Biomesin untuk Hasilkan Hidrogen

Kendaraan masa depan yang ramah lingkungan, menggunakan hidrogen sebagai sumber energinya. Meski hidrogen adalah sumber energi primitif yang menggerakkan alam semesta -dari Matahari sampai mikroorganisme-manusia baru bisa memanfaatkannya sebagai sumber energi setelah teknologinya berkembang pesat sekarang.
Gas ini juga digunakan sebagai reduktor dalam industri kimia. Hidrogen adalah pusat bentuk kehidupan yang dekat dengan kondisi lingkungan anaerob (tanpa udara), seperti di dalam sedimen danau, di sisi celah hidrotermal laut dalam, dan bahkan di dalam usus manusia. Kandungan hidrogen dalam pernapasan berupa bau pada manusia dan berbagai binatang misalnya, merupakan indikasi gangguan usus.

Berbagai jenis mikroba anaerob pemakan hidrogen memperoleh energi melalui elektron-elektron hidrogen. Tergantung dari kondisi lingkungan, elektron-elektron tersebut dipakai untuk mereduksi. Misalnya, mereduksi karbondioksida menjadi metan (pada mikroba metanogen) atau asetat (asetogen); ion sulfat menjadi sulfida (mikroba Sulfolobus); ion ferri menjadi ion ferro (dalam sitokrom); ion nitrat menjadi ion nitrit atau nitrogen (bakteri denitrifikasi); nitrogen menjadi ammonia (bakteri pemfiksasi nitrogen); dan karbondioksida menjadi molekul pembangun sel seperti glukosa (dalam fotosintesis). Semua energi ini berasal dari reaksi hidrogen dengan oksigen dan menghasilkan air sebagai produk reaksi.

Generator hidrogen

Untuk menghasilkan hidrogen diperlukan generator yang mampu mereduksi proton-proton. Majalah ilmiah Science edisi 4 Desember 1998 melaporkan generator hidrogen organik yang disebut biomesin pembuat hidrogen. Biomesin ini tak lain adalah enzim hidrogenase yang diisolasi dari bakteri anaerob Clostridium pasteurianum (lihat Gambar).

Hidrogenase adalah molekul protein yang berbentuk mirip jamur dengan bobot 60 kDa. Di dalam pusat aktif enzim ini terdapat klaster-klaster besi- sulfur (Fe-S) yang berfungsi sebagai penjalin proton-proton menjadi hidrogen.

Ada lima jenis klaster Fe-S dalam hidrogenase, yaitu satu klaster. Klaster yang terakhir (klaster H) bertindak sebagai pengantar elektron di dalam protein dan antarprotein.

Cara kerja produksi hidrogen dimulai dari oksidasi gula yang menjadi makanan C pasteurianum menjadi piruvat. Lalu, elektron-elektron hasil oksidasi gula ini secara berantai diterima hidrogenase melalui molekul perantara ferredoksin (Fd). Di dalam pusat aktif hidrogenase, elektron- elektron ini tidak dalam keadaan bebas ,tetapi mereka terangkut antara klaster-klaster logam. Hal yang yang sama juga berlaku untuk proton.

Struktur hidrogenase mengungkapkan jalur potensial yang melibatkan residu-residu polar untuk pengikat dan mentranspor hidrogen. Dari bentuk terhidrasi dalam pelarut air, proton-proton secara perlahan memasuki klaster H dan bertemu dengan elektron-elektron yang telah menanti untuk membentuk hidrogen.

Struktur klaster H memegang peranan penting dalam pembentukan hidrogen.Strukturnya adalah kompleks organologam yang didasarkan atas molekul menjadi gas hidrogen.

Studi kinetik hidrogenase menunjukkan bahwa enzim ini mampu menghasilkan sejuta hidrogen per detik per sisi klaster pada suhu 30°C. Hasil ini sangat menakjubkan, karena untuk merealisasikan impian hidrogen sebagai bahan bakar menjadi lebih dekat. Mekanisme sintesis hidrogen alami ini dapat ditiru dan dieksploitasi pada sistem kimia untuk menyediakan sumber energi yang bisa diperbarui.

Dulu, orang naik gerobak dengan bantuan tenaga sapi atau kuda sebagai alat transportasi. Mungkin kelak, orang naik mobil dengan menggunakan jasa bakteri penghasil hidrogen sebagai penggeraknya.

Kata Pencarian Artikel ini: