Para peneliti mengungkapkan bagaimana mengubah kewajiban pemanasan global menjadi solusi keamanan pangan yang menguntungkan — ScienceDaily
Most Popular

Para peneliti mengungkapkan bagaimana mengubah kewajiban pemanasan global menjadi solusi keamanan pangan yang menguntungkan — ScienceDaily

Seperti fatamorgana di cakrawala, proses inovatif untuk mengubah gas rumah kaca yang kuat menjadi solusi ketahanan pangan telah terhenti oleh ketidakpastian ekonomi. Sekarang, analisis Universitas Stanford yang pertama mengevaluasi potensi pasar dari pendekatan tersebut, di mana bakteri yang diberi makan metana yang ditangkap tumbuh menjadi tepung ikan yang kaya protein. Studi tersebut, diterbitkan 22 November di Kelestarian Alam, menemukan bahwa biaya produksi yang melibatkan metana yang ditangkap dari sumber tertentu di AS lebih rendah daripada harga pasar untuk tepung ikan konvensional. Ini juga menyoroti pengurangan biaya yang layak yang dapat membuat pendekatan ini menguntungkan dengan menggunakan sumber metana lain dan mampu memenuhi semua permintaan tepung ikan global.

“Sumber industri di AS memancarkan jumlah metana yang benar-benar mengejutkan, yang tidak ekonomis untuk ditangkap dan digunakan dengan aplikasi saat ini,” kata penulis utama studi Sahar El Abbadi, yang melakukan penelitian sebagai mahasiswa pascasarjana di bidang teknik sipil dan lingkungan.

“Tujuan kami adalah membalik paradigma itu, menggunakan bioteknologi untuk menciptakan produk bernilai tinggi,” tambah El Abbadi, yang kini menjadi dosen program Pendidikan Kewarganegaraan, Liberal dan Global di Stanford.

Dua masalah, satu solusi

Meskipun karbon dioksida lebih berlimpah di atmosfer, potensi pemanasan global metana sekitar 85 kali lebih besar selama periode 20 tahun dan setidaknya 25 kali lebih besar seabad setelah pelepasannya. Metana juga mengancam kualitas udara dengan meningkatkan konsentrasi ozon troposfer, paparan yang menyebabkan sekitar 1 juta kematian dini setiap tahun di seluruh dunia karena penyakit pernapasan. Konsentrasi relatif metana telah tumbuh lebih dari dua kali lebih cepat dari karbon dioksida sejak awal Revolusi Industri karena sebagian besar emisi yang didorong oleh manusia.

Solusi potensial terletak pada bakteri pemakan metana yang disebut metanotrof. Bakteri ini dapat ditumbuhkan dalam bioreaktor berisi air dingin yang diberi metana bertekanan, oksigen, dan nutrisi seperti nitrogen, fosfor, dan trace metal. Biomassa kaya protein yang dihasilkan dapat digunakan sebagai tepung ikan dalam pakan budidaya, mengimbangi permintaan tepung ikan yang terbuat dari ikan kecil atau pakan nabati yang membutuhkan lahan, air dan pupuk.

“Sementara beberapa perusahaan sudah melakukan ini dengan gas alam pipa sebagai bahan baku, bahan baku yang lebih disukai adalah metana yang dipancarkan di tempat pembuangan sampah besar, pabrik pengolahan air limbah dan fasilitas minyak dan gas,” kata rekan penulis studi Craig Criddle, seorang profesor sipil dan lingkungan. teknik di Sekolah Teknik Stanford. “Ini akan menghasilkan banyak manfaat, termasuk tingkat gas rumah kaca yang lebih rendah di atmosfer, ekosistem yang lebih stabil, dan hasil keuangan yang positif.”

Konsumsi makanan laut, sumber protein dan mikronutrien global yang penting, telah meningkat lebih dari empat kali lipat sejak tahun 1960. Akibatnya, stok ikan liar sangat menipis, dan peternakan ikan sekarang menyediakan sekitar setengah dari semua makanan laut bersumber hewani yang kita makan. Tantangannya hanya akan tumbuh karena permintaan global untuk hewan air, tumbuhan, dan ganggang kemungkinan akan berlipat ganda pada tahun 2050, menurut tinjauan komprehensif sektor yang dipimpin oleh para peneliti di Stanford dan lembaga lainnya.

