Konsumsi manusia di beberapa sektor termasuk pasokan makanan, energi, transportasi, dan peternakan telah meningkatkan kadar gas rumah kaca di atmosfer. Oleh karena itu, proses ini telah berkontribusi secara signifikan terhadap perubahan iklim selama beberapa dekade. Akibatnya, perubahan iklim telah menjadi salah satu masalah sosio-ilmiah terbesar yang dihadapi di mana suhu global dilaporkan meningkat lebih dari 2 °C pada tahun 2050.
Fusilatnews – News Medical Life Science – Perubahan iklim melibatkan pergeseran pola iklim global atau regional. Kontributor utama perubahan iklim adalah adanya gas rumah kaca di atmosfer termasuk karbon dioksida, metana, dan dinitrogen oksida. Konsentrasi tinggi dari gas-gas ini telah menyebabkan peningkatan suhu, perubahan siklus basah/kering, kekeringan, embun beku dan gelombang panas yang ekstrem, hujan deras dan badai, serta peningkatan frekuensi kebakaran.
Konsumsi manusia di beberapa sektor termasuk pasokan makanan, energi, transportasi, dan peternakan telah meningkatkan kadar gas rumah kaca di atmosfer. Oleh karena itu, proses ini telah berkontribusi secara signifikan terhadap perubahan iklim selama beberapa dekade. Akibatnya, perubahan iklim telah menjadi salah satu masalah sosio-ilmiah terbesar yang dihadapi di mana suhu global dilaporkan meningkat lebih dari 2 °C pada tahun 2050.
Karena beratnya masalah ini, para ilmuwan berkomitmen untuk menemukan cara mengatasi perubahan iklim, salah satunya melibatkan penggunaan mikroba. Cara khusus di mana mikroba dapat dimanfaatkan untuk mengurangi perubahan iklim melibatkan penyerapan gas rumah kaca dan produksi biofuel generasi mendatang yang berkelanjutan.
Menggunakan mikroba untuk penyerapan karbon:
Tanah diklasifikasikan sebagai penyimpan karbon terbesar. Secara alami, karbon ditangkap ke dalam tanah sebagai karbon dioksida melalui fotosintesis tumbuhan dan dekomposisi organisme. Proses menghilangkan karbon dioksida atmosfer dan meningkatkan penyimpanan karbon organik tanah ini dikenal sebagai penyerapan karbon. Para ilmuwan bertujuan untuk mengurangi emisi karbon untuk mengatasi perubahan iklim melalui penggunaan inokulan mikroba tanah yang mendorong penyerapan karbon
Mikroba tanah seperti bakteri dan jamur pemacu pertumbuhan telah terbukti menyerap karbon ke dalam tanah. Melalui proses ini, mikroba mampu mengurangi karbon dioksida di atmosfer sehingga dapat dimanfaatkan untuk mengatasi isu perubahan iklim. Ini dapat dicapai melalui pengenalan formulasi mikroba ramah lingkungan dengan kemampuan menyerap karbon ke tanah pertanian.
Berbagai mikroba tanah berkontribusi terhadap penyerapan karbon melalui mekanisme yang berbeda. Beberapa dari mekanisme ini termasuk aktivitas metabolisme yang menangkap karbon dioksida, membentuk jaringan dan produk vegetatif, membentuk agregat tanah, dan juga memiliki kemampuan untuk mengendapkan karbonat. Selain itu, mikroba bervariasi dalam seberapa efisien mereka menyerap karbon.
Misalnya, mikroba tertentu memiliki tingkat metabolisme yang lebih cepat dan karenanya lebih cepat menyerap karbon. Keragaman dalam mekanisme dan efisiensi memberikan kemungkinan penggunaan mikroba spesifik untuk lahan tertentu untuk keuntungan yang lebih besar.
Meskipun kemampuannya terbukti untuk menyerap karbon dioksida atmosfer ke dalam tanah, ada penelitian terbatas yang berfokus pada penggunaan inokulan mikroba sebagai teknik penyerapan karbon untuk mengatasi perubahan iklim. Oleh karena itu, diperlukan upaya dan studi yang lebih besar untuk menentukan seberapa efektif teknik ini untuk mengurangi perubahan iklim.
