Mitigasi Emisi Gas Metan dari Pertanian dan Peternakan

Pangannews.id

Rabu, 02 Juni 2021 07:00 WIB

news
Foto : Drh. Pudjiatmoko, Ph.D Medik Veteriner Ahli Utama Direktorat Kesehatan Hewan.

PanganNews.id Jakarta - Oleh Drh. Pudjiatmoko, Ph.D Medik Veteriner Ahli Utama Direktorat Kesehatan Hewan

Penyebab utama pemanasan global

Dampak yang ditimbulkan dari pemanasan global sangat berbahaya bagi kehidupan di permukaan bumi ini. Dampak-dampak yang sudah kita lihat dan rasakan yaitu (1) Mudah terbakarnya hutan karena kenaikan suhu udara yang tinggi; (2) Mencairnya es di kutub akibat naiknya suhu di udara; (3) mudah terjadinya wabah penyakit karena sistem imun menurun; (4) timbulnya kabut asap akibat kebakaran hutan; (5) Krisis air bersih karena air tanah mudah menguap dan tercemar; (6) Naiknya permukaan air laut disebabkan oleh mencairnya es di kutub bumi; (7) Meningkatnya suhu air laut; dan (8) Rusaknya Terumbu Karang; serta (9) Perubahan jumlah dan pola curah hujan.

Penyebab pemanasan global terdiri dari berbagai sumber, salah satunya adalah berasal dari emisi gas rumah kaca (GRK) yang merupakan penyumbang utama terjadinya perubahan iklim yang ekstrem.  

Apa itu GRK ? GRK adalah gas-gas yang berasal dari permukaan bumi yang masuk ke lapisan atmosfer bumi sehingga dapat menahan panas bumi. Sebagai ilustrasi agar mudah dipahami, mari kita lihat rumah kaca yang biasa digunaakan untuk bercocok tanam oleh petani berupa bangunan yang dinding dan atapnya terbuat dari kaca dengan tujuan agar panas dari sinar matahari yang masuk pada siang hari terperangkap di dalam bangunan rumah kaca tersebut sehingga pada malam hari suhu di dalam bangunan tetap hangat. Hal ini biasa dilakukan oleh petani di negara empat musim agar aktivitas bertani tetap berlangsung walapun suhu pada malam hari di luar dingin. Pada prinsipnya, efek rumah kaca sama dengan kondisi yang terjadi pada rumah kaca, dimana panas matahari terjebak di atmosfer bumi dan menyebabkan suhu bumi menjadi lebih hangat. Gas di atmosfer yang dapat menahan panas tetap di bumi disebut gas rumah kaca (GRK). Beberapa gas yang termasuk GRK yang ada di atmosfer bumi antara lain karbon dioksida (CO2), metan (CH4), nitrogen oksida (N2O), dan gas berfluorinasi seperti Freon (SF6, HFC dan PFC).

Karbon dioksida (CO2): Karbon dioksida dihasilkan dari pembakaran bahan bakar fosil seperti batu bara, gas alam, dan minyak tanah, limbah padat, pepohonan dan bahan biologis lainnya, dan juga sebagai akibat dari reaksi kimia tertentu misalnya, pembuatan semen. Karbon dioksida dikeluarkan dari atmosfer ketika diserap oleh tanaman memalui proses fotosintesis.

Gas Metan (CH4): Gas Metan dilepaskan selama produksi dan pengangkutan batu bara, gas alam, dan minyak tanah. Emisi metan juga dihasilkan dari peternakan dan praktek pertanian lainnya serta disebabkan oleh pembusukan sampah organik di tempat pembuangan sampah akhir (TPA).

Nitrogen oksida (N2O): Nitrogen oksida dikeluarkan selama kegiatan pertanian dan industri, pembakaran bahan bakar fosil dan limbah padat, serta selama pengolahan air limbah.

Gas berfluorinasi (Gas F): Hidrofluorokarbon, perfluorokarbon, sulfur heksafluorida, dan nitrogen trifluorida merupakan GRK sintetis yang kuat yang dipancarkan dari berbagai proses industri. Gas berfluorinasi sebagai zat perusak ozon di stratosfer. Gas F ini merupakan gas buatan manusia yang dapat bertahan di atmosfer selama berabad-abad dan berkontribusi pada efek rumah kaca global. Ada empat jenis hidrofluorokarbon (HFC), perfluorokarbon (PFC), sulfur heksafluorida (SF 6) dan nitrogen trifluorida (NF 3).

