Nano Farmer – A Vision Sharing

Gerai Dinar

Sumber Daya Bebas Bea Untuk Pendidikan, Pelatihan dan Pendampingan Usaha dan Kewirausahaan.
Ahad, 18 November 2018

Nano Farmer – A Vision Sharing

Dunia terancam loss generation in agriculture, bukan hanya di negeri kita tetapi juga di negeri maju seperti Jepang. Pasalnya anak-anak muda kehilangan minat untuk terjun di dunia pertanian, sehingga bertani hanya didominasi oleh orang-orang yang sudah sepuh. Di sisi lain saya melihat minat sejumlah ahli dengan antusiasnya menggarap pertanian ini, karena mereka melihat ada masa depan yang sangat menjanjikan di sektor ini. Salah satunya yang akan ikut merubah sektor ini adalah teknologi nano, maka selamat datang era petani nano !

 

Era teknologi nano sudah mengetuk pintu untuk menggantikan teknologi mikro yang menjadi platform dalam perkembangan teknologi – khususnya digital – yang mendominasi dunia setengah abad terakhir. Lantas bagaimana teknologi nano akan merubah dunia pertanian kita,  lha wong era teknologi mikro saja dunia pertanian nyaris tidak bergeming ?

 

Berikut saya berikan contoh dalam empat kategori aplikasi teknologi nano di dunia pertanian, berdasarkan kedekatannya dengan implementasinya di lapangan dari sudut pandang kami sebagai salah satu pengembang teknologi  ini.

 

 

Yang pertama yang paling dekat –  yang kami terlibat langsung dalam mengoprek teknologi ini – yaitu nano fuel. Yang kedua adalah adalah yang kami tidak terlibat tetapi secara intensif berkomunikasi dengan team yang sudah membuatnya dan siap membuat pula untuk kita bila kita perlukan, yaitu nano satellite.

 

Yang ketiga adalah kami mengenal ada team yang sudah membuatnya dalam suatu pameran bersama, namun kami belum secara intensif berkomunikasi dengan mereka – yaitu nano clay. Dan yang keempat kami mengenal sejumlah ahli yang menyatakan siap membuatnya – meskipun kami belum melihat langsung karyanya – yaitu nano enzyme.

 

Nah bagaimana keempat contoh aplikasi teknologi nano ini akan merubah dunia pertanian di seluruh dunia ? kita lihat satu persatu mulai dari yang kami tahu detilnya karena terlibat langsung di dalam pengembangannya.

 

Nano fuel adalah salah satu solusi energy baru dan terbarukan (EBT) ketika energy fossil dunia terus menipis – dan kalau toh masih akan terus ada, dunia concern terhadap pencemaran yang ditimbulkannya.

 

Ada tiga pendekatan teknologi nano untuk energy baru yang kita kategorikan sebagai nano fuel ini. Pertama adalah penerapan teknologi nano untuk merubah bahan baku yang sangat murah menjadi energy bernilai tinggi, kedua adalah penerapan teknologi nano untuk meningkatkan efektifitas penggunaan energy yang ada, dan ketiga adalah penerapan teknologi nano untuk mengolah energy fossil yang masih mendominasi dunia hingga kini – agar penggunaannya bisa dihemat dan dampak emisinya bisa ditekan.

 

Yang sudah kami kaji dan kini dalam pengembangan/prototyping  – bahkan sudah bisa disaksikan mockup-nya di web kami biodme.org – adalah kategori pertama, yaitu bagaimana kita bisa merubah bahan baku yang sangat murah menjadi energy yang bernilai tinggi menggunakan teknologi nano tersebut.

 

Yang kami maksud bahan baku yang sangat murah ini adalah limbah biomassa pada umumnya wa bil khusus limbah pertanian – karena kita lagi ngomongin dunia pertanian. Sedangkan energy yang bernilai tinggi yang kami maksudkan adalah BioDME – yang juga disebut biofuel 2.0, energy for the 21st century – karena meskipun menggunakan hasil pertanian dia tidak bersaing dengan food security, dia hanya menggunakan limbahnya saja.

 

Bagaimana teknologi nano bisa membantu meningkatkan produksi BioDME ? BioDME – yaitu dimethyl ether yang diproduksi dari biomassa –  diproses melalui dua tahap. Tahap pertama adalah gasifikasi untuk merubah biomassa menjadi syngas yang unsur utamanya adalah CO dan H2. Tahap kedua merubah syngas menjadi BioDME atau CH3OCH3 dengan kemurnian di atas 99.85 pCt , melalui serangkaian catalyst reactors and distillation.