Sementara metanotrof yang diberi makan metana dapat menyediakan pakan untuk ikan yang dibudidayakan, pendekatan ekonominya tidak jelas, bahkan ketika harga tepung ikan konvensional hampir tiga kali lipat secara riil sejak tahun 2000. Untuk memperjelas potensi pendekatan tersebut untuk memenuhi permintaan secara menguntungkan, para peneliti Stanford membuat model skenario di mana metana bersumber dari pabrik pengolahan air limbah yang relatif besar, tempat pembuangan sampah, dan fasilitas minyak dan gas, serta gas alam yang dibeli dari jaringan gas alam komersial. Analisis mereka melihat berbagai variabel, termasuk biaya listrik dan ketersediaan tenaga kerja.

Menuju menghasilkan keuntungan

Dalam skenario yang melibatkan metana yang ditangkap dari tempat pembuangan sampah dan fasilitas minyak dan gas, analisis menemukan biaya produksi tepung ikan metanotrofik — masing-masing $1.546 dan $1.531 per ton — lebih rendah dari harga pasar rata-rata 10 tahun sebesar $1.600. Untuk skenario di mana metana ditangkap dari pabrik pengolahan air limbah, biaya produksi sedikit lebih tinggi — $1.645 per ton — dibandingkan harga pasar rata-rata tepung ikan. Skenario di mana metana dibeli dari jaringan komersial menyebabkan biaya produksi tepung ikan paling mahal — $1.783 per ton — karena biaya pembelian gas alam.

Untuk setiap skenario, listrik adalah pengeluaran terbesar, terhitung lebih dari 45 persen dari total biaya rata-rata. Di negara bagian seperti Mississippi dan Texas dengan harga listrik yang rendah, biaya produksi turun lebih dari 20 persen, sehingga memungkinkan untuk memproduksi tepung ikan dari metana dengan harga $1,214 per ton, atau $386 lebih murah per ton daripada produksi tepung ikan konvensional. Biaya listrik dapat dikurangi lebih lanjut, kata para peneliti, dengan merancang reaktor yang mentransfer panas dengan lebih baik untuk membutuhkan pendinginan yang lebih sedikit, dan mengalihkan aplikasi bertenaga listrik ke yang ditenagai oleh apa yang disebut gas terdampar yang jika tidak akan terbuang sia-sia atau tidak digunakan, yang juga dapat mengurangi ketergantungan pada jaringan listrik untuk lokasi terpencil. Dalam skenario yang melibatkan metana dari instalasi pengolahan air limbah, air limbah itu sendiri dapat digunakan untuk menyediakan nitrogen dan fosfor, serta pendinginan.

Jika efisiensi seperti ini dapat menurunkan biaya produksi untuk tepung ikan berbasis metanotrof sebesar 20 persen, proses tersebut dapat secara menguntungkan memasok total permintaan global untuk tepung ikan dengan metana yang ditangkap di AS saja, menurut penelitian tersebut. Demikian pula, proses tersebut dapat menggantikan kedelai dan pakan ternak jika tercapai pengurangan biaya lebih lanjut.

“Meskipun beberapa dekade mencoba, industri energi mengalami kesulitan menemukan penggunaan yang baik untuk gas alam yang terdampar,” kata rekan penulis studi Evan David Sherwin, seorang peneliti postdoctoral di bidang teknik sumber daya energi di Stanford. “Begitu kami mulai melihat energi dan sistem pangan bersama-sama, menjadi jelas bahwa kami dapat memecahkan setidaknya dua masalah lama sekaligus.”

Studi ini didanai oleh Stanford Center for Innovation in Global Health dan Stanford Natural Gas Initiative.

Criddle juga merupakan rekan senior di Stanford Woods Institute for the Environment, anggota Stanford Bio-X dan afiliasi dari Precourt Institute for Energy.

Rekan penulis Adam Brandt adalah profesor teknik sumber daya energi dan rekan senior di Precourt Institute for Energy, dan rekan penulis Stephen Luby adalah profesor penyakit menular, rekan senior di Stanford Woods Institute dan Freeman Spogli Institute for International Studies, anggota Stanford Bio-X dan Stanford Maternal & Child Health Research Institute dan direktur penelitian di Stanford Center for Innovation in Global Health.

Posted By : togel hongkonģ