Hidrofluorokarbon (HFC) merupakan Gas F yang paling umum mengandung hidrogen, fluor, dan karbon. Gas ini dimanfaatkan dalam berbagai praktik untuk pendinginan komersial, pendinginan industri, sistem pendingin udara, peralatan pompa panas, dan sebagai bahan peniup untuk busa, alat pemadam kebakaran, propelan aerosol, dan pelarut HFC-134a (1,1,1-Trifluoroethane) telah berkembang menjadi HFC yang paling melimpah di atmosfer bumi pada tahun 2015. HFC mulai digunakan untuk membantu memulihkan lapisan ozon karena sebelumnya gas yang digunakan adalah klorofluorkarbon (CFC) yang menimbulkan lubang ozon di atmosfer; penggunaan CFC dihentikan sesuai dengan ketentuan Protokol Montreal. Walaupun HFC tidak berdampak terhadap lubang ozon, gas ini turut bersumbangsih terhadap pemanasan global mengingat HFC merupakan gas rumah kaca.

Perfluorocarbon (PFC) merupakan senyawa yang terdiri dari fluor dan karbon. Senyawa ini banyak digunakan dalam industri elektronik, kosmetik, farmasi, dan untuk pendinginan ketika dikombinasikan dengan gas lain. PFC biasanya dimanfaatkan sebagai alat pemadam kebakaran lama di masa lalu. Senyawa ini juga merupakan produk sampingan dari proses peleburan aluminium. PFC-14 (Carbon tetrafluoride - CF 4) telah berkembang menjadi PFC yang paling melimpah di atmosfer bumi sejak lima tahun terakhir.

Sulfur heksafluorida (SF 6) dimanfaatkan terutama sebagai penekan busur dan gas isolasi. Senyawa ini dapat ditemukan di switchgear tegangan tinggi dan digunakan dalam produksi magnesium.

Nitrogen trifluorida (NF 3) dimanfaatkan terutama sebagai etsa untuk kontruksi mikroelektronika. 

Gas berfluorinasi (Gas F) tersebut meskipun dilepaskan dalam jumlah kecil, tetapi karena merupakan GRK yang kuat, maka dikategorikan sebagai gas yang berpotensi tinggi menimbulkan pemanasan global.

Data dan Fakta

Berdasarkan data dari Statistik Lingkungan Hidup Indonesia Tahun 2017 konsentrasi CO2 di atmosfer sekitar 383 ppm (part per million) atau sekitar 0,0383 persen volume atmosfer. Sedangkan konsentrasi gas metan sekitar 1.745 ppb (part per billion) atau sekitar 0,000175 persen volume atmosfer. Meskipun dari sisi konsentrasi CO2 paling banyak di atmosfer namun potensinya untuk menciptakan pemanasan global lebih kecil. Gas metan mempunyai 25 kali lipat dibandingkan karbon dioksida (CO2) dalam menghasilkan pemanasan global. Konsentrasi gas metan di atmosfer meningkat rata-rata 1 % per tahun. Kontribusinya 15-20 % dari total efek GRK. Gas metan memiliki potensi pemanasan signifikan lebih tinggi daripada karbon dioksida selama 100 tahun.

Sumber gas metan ternyata dapat dijumpai di lahan pertanian, pembuangan sampah, dan peternakan. Lahan sawah Indonesia yang luasnya sekitar 8,08 juta ha diduga memberi kontribusi sekitar 1% dari total global metan. Di peternakan sapi gas metan merupakan produk sampingan dari proses alami di mana kebanyakan sapi bersendawa, keluar gas (kentut) dan dari kotorannya. Emisi gas metan yang dihasilkan dalam rumen ternak seperti sapi ini menyumbangkan lebih dari 14,5% emisi gas rumah kaca tahunan dari aktivitas antropogenik atau kegiatan yang dilakukan oleh manusia.

Sumber Gas Metan Utama

Gas metan adalah hidrokarbon paling sederhana yang berbentuk gas dengan rumus kimia CH4. Gas metan murni tidak berbau, tapi jika digunakan untuk keperluan komersial, biasanya ditambahkan sedikit bau belerang untuk mendeteksi kebocoran yang mungkin terjadi.

Di alam, gas metan diproduksi oleh alam dalam proses yang disebut metanogenesis. Proses yang memiliki beberapa tahap ini digunakan oleh beberapa mikroorganisme sebagai sumber energi. Metanogenesis merupakan salah satu bentuk respirasi anaerob yang digunakan oleh organisme yang terdapat di tempat pembuangan sampah akhir (TPA) dan hewan ternak termasuk hewan pemamah biak.

