Telset.id – Industri pertanian global tengah menghadapi tekanan ganda: biaya pupuk kimia yang melonjak dan target pengurangan emisi karbon. Sebuah startup bernama Switch Bioworks hadir dengan pendekatan baru menggunakan mikroba untuk memproduksi nitrogen secara alami, yang berpotensi menggantikan seperempat kebutuhan pupuk sintetis di lahan pertanian.
Produksi pupuk kimia menyumbang sekitar 2% dari total emisi gas rumah kaca global. Di tengah kenaikan harga energi dan pupuk akibat perang Iran, petani semakin membutuhkan alternatif yang lebih ekonomis. Teknologi pupuk hayati berbasis mikroba ini menawarkan solusi untuk mengurangi biaya operasional sekaligus dampak lingkungan.
Pendekatan Baru Switch Bioworks
Manusia telah memanfaatkan pupuk biologis seperti pupuk kandang selama ribuan tahun. Namun, tantangan terbesar dalam pengembangan pupuk mikroba adalah membuat mikroba tersebut mampu menghasilkan nitrogen secara konsisten sambil tetap berkembang biak dengan baik.
Switch Bioworks mengadopsi strategi berbeda dengan menggunakan apa yang disebut “genetic switch” atau saklar genetik. Pendekatan ini memungkinkan mikroba membangun koloni yang sehat terlebih dahulu sebelum beralih ke mode produksi nitrogen. Tim Schnabel, founder dan CEO Switch Bioworks, menegaskan pentingnya inovasi ini.
“Kita harus menciptakan ulang pupuk,” ujar Tim Schnabel.
Udara mengandung hampir 80% nitrogen, tetapi tanaman tidak dapat memanfaatkan nitrogen bebas ini secara langsung. Tanaman membutuhkan nitrogen tetap yang telah dikonversi menjadi senyawa reaktif seperti amonia. Di alam, mikroba dapat melakukan fiksasi nitrogen ini, dan beberapa tanaman seperti kacang-kacangan bahkan memiliki hubungan simbiosis dengan bakteri pengikat nitrogen.
Pupuk sintetis pada dasarnya adalah fiksasi nitrogen industri melalui proses Haber-Bosch yang menggunakan gas alam. Pupuk hayati bertujuan menggantikan sebagian pupuk sintetis dengan mikroba yang membantu fiksasi nitrogen bagi tanaman.
Salah satu kendala yang dihadapi perusahaan pupuk mikroba adalah biaya energi yang tinggi bagi mikroba untuk memproduksi dan melepaskan amonia. Jika mikroba mengerahkan seluruh energinya untuk fiksasi nitrogen, pertumbuhannya akan terhambat.
“Ada tingkat kolonisasi tertentu yang ingin Anda lihat di sekitar akar,” jelas Schnabel. Terlalu mahal dan rumit secara logistik untuk menempatkan semua mikroba tersebut pada tanaman, sehingga diperlukan mikroba dalam jumlah lebih kecil yang mampu tumbuh dan membelah untuk membangun populasi.
Cara Kerja Saklar Genetik
Switch Bioworks mengandalkan saklar genetik, yaitu bagian DNA yang mengontrol bagaimana gen diaktifkan dan dinonaktifkan. Dalam kasus ini, saklar genetik bekerja dengan mengaktifkan gen yang membantu memicu produksi dan pelepasan amonia dari sel.
Perusahaan sedang mengembangkan beberapa opsi untuk memicu perubahan ini pada mikroba mereka. Opsi utama adalah membuat mikroba bereaksi terhadap tingkat nitrogen di dalam tanah: ketika nitrogen turun ke tingkat tertentu, mikroba mulai memproduksi amonia.
Dan Blaustein-Rejto, direktur food and agriculture di Breakthrough Institute, menjelaskan bahwa fiksasi nitrogen membutuhkan banyak energi. Jika mikroba berhasil memfiksasi nitrogen, mereka cenderung menggunakannya untuk diri sendiri, membangun protein dan bertahan hidup. Penambahan saklar genetik dapat membantu mikroba tumbuh dan berkembang sebelum membantu memupuk tanaman.
