Ilmuwan Kembangkan Teknologi "Pasir Hidup" untuk Memperlambat Kecepatan Penyerapan Air Pasir Gurun

Bakteri yang dapat memutar serat selulosa mampu mengikat pasir gurun yang longgar menjadi material yang lebih kuat, dengan kecepatan drainase yang jauh lebih lambat dibandingkan pasir biasa, meskipun penelitian ini masih berada pada tahap laboratorium. Para ilmuwan dari Khalifa University di Uni Emirat Arab, Empa di Swiss, dan ETH Zurich menguji apakah serat mikroba dapat mengikat butiran pasir seperti akar tanaman, hifa jamur, dan sekresi mikroba dalam tanah, serta mengubah cara air mengalir di dalamnya.

Metode Pembuatan Pasir Hidup

Tim penelitian menggunakan dua metode untuk membuat "pasir hidup". Metode pertama adalah dengan langsung membudidayakan mikroba di dalam pasir, menciptakan apa yang disebut "pasir hidup", yang mengurangi permeabilitas hingga sekitar enam kali lipat dalam pengujian drainase. Metode kedua adalah dengan membudidayakan serat selulosa berbentuk lembaran secara terpisah dan menyisipkannya di antara lapisan pasir, yang mengurangi permeabilitas hingga sekitar dua puluh delapan kali lipat dibandingkan pasir yang tidak diolah. Peneliti menggunakan bakteri penghasil selulosa, Komagataeibacter medellinensis, dan dua jenis jamur, Schizophyllum commune, dengan pasir yang diambil dari bukit pasir dekat Al Ain, Uni Emirat Arab, serta pasir laboratorium standar untuk beberapa pengujian kekuatan.

Mereka mendisinfeksi pasir sebelum menambahkan mikroba dan larutan nutrisi. Gambar mikroskop menunjukkan bahwa selulosa melekat pada permukaan butiran pasir dan mengikat butiran yang berdekatan.

Gustav Nyström, kepala laboratorium material selulosa di Empa, menyebut pencapaian ini sebagai "komposit alami". Sampel yang dihasilkan oleh bakteri lebih kuat. Dalam waktu tujuh hari, sebuah kolom pasir setinggi sekitar 6 cm (2,4 inci) dapat dikeluarkan dengan stabil dari cetakan dan dipotong menjadi bagian-bagian kecil, yang tetap utuh dalam air. Meskipun sampel jamur juga dapat mengikat butiran pasir, mereka lebih rapuh, dan beberapa dapat pecah saat dikeluarkan dari cetakan atau setelah dikeringkan dan dipotong. Lembaran selulosa berfungsi seperti kain penguat, yang dapat secara efektif mendistribusikan kekuatan yang diterapkan.

Dalam sebuah demonstrasi dengan beban seberat 10 kg (22 lb), blok pasir yang tidak diolah runtuh lebih parah dibandingkan blok pasir yang menggunakan lembaran selulosa, sementara lembaran yang dibudidayakan dalam waktu lama biasanya dapat memberikan sampel yang lebih kuat, dan juga secara signifikan mengurangi permeabilitas air.

Penerapan Potensial Serat Mikroba

Tim tersebut percaya bahwa serat mikroba dapat memberikan alternatif yang dapat terurai secara hayati untuk beberapa bahan sintetis yang digunakan untuk menstabilkan tanah, dan pengikatan butiran pasir yang lebih kuat juga dapat membantu mengurangi erosi angin. Eksperimen tidak mengukur emisi debu. Nyström menyatakan bahwa metode ini memungkinkan peneliti untuk memperkenalkan bahan organik dan air ke dalam pasir dan menstabilkannya sampai batas tertentu. Untuk pasir dengan serat yang tumbuh di antara butiran, kapasitas menahan air meningkat dari sekitar 20,2% menjadi 25,5%, peningkatan yang dianggap ilmuwan sebagai kecil. Tiga peneliti telah mengajukan paten yang sedang diproses.

Namun, penelitian ini masih berada pada tahap laboratorium. Mikroba mendapatkan air dan nutrisi dalam kondisi terkontrol, dan pertumbuhannya memerlukan oksigen. Pertumbuhan kolom pasir bakteri tidak merata, dengan kekuatan bagian atas jauh lebih rendah dibandingkan bagian bawah. Eksperimen tidak menguji pertumbuhan tanaman atau menentukan berapa lama material ini dapat bertahan dalam kondisi gurun. Penelitian terkait telah dipublikasikan di jurnal Carbohydrate Polymers.

Potensi dan Tantangan Masa Depan Teknologi Pasir Hidup

Penelitian ini menunjukkan potensi aplikasi serat selulosa mikroba dalam lingkungan gurun, terutama dalam mengurangi penyerapan air dan menstabilkan tanah. Dengan dampak perubahan iklim global, masalah desertifikasi semakin serius, dan teknologi ini menawarkan solusi yang berkelanjutan. Namun, teknologi ini masih dalam tahap laboratorium, kurangnya data aplikasi nyata dan evaluasi efek jangka panjang, dan penelitian lebih lanjut diperlukan untuk memastikan efektivitas dan kelayakannya di lingkungan alami.