Proses pembusukan sampah menghasilkan gas antara lain gas metan (CH4), karbon dioksida (CO2) dan nitrogen oksida (N2O) yang merupakan produk dari pembusukan sampah organik. Produk emisi GRK dari sektor limbah menghasilkan 94,64% adalah gas metan sedangkan sisanya adalah karbondioksida dan nitrogen oksida. Data dari Statistik Lingkungan Hidup Indonesia Tahun 2017 persentase komposisi sampah organik yaitu sebesar 57,4%. Sedangkan sisanya merupakan sampah nonorganik dan limbah B3. Jika dilihat dari komposisi tersebut, sebagian besar sampah yang dihasilkan yaitu sampah organik berpotensi melepaskan gas metan ke atmosfer dalam proses pembusukan sampah organik.

Pada saat ini, hewan ternak adalah penyumbang 16% emisi gas metan dunia ke atmosfer. Selain itu bakteri pengurai di dalam tanah juga menghasilkan gas metan ketika terjadi respirasi anaerob. Gas metan terbentuk dekat permukaan bumi, terutama karena aktivitas mikroorganisme metanogen yang melakukan proses metanogenesis atau biogas metan. Organisme yang mampu menghasilkan gas metan telah diidentifikasi hanya dari domain Archaeabacteria. Gas metan ini kemudian terbawa ke stratosfer oleh udara yang naik di iklim tropis. Konsentrasi gas metan di udara sebenarnya sudah dapat dikontrol secara alami-tapi karena begitu banyaknya aktivitas manusia yang menghasilkan gas metan maka sekarang gas metan ini terakumulasi menjadi GRK.

Konsentrasi gas metan di atmosfer pada tahun 1998, dinyatakan dalam fraksi mol, adalah 1.745 nmol/mol, naik dari 700 nmol/mol pada tahun 1750. Pada tahun 2008, kandungan gas metan di atmosfer sudah meningkat lagi menjadi 1.800 nmol/mol. Konsentrasi gas metan di atmosfer pada saat ini sudah meningkat 150% dari tahun 1750 dan telah menyumbang 20% efek radiasi yang dihasilkan GRK secara global.

Cara Mitigasi Gas Metan

Gas metan tidak dapat dihilangkan dari bumi, karena gas ini terbentuk secara alami sehingga kita hanya bisa mengurangi produksinya. Seperti kita ketahui bahwa gas metan diproduksi juga oleh hewan memamah biak seperti sapi dan lain-lain dengan menyumbang 16 % emisi ke atmosfer. Untuk mengurangi emisi gas metan yang diproduksi alami oleh hewan ternak ini, kita dapat memanfaatkan kotorannya sebelum menjadi cemaran lingkungan dengan mengolahnya menjadi biogas yang sangat bermanfaat sebagai sumber energi yang terbarukan.

Jika keadaan ini terus dibiarkan tanpa ada upaya menurunkan kandungan gas metan di atmosfer tidak menutup kemungkinan kondisi bumi akan semakin parah. Kita tidak ingin memperparah keadaan bumi, terdapat sejumlah langkah-langkah mitigasi yang dapat kita lakukan untuk memperbaiki ekosistem bumi kita.

1. Memanfaatkan bakteri metanotrof

Sebesar 43% dari emisi gas metan (CH4) ke atmosfir berasal dari lahan basah dan sawah. Indonesia menempati urutan ke tiga dalam berkontribusi emisi metan dari sawah setelah Cina dan India, diperkirakan 7.08 % dari total emisi metan dari sawah.

Adanya bakteri metanotrof pada rhizosfer padi sangat dibutuhkan untuk mereduksi metan yang dihasilkan oleh bakteri metanogen, sehingga tidak terjadi emisi gas metan ke atmosfer. Rizosfer merupakan bagian tanah yang menyelimuti permukaan akar tanaman dan memiliki aktivitas metabolisme tertinggi, bagian tersebut merupakan habitat yang sangat baik bagi pertumbuhan mikroba oleh karena akar tanaman menyediakan berbagai bahan organik yang umumnya menstimulir pertumbuhan mikroba. Akar tanaman dan mikroba berinteraksi dan saling menstimulasi yang disebabkan oleh eksudat akar. Sedangkan eksudat akar mempengaruhi pertumbuhan dan aktivitas mikroorganisme di rhizosfer dan sekitarnya.