 

Lantas dimana letak teknologi nanonya ? Momok dari proses gasifikasi adalah tar - hydrocarbon rantai panjang yang sangat mengganggu dari proses gasifikasi karena menurunkan kwalitas dan kwantitas hasil gasifikasi. Untuk menekan tar ini serendah mungkin atau bahkan menghilangkannya, maka bisa digunakan second stage gasification reactor yang menggunakan nano catalyst.

 

Mengapa perlu nano catalyst ? bukankah catalyst biasa juga bisa digunakan ? jawabannya adalah efektifitasnya dalam membantu reaksi pemecahan rantai panjang hydrocarbon bernama tar tersebut menjadi CO dan H2. Karena nano catalyst memiliki luas permukaan yang jauh lebih besar ketimbang catalyst biasa yang umumumnya berupa butiran-butiran dalam ukuran mili – dia akan dapat meningkatkan secara berlipat ganda dan sekaligus mempercepat proses konversi tar menjadi CO dan H2 atau yang disebut syngas tersebut.

 

Pada stage berikutnya, nano catalyst masing-masing dari bahan yang lain lagi juga bisa kita gunakan dalam reactor DME maupun proses pemurnian atau pemisahan DME dari sisa-sisa proses berupa methanol maupun air. Dalam proses distilasi yang secara teknis kita sebut R-DWC ( Reactive – Dividing Wall Column) inilah nano catalyst berperan dalam memisahkan tiga zat yang berbeda titik didihnya tersebut.

 

Bukankah nano catalyst ini sendiri barang mahal – yang tentu berdampak pada produksi bio fuelnya ? tergantung dari mana nano particle yang akan digunakan sebagai nano catalyst ini diperoleh. Bila dibeli yang sudah siap pakai ya mahal, demikian pula bila dibuat sendiri melalui proses mekanik – juga mahal karena butuh mesin giling khusus – umumnya ball mill yang bekerja berhari hari untuk menggerus material menjadi nano particles.

 

Tetapi ada cara lain yang tidak memerlukan investasi yang terlalu mahal, yaitu proses produksi nano particles secara kimiawi. Melalui proses yang disebut co-precipitation, nano particle bisa dihasilkan dengan alat-alat dan bahan yang terjangkau. Lebih-lebih nano catalyst hanya berfungsi mempercepat reaksi tetapi tida dikonsumsi dalam proses gasifikasi dan reaksi DME-nya sendiri , maka efek cost terhadap penggunaan nano catalyst hasil co-precipitation ini dapat ditekan.

 

Walhasil, produski nano fuel berupa BioDME dengan bantuan nano catalyst ini insyaAllah akan segera available secara komersial . Bila ini terjadi, apa dampaknya bagi petani yang terlibat di dalamnya ? Petani padi dan jagung, yang selama ini mengasilkan begitu banyak limbah berupa jerami, sekam, janggel dan batang jagung – akan mendapati bahwa biomassa yang mereka produski melimpah ini – sebagai sumber energy baru terbarukan (EBT) yang harganya semakin mahal.

 

Bisa jadi nantinya penghasilan utama petani padi dan jagung bukan lagi padi dan jagungnya sendiri, melainkan biomassa yang volumenya jauh lebih besar dari yang kita makan. Setiap produksi 1 kg padi yang kita makan, ada 3 kg biomassa yang diproduksi bersamanya. Untuk jagung setiap 1 kg jagung yang diproduksi untuk pakan ternak, ada setidaknya 2 kg biomassa yang ikut dihasilkan bersamanya.

 

Teknologi nano kedua yang sudah kami lihat potensi aplikasinya segera adalah nano satellite ! Kok bisa ? petani menggunakan satellite ? justru inilah peluangnya yang harus dilihat oleh para pengambil keputusan di negeri ini.

 

Bagaimana kalau ada satellite besarnya hanya seukuran kotak tisu, beredar di sub orbit sekitar 250 - 500 km di atas permukaan bumi – atau sekitar 25-50 kali lebih tinggi dari pesawat terbang komersial, dalam ketinggian ini dia bisa mengitari bumi sekali setiap 90 menit – satellite tersebut begitu murahnya dibanding satellite pada umumnya – yaitu harganya hanya 1/200 dari harga satellite normal, dan satellite ini bahkan bisa melihat secara akurat tanaman di halaman belakang rumah kita yang luasnya hanya 3x5 meter saja. Bisa kita bayangkan apa yang bisa dilakukan dengan satellite ini ?

