Inovasi Biopolimer Mengubah Pasir Gurun Menjadi Lahan Pertanian Subur

Perubahan iklim dan penggunaan lahan berlebih memicu perluasan gurun pasir di berbagai belahan dunia yang berujung pada ancaman erosi parah serta hilangnya nutrisi tanah. Peneliti dari Empa dan Khalifa University of Science and Technology di Abu Dhabi menyelidiki langkah awal inovatif untuk memperbaiki struktur tanah berpasir dengan memanfaatkan mikroorganisme.

Pasir dikenal sebagai media tanam yang menantang karena tidak memiliki nutrisi organik, butirannya mudah terurai, dan air cepat meresap sehingga membutuhkan irigasi tinggi. Tim dari laboratorium Cellulose and Wood Materials di Empa bersama rekan-rekan mereka di Abu Dhabi mengatasi tantangan tersebut dengan menambahkan bakteri dan fungi khusus ke dalam pasir.

Mikroorganisme tersebut membentuk jaringan alami dari molekul rantai panjang atau biopolimer yang meresap di antara butiran pasir. "Ini menciptakan semacam bahan komposit alami," ujar kepala laboratorium Cellulose and Wood Materials sekaligus koresponden studi Gustav Nyström.

Dalam pengujian laboratorium yang diterbitkan dalam jurnal Carbohydrate Polymers, sampel pasir yang dicampur dengan bakteri terbukti jauh lebih kuat dan mampu memperlambat rembesan air hingga enam kali lipat. Peneliti juga menggunakan bakteri penghasil nanocellulose untuk menciptakan geotextile berupa lembaran matras selulosa yang digabungkan dengan pasir.

Potensi Lanjutan Biopolimer untuk Pertanian Gurun

Metode pelapisan menggunakan matras selulosa tersebut menghasilkan stabilitas lebih tinggi dan memperlambat rembesan air hingga 28 kali lipat pada sampel berlapis. Pendekatan ini diharapkan mampu memperkenalkan bahan organik dan air ke dalam pasir untuk memicu pertumbuhan mikroorganisme serta tanaman berikutnya.

Penerapan mikroorganisme ini dinilai sangat realistis karena pemanfaatan limbah makanan dan sampah kota dapat menjadi sumber nutrisi bagi bakteri. "Gurun ada di sana, dan nutrisinya sudah siap tersedia di Uni Emirat Arab," tambah profesor di Khalifa University sekaligus rekan penulis studi Blaise Tardy.

Uji coba laboratorium dengan biopolimer ini merupakan langkah awal penting sebelum teknologi tersebut diuji di lapangan secara terkendali. Para ilmuwan material di Empa menyerahkan tahap lanjutan pengujian dampak tanaman kepada para periset bidang pertanian terkait.

Studi lanjutan ini bertujuan melihat seberapa besar potensi teknologi biopolimer dalam mendukung pertumbuhan tanaman pangan secara berkelanjutan di wilayah gersang. Penggunaan biopolimer diharapkan mampu merevolusi cara dunia mengatasi krisis pangan akibat perluasan lahan kering.

Keberhasilan menahan air dan menjaga bentuk pasir membuktikan bahwa gurun tidak sepenuhnya mustajab untuk dihijaukan kembali melalui rekayasa material modern. Kolaborasi lintas lembaga ini memberikan secercah harapan baru bagi pemulihan ekosistem tanah di daerah tandus.

Penerapan inovasi hijau ini menegaskan komitmen ilmuwan global dalam mencari solusi ramah lingkungan terhadap ancaman krisis iklim global. Efisiensi penggunaan air lewat teknologi biopolimer bakal menjadi kunci penting efisiensi pertanian masa depan.