Burung laut diselamatkan oleh kimia sintetis |  Pendapat
All

Burung laut diselamatkan oleh kimia sintetis | Pendapat

Ilustrasi yang menunjukkan seorang pria menjelaskan siklus Haber-Bosch kepada burung

Pertanian sudah matang untuk revolusi. Populasi Eropa telah berlipat ganda selama 100 tahun hingga pertengahan abad ke-19 dan dapat berlipat ganda lagi selama 100 tahun berikutnya – jika produksi pangan terus berlanjut. Peningkatan besar dalam area yang ditanami telah mendorong pertumbuhan ini, tetapi lahan semakin menipis. Petani membutuhkan alat baru; mereka membutuhkan cara-cara baru untuk meningkatkan hasil pertanian.

Di sebuah peternakan di Alsace, yang terletak di perbatasan Jerman, ahli kimia Prancis Jean-Baptiste Boussingault menemukan solusi. Eksperimennya telah membuktikan tanpa keraguan bahwa hasil pertanian bergantung pada satu elemen di atas semua elemen lainnya. Dia telah melihatnya di ladangnya; telah mengukurnya di labnya: semakin banyak nitrogen yang dia aplikasikan, semakin besar hasil panennya.

Untuk menambah nutrisi ke tanah mereka, petani mengandalkan daur ulang sampah organik. Jerami dan kotoran hewan – hingga 20 ton per hektar – biasanya digunakan di ladang di sekitar pertanian Boussingault. Tetapi makanan dan limbah yang tidak dapat didaur ulang menghilangkan nitrogen dari ekosistem dan hanya dapat diisi ulang dengan merotasi tanaman bernilai tinggi dengan legum hasil rendah (tetapi penghasil nitrogen). Yang membawa Boussingault ke kesimpulan yang jelas: untuk meningkatkan produktivitas, petani perlu menemukan sumber nitrogen baru.

Sepuluh ribu kilometer dari pertanian Boussingault, di lepas pantai Peru, sekelompok kecil pulau akan mengubah pertanian selamanya. Bermandikan aliran dingin Arus Humboldt, Kepulauan Chincha menampung beberapa simpanan nitrogen terkaya di dunia. Dikelilingi oleh perairan kaya plankton yang mendukung populasi besar ikan sarden dan ikan teri, pulau-pulau itu adalah rumah bagi koloni besar burung laut: burung kormoran, pelikan, dan boobies. Burung yang telah, selama ribuan tahun, mengubur pulau-pulau di kotoran.

Dipanggang padat di iklim panas dan kering, pegunungan kotoran lepas pantai ini, atau guano, berkilau putih di bawah matahari tropis. Terkenal oleh masyarakat adat – namanya berasal dari bahasa Quechua – guano telah diperdagangkan di sepanjang pantai Amerika Selatan selama beberapa generasi. Tetapi baru pada tahun 1804 sampel tiba di Eropa. Ahli kimia analitik menentukan bahwa itu hampir seperempat asam urat, dan 15% nitrogen. Kotoran sapi khas adalah sekitar 0,5% nitrogen.

Mudah diakses dan dikemas dengan nitrogen yang tersedia secara hayati, guano memungkinkan bentuk pertanian baru, di mana aplikasi intensif bahan dari luar ekosistem secara dramatis meningkatkan hasil. Permintaan, khususnya dari Inggris, sangat besar. Pada periode 1840–1880 – juga dikenal sebagai Era Guano – Peru mengekspor lebih dari 13 juta ton komoditas yang tajam namun berharga ini. Pada saat yang sama, Spanyol melawan Peru untuk menguasai Kepulauan Chincha, dan pemerintah AS, setelah gagal mengamankan pasokan dari Peru, mengesahkan Undang-Undang Kepulauan Guano dan memberikan semua warga AS hak untuk menguasai pulau-pulau penghasil guano.

Burung-burung juga disembelih, agar tidak merepotkan para penggali

Namun, mereka yang dicengkeram guano mania tidak terlalu memperhatikan lingkungan yang menghasilkan zat ajaib mereka. Lebih dari 40 tahun Kepulauan Chincha benar-benar gundul; endapan guano sedalam 60 meter dilahap seluruhnya. Burung-burung yang menghasilkan mereka juga disembelih, agar tidak merepotkan para penggali. Sebuah populasi diperkirakan lebih dari 50 juta pada tahun 1800 berkurang menjadi beberapa ratus ribu pada tahun 1909.

Bahwa burung laut telah bertahan sama sekali di Kepulauan Chincha – dan jumlah mereka telah pulih menjadi lebih dari 4 juta – adalah berkat kimia sintetis. Proses Haber-Bosch, mengubah nitrogen atmosfer menjadi amonia dalam skala industri, mengakhiri permintaan guano. Hampir dalam semalam, nitrogen yang tersedia secara hayati menjadi murah untuk dibeli dan persediaannya tidak terbatas. Ini memungkinkan transformasi pertanian global yang tidak akan pernah dimungkinkan oleh guano, dan populasi dunia meningkat empat kali lipat selama abad ke-20. Saat ini, 80% dari 180 juta ton amonia yang diproduksi di seluruh dunia digunakan untuk pertanian.

Untuk generasi baru ahli kimia dan agriscientist, konsumsi amonia yang sangat besar ini membawa tantangan keberlanjutan baru, dan peluang baru untuk inovasi.

Proses Haber-Bosch mengkonsumsi 2% dari pasokan energi dunia, tetapi di pedesaan Oxfordshire, dentuman turbin angin yang stabil menandakan produksi amonia nol-karbon di pabrik Haber-Bosch yang semuanya dapat diperbarui. Kita bahkan mungkin suatu hari menghilangkan kebutuhan akan teknologi seperti itu sama sekali, memproduksi amonia dengan biokatalisis dan enzim nitrogenase.

Penggunaan pupuk membawa tantangan lingkungan juga, memusatkan nitrogen di badan air, tetapi teknologi baru sekali lagi menawarkan harapan. Pertanian presisi berbasis data – memantau kesehatan tanaman dengan penginderaan warna elektronik, misalnya – memastikan pupuk diterapkan hanya di tempat yang dibutuhkan. Dan identifikasi gen yang meningkatkan penyerapan nitrogen menawarkan kemungkinan varietas tanaman baru yang hemat pupuk, atau bahan kimia yang meningkatkan regulasi gen tersebut.

Kita belum dapat mengetahui pendekatan mana, jika ada, yang akan diadopsi secara luas, tetapi kita dapat mempelajari satu pelajaran yang jelas dari pulau-pulau guano. Kimia dapat – dan harus – menjadi bagian dari solusi untuk tantangan keberlanjutan kita.

Posted By : data pengeluaran hk