Menggunakan mikroba untuk mengurangi emisi metana:
Metana adalah gas rumah kaca atmosfer lain yang berkontribusi terhadap perubahan iklim dan faktanya, lebih kuat daripada karbon dioksida. Jumlah metana yang signifikan dihasilkan oleh aktivitas manusia termasuk penggunaan bahan bakar fosil dan tempat pembuangan sampah. Oleh karena itu, para ilmuwan juga mendedikasikan studi untuk mengurangi emisi metana melalui penggunaan mikroba.
Bakteri yang dikenal sebagai metanotrof pertama kali ditemukan di tanah mineral Arktik. Mereka juga biasanya ditemukan di lingkungan seperti mata air panas dan pot lumpur. Metanotrof menggunakan metana untuk metabolisme sebagai sumber energi utama, sehingga menjadikannya jenis bakteri yang unik. Metanotrof dapat menggunakan metana sebagai sumber energi karena adanya enzim yang dikenal sebagai metana monooksigenase. Selain itu, metanotrof memiliki afinitas tinggi dan karenanya sangat efisien dalam mengonsumsi metana.
Diperkirakan sekitar 40-60% dari metana yang dihasilkan dikonsumsi oleh metanotrof di lingkungan lahan basah. Karena itu, metanotrof semakin mendapat perhatian seiring dengan memburuknya masalah perubahan iklim; mengarah ke ratusan penelitian yang didedikasikan untuk mikroba ini selama dua dekade terakhir. Tujuannya adalah untuk menggunakan metanotrof sebagai biokatalis di tanah pertanian dan tempat pembuangan sampah, yang pada akhirnya mengarah pada pengurangan tingkat metana di atmosfer.
Menggunakan mikroba untuk menghasilkan biofuel yang berkelanjutan:
Meskipun penggunaan bahan bakar fosil berperan sebagai sumber energi utama, proses pembangkitan energi ini melepaskan gas rumah kaca dan karena itu juga berkontribusi terhadap perubahan iklim. Akibatnya, para ilmuwan sekarang sedang menyelidiki kemampuan mikroba untuk menggunakan sumber daya terbarukan untuk produksi biofuel berkelanjutan generasi mendatang, sehingga menjaga pasokan energi sekaligus mengatasi perubahan iklim. Biofuel termasuk bahan bakar yang diproduksi oleh sumber daya terbarukan melalui proses biologis.
Berbagai penelitian telah mengkonfirmasi kemampuan mikroba untuk menghasilkan biofuel melalui jalur biologis. Karena semua mikroba termasuk bakteri, jamur, dan mikroalga memiliki keragaman metabolisme, berbagai mikroba menggunakan substrat yang berbeda sebagai titik awal untuk sintesis biofuel. Misalnya, organisme selulolitik seperti Clostridium thermocellum dapat memanfaatkan energi dari lignoselulosa yang berasal dari tanaman untuk membuat biofuel.
Sebaliknya, organisme fotosintetik termasuk mikroalga dan cyanobacteria memanfaatkan karbon dioksida sebagai sumber energi untuk menghasilkan biofuel. Terakhir, seperti yang disebutkan sebelumnya, metanotrof mengonsumsi metanol sebagai sumber energi, sehingga memungkinkan mereka menginduksi proses biologis yang diperlukan untuk menghasilkan biofuel.
Tantangan yang dihadapi saat mencoba menggunakan mikroba untuk sintesis biofuel yang berkelanjutan adalah efisiensi jalur mikrobiologis. Berdasarkan jalur saat ini, produktivitas dan hasil produksi biofuel oleh mikroba terlalu rendah untuk aplikasi industri. Para ilmuwan berusaha untuk mengatasi masalah ini melalui perancangan ulang dan merekayasa sistem metabolisme yang ada serta mencoba menemukan enzim, mikroba, dan jalur baru untuk meningkatkan produktivitas dan hasil.
Sumber : News Medical Life Science
Naveen Dha, BSc