 

Kita bisa melihat perkembangan tanaman kita dari waktu ke waktu dimanapun dia berada, dari warna daunnya kita tahu tanaman kita butuh pupuk apa, dari gradasi warna tanaman yang mulai menua – bisa diestimasikan kapan panen, berapa estimasi hasilnya dlsb. Statistik produksi pertanian bisa dihitung dan dilaporkan secara akurat dan real time sehingga tidak lagi menjadi perdebatan antar instansi/kementrian.

 

Dan karena tanaman tidak membuthkan pengawasan terus menerus, sepekan sekali sudah lebih dari cukup, maka waktu luang satellite ini bisa di-share dengan dengan sejumlah pihak lain yang juga membutuhkan. Misalnya kementrian kelautan membutuhkan satellite murah ini untuk monitor illegal fishing, kementrian kehutanan membutuhkannya untuk mencegh illegal logging dan deteksi dini dari potensi kebakaran, para PEMDA membutuhkannya untuk perencanaan wilayah mereka secara lebih akurat dlsb. dlsb.

 

Bukan hanya itu, karena satellite ini mengitari bumi, maka waktu luangnya bisa dijual ke negeri-negeri di Afrika, Amerika Latin dlsb. untuk memetakan potensi lahan-lahan di dunia yang masih bisa dioptimalkan hasilnya untuk pangan maupun produksi energy di contoh kasus pertama tersebut di atas.

 

Semua ini sekarang dimungkinkan karena sudah ada pihak yang membuat satellite dengan teknologi nano tersebut, bahkan kami berkomunikasi intensif dengan mereka untuk pengembangan aplikasinya. Ini bisa menjadi tools bagi para calon pemimpin yang terlibat dalam kontestasi Pilkada 2018 dan Pemilu 2019, Anda bisa bener-bener memelototi setiap jengkal wilayah Anda sehingga Anda bisa bener-bener berbuat untuk memakmurkannya !

 

Contoh ketiga adalah apa yang dilakukan oleh Kristian dan anaknya Brage, yaitu tetangga stand pameran kami waktu di World Future Energy Summit – Abu Dhabi awal tahun ini. Dengan cerdiknya ayah dan anak ini memproduksi apa yang mereka sebut Liquid Nano Clay (LNC).

 

Dengan LNC ini – yaitu butiran-butiran tanah liat yang begitu kecilnya seukuran nano – dalam kondisi cair dia disemprotkan ke padang pasir, maka padang pasir-pun tiba-tiba bisa ditanami. Dengan LNC ini setiap butir pasir bisa ‘dibungkus’ dengan tanah liat, sehingga padang pasir menjadi tanah yang subur.

 

Bisa dibayangkan kalau padang pasir saja bisa disuburkan dengan teknologi nano ini, maka setiap jengkal lahan yang dipotret dengan nano satellite di contoh kedua tersebut di atas – bisa diolah menjadi lahan-lahan produktif menghasilkan food, fuel maupun lainnya.

 

Contoh keempat adalah teknologi nano untuk memenuhi hasrat dunia untuk beralih dari fossil-based economy menjadi bio-based economy, Eropa bahkan sudah mem-visikan tahun 2030 semua bahan baku yang mereka gunakan selama ini dari hasil fossil sudah harus digantikan menjadi yang berasal dari biomassa.

 

Hasrat ini menyisakan satu masalah besar yaitu terkait dengan akselerasi produksi. Sebagai contoh ketika mereka ingin mengganti bahan-bahan kimia yang berasal dari fossil untuk industri farmasi, flavor and fragrance menjadi bio-based chemical, kendala akselerasi produksi ini menjadi ganjalan terbesarnya.

 

Bahan kimia hasil tambang bisa dikeduk dan disedot dari perut bumi dengan cepat dalam skala yang sangat besar dalam waktu singkat, sementara kalau harus menanam dahulu perlu waktu yang lama dan lahan pertanian yang luas. Kita di Indonesia memiliki sejumlah produk unggulan untuk bio-based materials yang dibutuhkan dunia tersebut di atas, lagi-lagi kendalanya adalah produksi.