Saat ini Switch Bioworks sedang melakukan uji coba produknya di enam negara bagian Amerika Serikat. Namun, produk komersial masih membutuhkan waktu dua hingga tiga tahun lagi. Fokus awal perusahaan adalah pada jagung, tanaman yang paling banyak ditanam di AS dengan lebih dari 90 juta hektar pada 2026.
“Masih terlalu dini untuk mengetahui secara pasti seberapa baik produk ini bekerja di lapangan,” kata Schnabel. Perusahaan berencana memanen tanaman pada akhir Oktober atau awal November. Hingga Agustus, beberapa tanaman jagung yang dirawat dengan mikroba Switch sudah terlihat lebih sehat dibandingkan yang tidak.
Potensi dan Keterbatasan
Produk Switch Bioworks dinilai memiliki potensi besar untuk membersihkan sektor pertanian. “Ada banyak potensi bagi perusahaan dan produk ini untuk membantu petani mengurangi emisi,” kata Blaustein-Rejto. “Ini bisa menjadi solusi yang sangat penting untuk sektor yang sulit dikurangi emisinya.”
Meskipun hasil laboratorium menjanjikan, uji lapangan merupakan langkah penting dalam membuktikan produk. “Ini adalah salah satu langkah terakhir sebelum mereka dapat memasuki pasar dan membuat klaim kuat kepada petani,” tambahnya. Uji coba independen juga penting karena bisa terdapat kesenjangan besar antara data yang dilaporkan perusahaan dan temuan peneliti independen.
Pivot Bio menjadi pemain lain yang membawa mikroba ke lahan pertanian. Sejak didirikan pada 2011, produk mereka telah digunakan di jutaan hektar tanaman. Perusahaan kini memproduksi berbagai varian produk yang dapat ditambahkan saat penanaman benih atau diaplikasikan sebelum benih berada di lahan.
Pivot Bio juga telah memperluas jangkauan di luar jagung untuk membuat pupuk mikroba bagi kapas, gandum, dan biji-bijian kecil termasuk sorgum dan barley. Travis Frey, chief technology officer Pivot Bio, menyoroti kondisi ekonomi yang mendukung adopsi teknologi ini.
“Petani saat ini mengalami pukulan ganda dari sudut pandang ekonomi pertanian,” kata Frey. Biaya pupuk meningkat sementara harga komoditas seperti jagung turun. Ini menjadi peluang besar bagi Pivot dan pelaku industri lainnya. “Dekade berikutnya adalah saat produk biologis di pertanian menjadi arus utama,” tambahnya.
John Havlin, profesor di departemen crop and soil sciences di North Carolina State University, menyambut baik perkembangan ini. Pupuk dan benih merupakan dua biaya terbesar bagi banyak petani, sehingga mengurangi ketergantungan pada pupuk sintetis dapat membantu sektor pertanian secara signifikan.
“Saya sangat antusias dengan masa depan penggunaan produk ini,” kata Havlin. “Mereka pada akhirnya akan memiliki peran untuk mengurangi beban nitrogen yang diaplikasikan.”
Namun, ada batas atas jumlah pupuk yang dapat digantikan mikroba. Pemodelan Switch menunjukkan sekitar 50% adalah maksimum yang mungkin, meskipun produk awal kemungkinan hanya dapat menggantikan sekitar 25% pupuk sintetis pertanian. Pivot juga menyatakan produknya dapat menggantikan sekitar seperempat pupuk yang digunakan saat ini.
Artinya, pupuk sintetis akan tetap ada dalam waktu lama. “Tidak ada visi yang jelas dan masuk akal untuk menggantikannya sepenuhnya dalam waktu dekat,” kata Blaustein-Rejto. “Jadi cara lain untuk mengurangi emisi dan jenis polusi nitrogen lainnya dari pertanian tetap sangat penting.”
Teknologi pupuk hayati mikroba ini menjadi salah satu inovasi yang patut dipantau dalam upaya menciptakan pertanian yang lebih berkelanjutan. Dengan potensi mengurangi biaya petani dan emisi karbon, pendekatan ini menawarkan harapan baru bagi masa depan pangan global.
Komentar
Belum ada komentar.