Sebagian besar emisi CH4 di kawasan sawah yang tergenang diproduksi oleh bakteri metanogen dan sebanyak 80 % dari CH4 tersebut dioksidasi oleh bakteri metanotrof.  

Penelitian yang telah dilakukan mengungkapkan bahwa kandungan enzim Methane Monooxygenase (MMO), yang dimiliki bakteri ini, mampu mengurangi emisi gas metan yang ada di lingkungan. MMO yang mampu menambahkan satu atom oksigen ke dalam molekul CH4 untuk membentuk senyawa metanol. Aplikasi bakteri metanotrof dapat mengurangi emisi metan dari lahan sawah.

Bakteri metanotrof merupakan organisme aerobik yang dapat tumbuh dan berkembang dengan gas metan sebagai satu-satunya sumber energi. Keberadaan dari bakteri ini dapat dijumpai di seluruh lahan persawahan padi.

2. Penggunaan padi varietas rendah emisi gas metan

Bakteri penghasil metan merupakan bakteri anaerob yang termasuk dalam domain Archaea. Bakteri ini biasanya diisolasi dari lingkungan anoksik alami, termasuk air tawar, tanah basah dan genang air termasuk tempat padi tumbuh. Bakteri tersebut memainkan peran penting dalam lingkungan ini dengan melakukan dekomposisi anaerobik bahan organik, yang menghasilkan gas metan dan karbon dioksida. 

Tumbuhan padi memiliki peranan yang cukup diperhitungkan dalam menjaga kondisi atmosfer bumi dari emisi gas metan. Ternyata, proses metanogenesis melalui pelepasan eksudat akar yang kaya akan sumber karbon yang menjadikan padi sebagai salah satu sumber gas metan dan karbon dioksida.

Suatu penelitian mengungkapkan bahwa telah ditemukan varietas baru padi yang menghasilkan kadar gas metan yang tergolong rendah bila dibandingkan dengan varietas lainnya. Varietas padi dengan emisi metan rendah adalah Ciherang, Cisantana, Tukad Balian, Memberamo, Inpari 1, Dodokan, Way Apoburu, dan IR64, sedangkan varietas dengan emisi metan tinggi antara lain Cisadane, IR72, dan Ciliwung. Varietas padi ini sangat diharapkan dapat membantu mengondisikan atmosfer bumi lebih baik lagi.

3. Pengolahan lahan yang baik

Fakta terbaru menyebutkan bahwa penggunaan pupuk anorganik lebih diutamakan sebagai sumber makanan tanaman. Pasalnya pupuk jenis ini sudah mengandung semua unsur hara yang dibutuhkan oleh tanaman, yang bisa langsung digunakan untuk metabolisme tanaman. Dengan keadaan yang demikian, pupuk anorganik menggeser eksistensi pupuk organik yang nyatanya lebih ramah terhadap lingkungan.

Menurut hasil penelitian di Amerika, unsur sulfat yang dikandung dalam pupuk anorganik dapat menyebabkan persaingan antara bakteri metanogen dengan bakteri pereduksi sulfat dalam memperoleh hidrogen. Proses yang terjadi inilah yang dapat menghambat terjadinya pembetukan gas metan.

Strategi penurunan emisi metan dari lahan sawah dilakukan melalui pengelolaan lahan dengan mengintegrasikan beberapa komponen teknologi, meliputi penggunaan varietas unggul rendah emisi, pemberian pupuk organik matang (pupuk kandang dan kompos), pemupukan nitrogen yang mengandung sulfur (ZA) atau pupuk lambat urai, sistem irigasi berselang/terputus, dan sistem tanpa olah tanah atau olah tanah konservasi.

4. Memanfaatkan tannin pada pakan

Sektor peternakan menjadi salah satu penyumbang faktor gas metan. Seorang dosen dari IPB melakuan sebuah penelitian terhadap makanan ternak ruminansia dengan memanipulasi kandungannya. Manipulasi yang dilakukan adalah dengan mencampurkan bahan pakan lokal dengan senyawa tannin. Hasil penelitiannya menyatakan cara tersebut sangat efektif menurunkan emisi gas gas metan secara signifikan, karena tannin mampu mengurangi produksi emisi gas metan saat proses pencernaan berlangsung. Hal ini terjadi karena dihambatnya pertumbuhan bakteri metanogen.

