Teknologi Fotosintesis Buatan: dari Keajaiban Alam ke Energi Berkelanjutan
Teknologi fotosintesis buatan merupakan solusi untuk masalah krisis pangan dan energi. (Foto: Freepik) TEKNOLOGI | TD – Fotosintesis buatan telah menjadi salah satu teknologi penting yang berhasil dikembangkan dan juga diterapkan dalam berbagai bidang dalam kehidupan manusia yang semakin maju.
Apa Saja Hasil Teknologi Fotosintesis Buatan
Pentingnya teknologi fotosintesis buatan, di antaranya adalah ditemukannya cara menghasilkan energi yang ramah lingkungan. Misalnya melalui pembangkit listrik tenaga surya, dan dihasilkannya biofuel dari mikroalga.
Teknologi yang menirukan keajaiban alam ini juga berhasil mengantarkan para awak badan antariksa untuk memproduksi oksigen dan mendaur ulang karbondioksida ketika mereka bertugas di luar angkasa.
Kecanggihan teknologi ini pun memberikan harapan untuk memproduksi oksigen secara mandiri di berbagai tempat luar angkasa. Misalnya dengan memanfaatkan regolith atau tanah di bulan, atau karbondioksida yang hampir memenuhi udara di Mars, tentunya dengan bantuan cahaya matahari yang melimpah.
Keajaiban fotosintesis buatan yang menirukan kerja alam ini juga memungkinkan untuk menghasilkan pupuk, obat-obatan, dan rantai senyawa berbagai zat lainnya yang diperlukan untuk melengkapi unit kehidupan yang diperlukan dalam misi jangka panjang di berbagai zona.
Situs resmi National Geographic pun menuturkan pentingnya kemajuan teknologi fotosintesis buatan saat ini telah memperbaiki efisiensi dalam produksi pangan. Dalam hal ini, para ahli telah menunjukkan bahwa fotosintesis buatan dapat lebih efektif 4 hingga 19 kali lipat daripada fotosintesis alami ketika memproduksi berbagai varian bahan makanan seperti jamur, ragi, dan berbagai tanaman pangan. Temuan-temuan inilah yang kemudian menjadi harapan untuk mengatasi kelangkaan pangan yang diramalkan akan terjadi di masa depan.
Sejarah Penelitian Fotosintesis
Pengetahuan tentang teknologi fotosintesis buatan ini berpijak pada analisa berbagai ilmuwan tentang jalannya pertukaran gas di antara udara dan tanaman yang terjadi pada fotosintesis alami.
Beberapa tokoh ilmuwan penganalisa fotosintesis alami yang menjadi dasar bagi teknologi fotosintesis buatan tersebut:
1. Jan Baptist van Helmont
Van Helmont (1580-1644) mencoba menyelidiki berat pohon willow yang ia tanam. Meskipun belum menemukan sumber mana yang tepat yang menyebabkan pohon willow-nya bertambah berat dalam pertumbuhan, tetapi ia menunjukkan bahwa tanah bukan penyebab utamanya. Van Helmont berkesimpulan bahwa itu disebabkan sepenuhnya oleh air yang disiramkan setiap hari. Namun, ia juga yang pertama menggunakan kata ‘gas’ sebagai identifikasi unsur yang lebih spesifik dari udara.
2. Joseph Priestley
Priestley (1733-1804) berhasil mengidentifikasi beberapa jenis gas dengan istilahnya sendiri. Misalnya ‘udara deflogisticated’ yang di kemudian hari disebut sebagai oksigen, ‘udara nitrogen’ untuk nitric oxide, ‘udara spirit garam’ atau HCl, ‘udara alkali’ atau amonia, dan lainnya.
Percobaan-percobaan Priestley berfokus pada perubahan sifat-sifat gas. Dan, ia menemukan bahwa oksigen merupakan udara yang sangat baik untuk kesehatan.
3. Jan Ingenhousz
Rekan Priestley ini berhasil menunjukkan bahwa tanaman hijau berfotosintesis dengan menyerap karbondioksida, dan dengan bantuan cahaya, kemudian melepaskan oksigen.
Jan Ingenhousz (1730-1799) bukan hanya satu yang bersentuhan dengan Priestley. Banyak ilmuwan pada saat itu yang bekerja terpisah tetapi tetap saling mempengaruhi. Misalnya Antoine Lavoisier yang kerap bertentangan dengan Priestley.
4. Julius von Sachs
Von Sachs (a832-1897) adalah ahli botani dan ahli fisiologi tanaman dari Jerman yang berhasil menunjukkan bagaimana nutrisi diperoleh tanaman melalui air yang diserapnya.
Ia juga meletakkan dasar dari teori fotosintesis, di mana zat pati yang terdapat dalam kloroplas daun sangat erat kaitannya dengan penerimaan cahaya matahari. Ia juga meneliti bagaimana tanaman bertumbuh memanjang, termasuk proses transpirasi dan asimilasi dan munculnya titik-titik tumbuh pada tanaman.
5. Theodor Engelmann
Ilmuwan asal Jerman yang hidup antara 1843 hingga 1909 ini menemukan bahwa cahaya dengan berbagai panjang gelombang atau warna menghasilkan respon yang berbeda dengan kloroplas dalam proses fotosintesis. Dan, cahaya merah dan ungu merupakan cahaya yang paling direspon karena menunjukkan menghasilkan bakteri yang paling banyak.
6. Melvin Calvin
7. Andrew Benson
8. James Bassham
Melvin Calvin bersama Andrew benson dan James Bassham merupakan ilmuwan Amerika Serikat yang melakukan riset bersama selama 1946 hingga 1953. Ketiganya berhasil memetakan bagaimana karbondioksida melalui reaksi kimia dalam proses fotosintesis berubah menjadi gula atau sumber energi bagi manusia.
9. Richard Willstatter
10. Arthur Stoll
Willstartter (1872-1942) yang berasal dari Jerman dan Stoll (1887-1971) dari Swiss bekerja sama tahun 1912 di Berlin untuk membuktikan pentingnya klorofil dalam asimilasi karbon.
Keduanya membagi klorofil menjadi 2, yaitu klorofil-a dan klorofil-b yang merupakan pigmen penangkap cahaya, sehingga mekanisme fotosintesis dapat lebih dipahami.
Diketahuinya ‘kunci-kunci’ dalam proses fotosintesis alami tersebut kemudian berusaha ditirukan oleh para peneliti dalam laboratorium dengan memanfaatkan berbagai bahan dan kondisi serta teknologi baru seperti mikroskop spektroskopi, berbagai rekayasa dalam genetika, dan juga cabang-cabang ilmu kimia dan biologi molekuler.
Dalam perkembangan metode penelitian tersebut para ilmuwan menggunakan katalis dan bahan baru yang dapat meningkatkan efektivitas fotosintesis. Salah satu bahan yang populer digunakan adalah nanopartikel emas. Diketahui zat ini sangat membantu dalam konversi yang menghasilkan bahan bakar cair hidrokarbon dan hidrogen.
Hasil dari berbagai penelitian tersebut kemudian digunakan dalam penanggulangan iklim, seperti penangkapan karbon dan penyimpanan energi. Juga dalam perkembangan industri berbasis teknologi hijau, seperti biofuel dan pakan ternak dari mikroalga, dan juga produksi pangan berkelanjutan yang dapat dilakukan hingga jauh ke luar angkasa. (Pat)
Pos terkait
Unggulan
Baca Juga
