Bio-Alfer: Integrasi Pupuk Organik Mikroalga dan Sistem Pengolahan Limbah Cair

Kebutuhan pupuk di Indonesia meningkat setiap tahunnya seiring dengan meningkatnya populasi penduduk yang mengakibatkan tingginya kebutuhan pangan. Presiden Republik Indonesia Joko Widodo menyebutkan bahwa kebutuhan pupuk di Indonesia mencapai 13 juta ton (Biro Pers, Media, dan Informasi Sekretariat Presiden, 2023). Namun, jumlah ini tidak sepadan dengan angka produksi pupuk di Indonesia yang hanya mencapai 3,5 juta ton. Ketimpangan antara jumlah permintaan dan persediaan pupuk di Indonesia berimbas pada defisit pupuk yang mengharuskan Indonesia melakukan impor untuk memenuhi kebutuhan pupuk di Indonesia yang menyebabkan melejitnya harga pupuk di Indonesia.

Pupuk kimia adalah bahan yang mengandung unsur makro yang diperlukan untuk metabolisme tanaman seperti nitrogen (N), kalium (K), dan fosfor (P). Namun, di sisi lain pupuk kimia dapat mengakibatkan penumpukan garam dalam tanah dan pencemaran badan air akibat peningkatan mineral dan nutrisi yang berdampak buruk pada lingkungan, terutama pada jangka panjang (Pooja dkk., 2022). Oleh sebab itu, pupuk organik kini menarik perhatian sebagai solusi alternatif dalam mencukupi kebutuhan pupuk sekaligus mengurangi dampak negatif penggunaan pupuk kimia terhadap lingkungan. Oleh karena itu, pendekatan baru terkait solusi dari bahan alternatif pengganti pupuk kimia yang ramah lingkungan perlu dilakukan.

Potensi Mikroalga dan Komposisinya

Ketersediaan mikroalga di alam, termasuk di Indonesia, sangat melimpah. Indonesia yang memiliki wilayah perairan seluas 3,25 juta km² yang sangat berpotensi untuk menjadi sumber mikroalga. Mikroalga merupakan mikroorganisme fotosintetik dengan laju pertumbuhan yang tinggi yang pertumbuhannya memerlukan cahaya, karbon dioksida, air, dan unsur hara seperti fosfor dan nitrogen sebagai unsur hara utama untuk mengubah energi matahari menjadi energi kimia (Nagarajan, 2019). Reaksi fotosintesis mikroalga dijelaskan pada persamaan berikut.

Baca juga : Pesan Menteri PAN-RB Di Hari Lebaran: Jalin Silaturahmi, PNS Jangan Tambah Libur

6H₂O + 6CO₂ + Light → C₆H₁₂O₆ + O₂

Selain mampu menghasilkan energi, miroalga juga memiliki banyak kegunaan dan produk turunan yang sangat bermanfaat. Biomassa mikroalga memiliki nilai unggul yang dapat digunakan untuk menghasilkan berbagai produk berharga seperti bio-oil, biodiesel, bioetanol, bio-hidrogen, bioplastik, probiotik, pupuk organik dan bio-pestisida (Pooja dkk., 2019). Biomassa mikroalga juga mengandung unsur mikro yang berguna untuk menstimulasi pertumbuhan dan perkembangan tanaman seperti kalium, magnesium, sulfur, dan zat besi (Hussain, 2021). Selain itu, pemanfaatan konsorsium mikroalga dan mikroorganisme lainnya telah terbukti meningkatkan kesuburan tanah dengan meningkatkan sifat-sifat seperti retensi air, penghilangan polutan, peningkatan stabilitas, dan mampu menyediakan substrat yang lebih menguntungkan bagi tanaman, bahkan dalam kondisi lingkungan yang ekstrim (Gonçalves dkk., 2023). 

Selain mampu melakukan fotosintesis dan mengikat karbon di atmosfer, mikroalga juga mampu memfiksasi nitrogen (Rocha dkk., 2021). Nitrogenase protein kompleks memainkan peran penting dalam konversi nitrogen di atmosfer menjadi amonia, yang kemudian menimbulkan berbagai senyawa turunan nitrogen, seperti polipeptida, asam amino, vitamin, yang dapat dilepaskan melalui sekresi atau degradasi mikroba setelah sel mati (Singh dkk., 2016). Kemampuan mengikat nitrogen dan karbon dioksida oleh mikroalga inilah yang menjadikan Bio-Alfer menarik untuk dikembangkan jika dibandingkan dengan pupuk organik berbasis bakteri atau fungi. Selain itu, mikroalga juga dapat tumbuh pada media kultur seperti limbah cair yang mengandung nutrisi bagi mikroalga, sehingga dapat mendorong perwujudan ekonomi sirkular untuk pertanian berkelanjutan sekaligus mengurangi dampak negatif untuk lingkungan. Skema pemanfaatan mikroalga dapat dilihat pada gambar berikut.

