikroelektronik.

Untuk menguji efektivitas baterai ini, peneliti menggunakan dua sumber radioaktif yang berbeda: cesium-137 dan kobalt-60. Kedua elemen ini adalah produk fisi utama dari bahan bakar nuklir yang telah digunakan. Saat diuji di Laboratorium Reaktor Nuklir Ohio State, baterai yang berukuran sekitar 4 sentimeter kubik ini menunjukkan hasil yang menggembirakan: menghasilkan 288 nanowatt dari cesium-137 dan 1,5 mikrowatt dari kobalt-60. "Proses dua langkah ini masih dalam tahap awal, tetapi langkah selanjutnya adalah menghasilkan daya lebih besar dengan pengembangan skala lebih besar," kata Ibrahim Oksuz, salah satu penulis studi dan peneliti di bidang teknik mesin dan dirgantara di Ohio State.

Potensi dan Keuntungan Energi Listrik Masa Depan

Para peneliti mengungkapkan bahwa baterai nuklir ini dapat digunakan di lingkungan yang kaya akan radiasi, seperti dekat dengan lokasi produksi limbah nuklir atau di sistem nuklir untuk keperluan eksplorasi luar angkasa dan laut dalam. Meskipun radiasi gamma bisa sangat menembus sekitar 100 kali lebih menembus dibandingkan sinar-X atau CT scan baterai ini tidak mengandung bahan radioaktif secara langsung, sehingga aman untuk digunakan manusia.

Menurut penelitian ini, ukuran dan bentuk dari kristal scintillator memainkan peran penting dalam peningkatan daya. "Hasil ini merupakan terobosan dalam output daya," tambah Oksuz. Area permukaan yang lebih besar dari sel surya dipadukan dengan volume kristal yang lebih besar dapat meningkatkan kemampuan menyerap radiasi dan meningkatkan produksi listrik secara signifikan.

Tantangan Pengembangan dan Masa Depan

Meskipun temuan ini sangat menjanjikan, Raymond Cao mengingatkan bahwa teknologi ini masih dalam tahap awal dan pengembangan skala besar mungkin memerlukan biaya yang signifikan. Selain itu, penelitian lanjutan diperlukan untuk memastikan kegunaan dan daya tahan baterai ini dalam jangka panjang. "Konsep baterai nuklir ini sangat menjanjikan," kata Cao. "Masih banyak ruang untuk perbaikan, tetapi saya yakin teknologi ini akan memiliki peran penting dalam industri energi dan sensor di masa depan."

Dukungan untuk penelitian ini berasal dari National Nuclear Security Administration dan Office of Energy Efficiency and Renewable Energy dari Departemen Energi Amerika Serikat. Selain tim dari The Ohio State University, penelitian ini juga melibatkan peneliti dari The University of Toledo.

Mengembangkan teknologi energi terbarukan seperti baterai nuklir ini merupakan langkah penting menuju pemanfaatan limbah radioaktif yang lebih efisien dan aman, sekaligus menjanjikan masa depan yang lebih bersih dan berkelanjutan. Keberhasilan dalam pengembangan baterai ini dapat menjadi pijakan penting dalam memenuhi kebutuhan energi global yang terus meningkat dengan minimal dampak negatif bagi lingkungan.