Penerapan Nanoteknologi dalam Rekayasa Pupuk di Bidang Pertanian

PENERAPAN NANOTEKNOLOGI DALAM REKAYASA PUPUK DI BIDANG PERTANIAN

 

Faqiya Kaisa, Dosen Pengampu Sisca Dina Nur Nahdliyah, S.T., M.T.

Logika dan Pemikiran Kritis

Rekayasa Nanoteknologi Fakultas Teknologi Maju dan Multidisiplin

Universitas Airlanga

PENDAHULUAN

Nanoteknologi adalah ilmu dan teknologi untuk menciptakan bahan, struktur fungsional, dan perangkat pada skala nanometer. Nanoteknologi memiliki peran yang begitu penting dalam perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi. Nanoteknologi dapat didefinisikan sebagai teknologi bahan nanometrik (nm) antara 1 dan 100 nm. Kata nano diambil dari bahasa Yunani yaitu “nanos” yang berarti kecil (Fauza, et.al.,2021). Pada skala nanometer, material memiliki sifat fisika, biologi, dan kimia yang berbeda dibandingkan dengan material bulk.

Prinsip dasar ditemukannya nanoteknologi pada bidang pertanian ialah untuk   memaksimalkan   produksi maupun hasil dari sebuah tanaman dengan cara meminimalkan penggunaan pupuk konvensional, pestisida maupun kebutuhan lainnya dengan melakukan monitoring langsung  keadaan    tanah seperti perakaran serta mengaplikasikannyasecara langsung pada target agar  tidak  ada  yang terbuang (Yanuar, et.al., 2014). Jika diperhatikan, penerapan nanoteknologi di bidang pertanian saat ini berkembang pesat, terutama di negara maju dan berkembang.

Penggunaan nanoteknologi dalam pupuk memungkinkan pelepasan nutrisi konsentrasi dalam pupuk dapat dikendalikan. Jadi, hanya nutrisi yang diserap hanya tanaman yang dilepaskan, sehingga tidak ada nutrisi yang hilang zat yang tidak diinginkan seperti tanah, air dan mikroorganisme. Nutrisi dapat ditemukan dalam pupuk nano berupa enkapsulasi bahan nano yang ditutup dengan lapisan pelindung tipis atau dilepaskan dalam bentuk emulsi nanopartikel.

METODE

Teknologi nano adalah teknologi yang meliputi pencitraan, pemodelan, pengukuran, pabrikasi dan memanipulasi sesuatu pada skala nano (RSAE, 2004 dalam Chinamuthu et al., 2009; Trenggono, 2008). Terdapat beberapa teknik dalam proses pembuatan pupuk nano, diantaranya : 1) Teknik enkapsulasi pupuk di dalam partikel nano, teknik ini adalah salah satu teknik baru yang dilakukan pada nutrisi tanaman yang dapat dienkapsulasikan ke dalam material nanoporous, 2) Teknik pelapisan dengan menggunakan polimer film, dan 3) Teknik membuat menjadi partikel atau emulsi berdimensi skala nano (Rai et al., 2012). 

Beberapa peneliti mengungkapkan dua metode untuk pembuatan pupuk nano, yaitu metode top-down dan bottom up. Metode top-down yaitu metode penghancuran secara mekanis. Metode top-down dilakukan dengan beberapa cara diantaranya: mechanical milling (mesin penggilingan), repeated quenching (penghilangan kandungan air secara berulang), dan lithography (proses pembuatan pupuk nano dengan bantuan logam) (Wage dkk, 2015).

Metode bottom up yaitu metode yang dilakukan secara kimia. Metode bottom-up dengan beberapa cara diantaranya : solgel process (Proses sol-gel), aerosol – based processes (proses berbasis aerosol), chemical vapour deposition (deposisi uap kimia), atomic or moleculer condensation (kondensasi atom atau molekuler), gas-phase condensation (kondensasi fase gas), supercritical fl uid synthesis (sintesis fl uida superkritis) (Husnain dkk, 2010).

