Integrated Agro-Energy Irrigation untuk Ketahanan Energi, Pangan, dan Air

Pertanian sebagai garda pangan tidak bisa lepas dengan kebutuhan energi. Pertanian modern membutuhkan energi dalam berbagai tahap proses produksinya, seperti penggunaan mesin pertanian, pengelolaan air, irigasi, serta kegiatan pasca panen seperti pemrosesan, penyimpanan, dan distribusi. Sekitar 30 persen dari total kebutuhan energi dunia berasal dari rantai produksi pangan (Sigit dan Rahman, 2020).

Energi nasional sudah seharusnya bertransisi menuju energi bersih terbarukan dengan pemanfaatan sumber bahan lokal dalam negeri, terutama dari bahan nabati yang erat kaitannya dengan pertanian. Saat ini jenis energi primer dari bahan bakar nabati dan biomassa belum cukup banyak dimanfaatkan dengan pasokan energi biomassa baru mencapai 19,69 persen, sedangkan dari bahan bakar nabati masih lebih sedikit lagi yaitu 0,1 persen (Ali Khomsan and Arifin, 2020)

Indonesia, dengan kekayaan alamnya yang melimpah, memiliki potensi agromaritim yang sangat besar, yaitu sektor pertanian, perikanan, kelautan, pertenakan, dan kehutanan. Namun, untuk mengoptimalkan potensi ini dalam mendukung ketahanan pangan dan energi nasional, diperlukan pengembangan produksi bioenergi secara berkelanjutan. Langkah ini juga sejalan dengan upaya perlindungan lingkungan dan pengurangan emisi karbon, menjadikan Indonesia sebagai pemain utama dalam mendukung ketahanan pangan dan energi global sambil menjaga keberlanjutan lingkungan hidup.

Berkaitan dengan keberlanjutan lingkungan, penggunaan energi pada pertanian juga berdampak pada perubahan iklim. Menurut laporan Food and Agriculture Organization (FAO), sekitar 35% emisi gas rumah kaca (GRK) dari sektor pertanian berasal dari pola pemanfaatan energi (Lintangrino dan Boedisantoso 2016). Selain itu, pengelolaan air pada pertanian produksi biomassa juga berdampak pada pengeluaran gas metana (CH4) ke atmosfer (Arif, 2021).

Pengelolaan air atau irigasi dalam pertanian sangat berperan penting dalam menciptakan ketahanan air. Tantangan utama dalam pengelolaan sumber daya air adalah semakin tingginya permintaan sedangkan pasokan relatif tetap bahkan cenderung menurun. Oleh karena itu, diperlukan pengembangan infrastruktur irigasi yang bisa menghemat air untuk mencegah kekeringan dan meningkatkan produktivitas air.

Atas dasar tantangan krisis energi, air, dan pangan, maka diperlukan pendekatan berupa water-energy-food nexus.  Upaya tersebut diharapkan untuk mencapai target pembangunan berkelanjutan (Sustainable Development Goals) dan target yang tercantum pada pilar (XI) pembangunan sumber daya alam dan lingkungan hidup Indonesia dalam RPJP Nasional 2005-2025. Dengan potensi di bidang agromaritim, pengembangan infrastruktur energi pertanian perlu dimplementasikan pada sistem pertanian terpadu.

Baca juga : Green Impact Day Untuk Ketahanan Pangan, Air dan Energi Indonesia

Sistem pertanian terpadu atau Integrated Farming System adalah sebuah sistem produksi pangan dengan dengan memanfaatkan seluruh potensi energi dan limbah untuk nutrisi secara seimbang dengan memanfaatkan sektor pertanian, perikanan, dan perternakan dalam satu kawasan terpadu. Apabila pertanian dikembangkan secara sendiri-sendiri maka sisa tanaman, atau kotoran dari ternak menjadi limbah yang dapat menimbulkan masalah lingkungan dan penanganannya memerlukan biaya tinggi.

llustrasi Sistem Pertanian Terpadu atau Integrated Farming System 
(Sumber: Penulis)

Oleh karena itu, lahirlah ide untuk turut memanfaatkan limbah sisa tanaman, feses ternak, dan ikan dapat diolah menjadi bioenergi berupa biogas yang dapat dijadikan bahan bakar penggerak pompa irigasi untuk pengairan tanaman budidaya. Hal ini dapat dilakukan dengan pengembangan irigasi berkelanjutan dengan pemanfaatan bioenergi pada sistem pertanian terpadu yang dinamakan Integrated Agro-Energy Irrigation (IAEI) untuk ketahanan energi, pangan, dan air.