 

Dengan dua jenis minyak saja yaitu minyak daun cengkeh (Clove Leaf Oil – CLO) dan minyak sereh wangi (Citronella Oil – CO), kombinasi keduanya sudah bisa memenuhi sebagain besar bahan obat, perasa dan aroma – flavor and fragrance – yang dibutuhkan dunia. Tetapi kita tidak bisa memproduksinya secepat dan sebesar kebutuhan yang ada.

 

Butuh tahunan untuk menanam cengkeh sebelum daunnya bisa diambil untuk jadi minyak CLO. Kami pernah berniat menanam cengkeh menjadi seperti tanaman teh yang ditanam khusus untuk diambil daunnya, lagi-lagi tetap butuh tahunan sebelum bisa dipanen daunnya.

 

Citronella Oil bisa dipanen lebih cepat yaitu 6 bulan, tetapi masih butuh lahan yang sangat luas utuk menanamnya. Karena shortage produksi ini, setahun terakhir minyak daun cengkeh dan minyak sereh wangi tersebut di atas melonjak harganya diatas 50 % lebih tinggi dari harga setahun lalu. Bisa dibayangkan di tahun-tahun mendatang, khususnya menjelang target Bio-Economy 2030 sesuai visinya Eropa.

 

Lantas apa yang bisa dilakukan teknologi nano untuk akselerasi produksi bio-materials tersebut di atas ? Sama dengan yang di kasus pertama kuncinya ada di fungsi catalyst – yaitu zat yag mempercepat reaksi tetapi zat tersebut sendiri tidak dikonsumsi dalam reaksi. Untuk sesuatu yang hidup seperti tanaman, fungsi catalyst ini diperankan oleh zat yang bernama enzyme.

 

Bagaimana kalau enzyme ini bisa dibuat dalam ukuran nano sehingga efektifitasnya dalam memfasilitasi reaksi metabolism cell tanaman menjadi sangat cepat ? maka zat aktif dari tanaman dapat diproduksi dalam bioreaktor-bioreaktor yag dibuat khusus untuk memproduksi zat aktif ini secara cepat dalam jumlah yang besar. Enzyme seukuran nano tersebut kini sudah bisa diproduksi – yang disebut Single Enzyme Nanoparticles atau disingkat SEN.

 

Untuk menghasilkan zat aktif yang bernama eugenol – bahan untuk segala obat – misalnya, kita tidak lagi perlu menunggu pohon cengkeh kita tumbuh bertahun-tahun di tanah yang sangat luas misalnya, cukup dalam tangki-tangki bioreactor yang hanya butuh luasan lahan beberapa ribu meter persegi, bukan beribu-ribu hektar seperti yang terjadi selama ini.

 

Bukankah dengan teknologi yang sangat tinggi ini petani kita akan semakin ketinggalan dari dunia maju di luar sana ? betul memang demikian yang terjadi bila kita diam. Dunia luar sana akan berhenti mengimpor minyak cengkeh untuk memperoleh eugenol dari Indonesia, berhenti mengimpor citronella oil dari Indonesia padahal CO terbaik berasal dari Java Citronella – karena semua akan bisa mereka produksi sendiri dalam jumlah besar melalui pabrik-pabrik berupa bioreactors yang segera bisa mereka bangun.

 

Tetapi inilah wake-up call bagi negeri kepulauan agraris yang amat sangat kaya dengan biodiversity ini – disrupt or be disrupted – yang sudah berlangsung lama di dunia startup juga akan mengguncang dunia pertanian, bila kita tidak men-disrupt dunia lebih dahulu – maka kitalah yang akan di-disrupted oleh dunia.

 

Maka inilah waktu terbaik untuk kita segera bangun dari tidur panjang kita dan segera kita do something, segera kuasai berbagai teknologi tinggi yang akan mengamankan industri pertanian kita ke depan, termasuk teknologi nano ini. Bila kita bisa bergerak cepat, insyaAllah kita masih punya chance untuk men-disrupt dunia dan bukan sebaliknya malah menjadi pihak yang ter-disrupted.

 

Bila Anda sevisi dengan kami dan tertarik untuk ikut berbuat dalam ini, Anda bisa menghubungi kami di : This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it. atau langsung register ke : bit.ly/BioDME untuk kami libatkan di forum-forum group discussion (FGDs) kami yang terkait dengan empat hal tersebut di atas. InsyaAllah.