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil

 Badan Riset Inovasi Nasional berhasil mengembangkan pupuk makro dan mikro nano seperti zink oksida (ZnO), silikon dioksida (SiO2), tembaga oksida (CuO), magnesium oksida (MgO), mangan oksida (MnO) dan kitosan, besi (III) oksida (Fe2O3). Teknologi produksi nanopartikel juga telah berkembang dari ball mill, Physical Vapor Synthesis (PVS) hingga teknologi nanobubble. Keberhasilan pengembangan pupuk nano dan penerapan nanoteknologi di bidang pertanian dalam arti luas akan mendorong terjadinya revolusi industri di bidang pertanian yang dapat meningkatkan produksi pertanian secara modern, efisien, produktif, dan berkelanjutan.

Pembahasan

Keunggulan pupuk nano dibandingkan dengan pupuk konvensional lainnya adalah: penghantaran unsur hara melalui mekanisme controlled/slow release, pemberian jangka panjang 40-50 hari (tradisional 4-10 hari). Lebih sedikit nutrisi yang dibutuhkan. Akumulasi dalam tanah dapat dikurangi. Pelepasan nutrisi dapat dilakukan sesuai kebutuhan, misalnya dengan biosensor. Ketersediaan nutrisi dipastikan karena ukurannya yang semakin kecil, luas permukaan yang besar, sehingga reaktivitasnya tinggi. Peningkatan penggunaan pupuk lanjutan akan sangat mengurangi kebutuhan pupuk tanaman, sehingga secara langsung maupun tidak langsung menjawab permasalahan kenaikan harga bahan baku dan pupuk impor. Transportasi pupuk nano yang lebih aktif dan lebih cepat karena kelarutannya yang tinggi dalam air mendorong penyebaran polutan yang lebih luas, sehingga harus ada pengendalian.

Oleh karena itu pupuk nano harus digunakan secara optimal, agar tidak menimbulkan pencemaran badan air (badan air) dan tanah yang lebih tinggi. Untuk mencapai efisiensi dan produktivitas yang signifikan, potensi nanoteknologi untuk pertanian harus dikembangkan lebih luas, diikuti dengan pembangunan pertanian berkelanjutan.

SIMPULAN DAN SARAN 

Simpulan

Unsur hara yang digunakan sebagai pupuk nano adalah unsur hara makro dan mikro serta pupuk organik. Nanoteknologi tidak hanya mengubah ukuran material, tetapi juga sifat material. Perubahan terjadi pada sifat fisik dan kimia bahan, seperti peningkatan luas permukaan, peningkatan bioorganisme, dosis efektif yang lebih rendah, peningkatan kapasitas penetrasi dan percepatan efek. Kultivar mungkin memiliki respon yang berbeda terhadap aplikasi pupuk nano.

 Saran

Artikel ini harus mengungkap potensi penggunaan teknologi pupuk nano untuk meningkatkan efisiensi dan produktivitas pertanian pada setiap ekosistem dan varietas tanaman di bioindustri pertanian Indonesia.

DAFTAR PUSTAKA

Purba, F. (2020).  Aplikasi Nanoteknologi pada Pangan Fungsional dan Obat. Departemen Teknologi Industri Pertanian, Institut Pertanian Bogor

Rusly, M., & Rahman, D. Y. (2023). Perkembangan Penerapan Nanoteknologi pada Bidang Pertanian. Jurnal Penelitian Fisika danTerapannya (JUPITER), 4(2), 10-14.

Rohaeni, W. R., Susanto, U., Sarlan, Abdulrahman, S.  (2015). Potensi Pemanfaatan Pupuk Nano Untuk Mendukung Bio-Industri Budidaya Padi di Indonesia.

Yanuar, F., & Widawati, M. (2014). Pemanfaatan nano teknologi dalam pengembangan pupuk dan pestisida organik. Jurnal Litbang Kesehatan, 21, 1-10.