5. Memberikan hijauan pada ternak

Sektor pertanian juga tidak boleh luput dari perhatian sebagai salah satu sumber berkembanganya gas metan. Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian Kementerian Pertanian memanfaatkan daun-daun hijau yang memiliki kadar emisi gas metan yang cukup rendah sebagai alternatif yang dapat digunakan peternak, sebagai sumber pakan ternaknya. Daun-daun yang dimaksud adalah berasal dari tanaman Leguminosa, Gliricida leucaena dan Kaliandra, karena diketahui mengandung tannin dan saponin.

6. Memberikan pakan ternak dengan rumput laut

Percobaan penambahan rumput laut dalam pakan sapi di Australia menunjukkan dapat menurunkan pengurangan emisi gas metan sebesar 86% secara signifikan. Menambahkan ke dalam pakan harian sapi berupa 0,25% - 0,50% Asparagopsis taxiforms - rumput laut merah dari pantai Australia – dapat menurunkan produksi gas metan lebih dari 50% - 74% selama periode 147 hari. Menurut penelitian yang diterbitkan dalam jurnal Plos memperlihatkan bahwa Suplementasi rumput laut merah (Asparagopsis taxiformis) mengurangi gas metan enterik lebih dari 80 persen pada sapi jantan muda.

Ermias Kebreab, penulis utama dan peneliti ilmu hewan dari University of California berpendapat bahwa potensi pengurangan emisi dari ternak dapat secara signifikan mengurangi dampak industri daging sapi terhadap perubahan iklim. Para peneliti mencatat bahwa sapi dengan pakan tambahan rumput laut merah menunjukkan efisiensi konversi pakan yang lebih baik dan bertambah berat badannya dibandingkan dengan sapi tanpa pakan tambahan. Mikroba primitif di usus sapi yang disebut archaea menggunakan CO2 dan hidrogen yang dihasilkan selama proses pencernaan makanan sapi untuk menghasilkan energinya sendiri.

Di disebutkan bahwa jika produsen ternak menambahkan setidaknya 1% rumput laut merah dalam asupan pakan harian sapi, itu sama dengan menghilangkan 100 juta mobil di jalan. Kinley menjelaskan bahwa kemajuan dalam penelitian mereka berarti bahwa 0,2% - 0,4% dari pakan sapi harian perlu ditambah pula dengan rumput laut merah. Studi yang dilakukan selama 21 hari untuk uji lapang rumput laut, dengan cara pemberian secara acak suplemen rumput laut merah hasilnya menunjukkan penurunan yang signifikan dalam produksi gas metan dari sapi jantan Angus-Hereford. Hal ini membuktikan bahwa mikrobioma usus sapi dapat beradaptasi dengan rumput laut. Para peneliti menyatakan bahwa baik kualitas maupun rasa dagingnya tetap baik.

Pembuatan Biogas di Peternakan

Salah satu cara pemanfaataan gas metan (CH4) yang merupakan limbah dari pertanian dan peternakan dapat dilakukan dengan cara menggunakan mikroorganisme untuk mengubah limbah dari pertanian dan peternakan menjadi biogas.

Biogas berbentuk campuran gas, terutama gas metan yang dihasilkan oleh pemecahan bahan organik tanpa oksigen (anaerob) oleh mikroorganisme bakteri. Biogas dapat diproduksi dari bahan baku seperti limbah pertanian, kotoran ternak, bahan tanaman, limbah hijau dan limbah makanan serta limbah kota. Biogas merupakan sumber energi terbarukan karena bahan baku pembuatanya berasal dari sisa makhluk hidup yang dapat diperbaharui dan tidak seperti bahan bakar fosil yang lama-lama akan habis.

Pengolahan kotoran ternak menjadi biogas memberikan banyak manfaat dan keuntungan: (a) Biogas dapat digunakan menjadi sumber energi alternatif sebagai bahan bakar menggantikan bahan bakar fosil; (b) Biogas merupakan sumber energi terbarukan yang tidak akan habis; (c) Biogas dapat mengurangi polusi akibat limbah organik; (d) Biogas dapat membantu ekonomi warga; (e) dapat diperoleh pupuk organik padat dan cair; (f) dapat memperbaiki sanitasi lingkungan. Oleh karena itu, pembuatan biogas perlu terus dimasyarakatkan terutama di sentra-sentra peternakan sapi.

Semua kiat-kiat tersebut di atas terus diuapayakan secara maksimal dalam kehidupan nyata. Dengan ditemukannya metode-metode baru setidaknya kita menemukan gambaran bagaimana langkah-langkah yang harus kita lakukan secara bersama agar lubang di atmosfer kita tidak semakin melebar dan ekositem di bumi akan terjaga lebih baik.


Kolom Komentar

You must login to comment...