Pemanfaatan mikroalga (Ilustrasi Canva)

Integrasi Kultivasi Mikroalga dan Sistem Pengolahan Limbah Cair Domestik 

Budidaya mikroalga di air limbah menawarkan banyak manfaat. Khususnya, prosedur pengolahannya menghindari timbulnya limbah sekunder dan dilakukan secara organik, sehingga ramah lingkungan. Pengolahan grey water secara konvensional juga melibatkan langkah-langkah yang lebih rumit, meliputi pengolahan primer, sekunder, dan tersier karena memiliki kandungan logam yang cukup tinggi, sedangkan pengolahan dengan teknologi mikroalga sukses memberikan alternatif pengolahan limbah yang lebih efisien (Hussain, 2021).  Keuntungan tambahan dalam penggunaan mikroalga untuk pengolahan limbah adalah dihasilkannya biomassa sebagai produk sampingan, yang dapat dimanfaatkan untuk produksi berbagai turunan bioenergi seperti biodiesel. Mikroalga juga memiliki kemampuan dalam mengasimilasi berbagai senyawa nitrogen, termasuk amonia, nitrat, urea, dan pepton, serta senyawa yang mengandung fosfor yang terkandung dalam air limbah. 

Baca juga : Bosch Luncurkan 2 Produk Unggulan Untuk Pengolahan Kayu

Produksi, Aplikasi, dan Peran Bio-Alfer dalam Ekonomi Sirkular

Jenis mikroalga yang dapat digunakan sebagai sumber Bio-Alfer, di antaranya adalah Chlorella sp. yang mampu tumbuh pada konsentrasi CO2 hingga 40%, dengan konsentrasi biomassa tertinggi sebesar 2,05 g/L (Rinanti dkk., 2016) dan Scenedesmus sp. yang mampu bertahan hidup di bawah 100% CO₂ dan konsentrasi biomassa meningkat menjadi 3,65 g/L dalam 30 hari (Bhola dkk., 2014). 

Kultivasi mikroalga untuk membuat pupuk organik dapat dilakukan di kolam terbuka atau photobioreactor tertutup. Namun, kultivasi mikroalga pada kolam terbuka lebih disukai karena lebih ekonomis dan mampu menampung limbah cair dengan volume yang besar dengan kontruksi dan pengoperasian yang lebih efisien (Gonçalves dkk., 2023). Kolam kultivasi mikroalga dapat diinstalasi di daerah perkotaan tanpa merusak estetika dan berpotensi dalam menurunkan kadar karbon dioksida perkotaan karena kemampuan mengikat karbon dioksida yang dimiliki mikroalga yang dapat mengubah energi matahari menjadi energi kimia dengan efisiensi 10–50 kali lebih besar dibandingkan tumbuhan terestrial dengan memanfaatkan karbon dioksida dimanfaatkan sebagai sumber karbon oleh mikroalga selama fotosintesis (Lam, 2012). 

Baca juga : Sore Ini, Persita Mau Bangkit Di Kandang Sendiri

Koloni mikroalga yang sudah dewasa akan dipanen dan dipisahkan dari media kultivasinya melalui proses filtrasi. Limbah cair yang telah dilakukan pengolahan dapat dilepaskan dengan aman ke lingkungan sesuai dengan baku mutu air. Bio-fertilizer berbasis mikroalga dapat berbentuk padat atau cair. Pupuk padat akan didapatkan setelah proses pengeringan mikroalga yang sudah dipanen. Proses pengeringan ini dapat dilakukan di dalam oven ataupun dijemur langsung di bawah sinar matahari langsung. Biomassa yang telah didapatkan dari mikroalga dapat langsung diaplikasikan ke tanah. Pupuk padat dari mikroalga dapat bermanfaat dalam meningkatkan kesuburan tanah, memastikan distribusi nutrisi yang merata pada bagian akar yang dapat bermanfaat bagi pertumbuhan tanaman. Sementara itu, pengolahan pupuk cair berbasis mikroalga lebih sederhana. Prosesnya hanya melibatkan pemanenan mikroalga tanpa menghilangkan kandungan airnya. Pupuk cair mikroalga dapat disemprotkan melalui daun-daun tanaman untuk diserap oleh stomata. Pupuk cair ini juga dapat digunakan saat proses penyemaian benih dan lahan. Alur proses produksi pupuk Bio-Alfer dapat dilihat pada diagram alir berikut.

Diagram Alir Produksi (Ilustrasi Canva)

Produksi pupuk Bio-Alfer merupakan sebuah proses yang berkelanjutan. Pupuk organik yang didapatkan dari mikroalga akan memberikan dampak baik untuk kesuburan tanah dan pertumbuhan tanaman. Tanaman yang telah berhasil didapatkan akan diolah menjadi makanan untuk menyukupi kebutuhan manusia. Limbah cair hasil aktivitas manusia akan melalui pengolahan oleh mikroalga. Air hasil pengolahan kemudian akan dilepaskan ke lingkungan. Proses ini berkelanjutan dan tidak menghasilkan limbah atau emisi. Oleh karena itu, pupuk Bio-Alfer dapat dikatakan sebagai perwujudan ekonomi sirkular dalam pertanian yang berkelanjutan. 

Skema Berkelanjutan (Ilustrasi Canva)

Zerlinda Elvaretta
Mahasiswa tahun kedua Jurusan Teknik Kimia yang tengah eksplor minat menulis, riset, dan teknologi.

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.