Diagram Skema Integrated Agro-Energy Irrigation (IAEI)
(Sumber: penulis) Tanaman budidaya pangan selain menghasilkan produk pangan juga menghasilkan limbah yang bisa dimanfaatkan untuk nutrisi hewan ternak dan ikan budidaya. Limbah tersebut berupa feses dan sisa nutrisi yang dapat diolah menjadi bahan baku biogas dengan metode fermentasi anaerobik dengan bantuan bioreaktor (Febrianto et al., 2016). Biogas tidak meningkatan kadar CO2 di atmosfer karena berasal dari bahan-bahan organik serta memiliki rantai karbon yang pendek. Dibandingkan dengan energi lain, biogas dalam 1 m³ setara dengan 0,7 kg minyak tanah dan mampu menghasilkan 1,25 kWh listrik (Kristoferson dan Bokalders, 1991)

Biogas yang telah dimurnikan, atau yang dikenal sebagai inhibitorless biogas, memiliki potensi untuk menyediakan energi sebagai bahan bakar untuk pompa air irigasi dengan menggunakan mesin pembakaran internal berpremix dengan penyalaan percikan. Proses ini melibatkan penyisipan bahan bakar biogas ke dalam ruang bakar melalui konverter kit. Debit yang dihasilkan pada pompa air bahan bakar biogas maupun pertamax tidak berbeda jauh. Pada putaran mesin 2500 rpm untuk biogas adalah 0,4758 m³/menit dan pertamax adalah 0,5113 m³/menit (Perdana et al., 2012). Oleh karena itu, biogas dianggap sebagai bahan bakar alternatif yang menjanjikan dan ekonomis, yang menunjukkan efisiensi total pompa sebesar 58% pada 2500 rpm. 

Tabel Rasio Waktu Bahan Bakar Biogas terhadap Bahan Bakar Pertamax
(Sumber: Perdana 2012) Sistem irigasi tidak hanya terbatas pada pompa air irigasi, tetapi juga melibatkan sumber air dan teknik irigasi yang digunakan. Salah satu teknik irigasi yang diterapkan adalah irigasi tetes Ro Drip. Teknik ini tidak memerlukan pompa air yang besar karena dapat menghemat penggunaan air hingga 87-95 persen. Selain itu, sumber air yang digunakan dapat berasal dari limbah hasil ikan budidaya yang masih mengandung nutrisi yang baik bagi tanaman. Dengan demikian, penggunaan biogas sebagai bahan bakar energi bersih, serta penghematan energi melalui teknik irigasi tetes Ro Drip, menjadikan IAEI lebih ramah terhadap lingkungan dan energi.

Gambar skema IAEI dengan sistem irigasi tetes 
(Sumber: penulis)Penggunaan Integrated Agro-Energy Irrigation (IAEI) sebagai alternatif pengembangan energi baru terbarukan dalam pertanian memiliki beberapa keunggulan, yakni pemanfaatan limbah lokal sebagai sumber energi baru terbarukan sehingga bisa mengurangi pencemaran. Jika dibandingkan dengan irigasi panel surya, irigasi biogas walau memiliki biaya awal yang lebih tinggi untuk pembangunan infrastruktur, tetapi cenderung memiliki biaya operasional yang lebih murah karena bahan bakunya mudah diperoleh tanpa batasan cuaca dan lain-lain.

Baca juga : Gandeng China Energy, PLN Indonesia Power Kaji Pengembangan Energi Hijau

Seiring dengan perkembangan transformasi agromaritim dengan revolusi industri 4.0, Integrated Agro-Energy Irrigation (IAEI) dapat dintegrasikan dengan pertanian sistem cerdas atau smart farming. Jaringan saraf tiruan, logika fuzzy, ataupun algoritma genetika merupakan contoh kecerdasan buatan pada irigasi yang memiliki keunggulan dalam memperhitungkan kebutuhan air tanaman sehingga mampu menjaga ketahanan air dan hemat energi pertanian. 

Kolaborasi multi-pihak terutama keterlibatan masyarakat lokal perlu ditingkatkan dalam proses pengembangan kebijakan energi, pangan. dan air. Dengan demikian, Integrated Agro-Energy Irrigation (IAEI) hadir sebagai upaya memperkokoh ketahanan pangan, energi, dan air (water, food, and energy nexus).

Daftar Pustaka

 Ali Khomsan, A.T.W., Arifin, H.S. (Eds.), 2020. Pemikiran Guru Besar IPB: Tantangan Generasi Muda dalam Pertanian,        Pangan, dan Energi. Bogor: IPB Press.

Arif, C.,2021. Aplikasi Kecerdasan Buatan dalam Pengelolaan Air dan Lingkungan. Bogor: IPB Press

Rustiadi et al. 2019. Agro-Maritim 4.0: Kontribusi Pemikiran IPB untuk Indonesia. Bogor: IPB Press

Baca juga : Dana Desa untuk Ketahanan Pangan 2024 Tembus 14,2 Triliun

Febrianto, J., Yanuar Purwanto, M.J, Santoso W, R.B. 2016. Pengolahan Air limbah Budidaya Perikanan Melalui Proses Anaerob Menggunakan Bambu. Jurnal Teknik Sipil dan Lingkungan 1, 83-90

Perdana, A. W, Wahyuni, S., Rifky, 2012. Use of Biogas Fuel as Inital Mover Energy for Waste Pump Model CCWP-30. Rekayasa Teknologi 4, 40-50

Sigit, M., Rahman, A., 2020. Tantangan Pangan dan Energi Indonesia Masa Depan. Penabulu Foundation

Rafly Muzakki Rahman
Mahasiswa

Update berita dan artikel RM.ID menarik lainnya di Google News

Dapatkan juga update berita pilihan dan breaking news setiap hari dari RM.id. Mari bergabung di Grup Telegram "Rakyat Merdeka News Update", caranya klik link https://t.me/officialrakyatmerdeka kemudian join. Anda harus install aplikasi Telegram terlebih dulu di ponsel.