Ilmuwan Tiongkok Kembangkan Material Nano untuk Tingkatkan Fotosintesis

Beijing - Tim peneliti Tiongkok mengembangkan bahan nano berbasis karbon dari biomassa limbah pertanian yang dapat meningkatkan fotosintesis tanaman dan berpotensi memacu pertumbuhan tanaman.

Menurut penelitian yang baru-baru ini dipublikasikan di jurnal Communications Materials, para peneliti dari Institut Teknologi Lanjutan Shenzhen (Shenzhen Institute of Advanced Technology), yang berada di bawah naungan Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok (Chinese Academy of Sciences/CAS), dan Shanghai Jiao Tong University mengembangkan titik-titik kuantum karbon, sebuah material nano berbasis karbon yang disintesis dari biomassa limbah pertanian, seperti jerami, dedaunan, dan gulma, seperti dilansir Science and Technology Daily pada Senin (10/3).

Seperti dikutip dari Antara, material baru ini mengubah sinar ultraviolet yang tidak dapat diserap oleh tanaman, dan cahaya hijau, yang diserap secara tidak efisien oleh tanaman, menjadi cahaya merah sehingga menghasilkan penyerapan yang lebih efisien.

Material ini juga memicu eksitasi elektron dari foton yang diserap untuk menghasilkan elektron tambahan bagi rantai transpor elektron fotosintesis, sehingga meningkatkan efisiensi fotosintesis.

Para peneliti memasukkan material tersebut ke dalam media kultur cair sianobakteri atau menyemprotkannya pada tanaman sebagai percobaan. Hasilnya menunjukkan bahwa sianobakteri penghasil gliserol mengalami peningkatan 2,4 kali lipat dalam laju fiksasi CO2 dan pertumbuhan 2,2 kali lipat dalam produksi gliserol. Sementara itu, biomassa tanaman Arabidopsis meningkat 1,8 kali lipat.

Menurut penelitian ini, material tersebut tidak hanya meningkatkan efisiensi fotosintesis dan mendorong pertumbuhan tanaman, tetapi juga menawarkan keuntungan berupa biaya yang rendah dan biokompatibilitas yang tinggi, sehingga sangat menjanjikan untuk produksi pertanian di masa depan dan biomanufaktur bertenaga surya.

Percobaan awal juga menunjukkan bahwa material tersebut dapat meningkatkan pertumbuhan sejumlah tanaman, seperti duckweed, kacang tanah, jagung, dan kedelai.

Pemulihan Ozon

Tim peneliti Tiongkok juga berhasil mengungkap bahwa peningkatan emisi metana dapat memberikan dampak positif yang tak terduga pada pemulihan ozon pada masa depan, sekaligus memberikan pemahaman baru tentang tata kelola iklim.

Penelitian yang dipimpin oleh tim peneliti dari Beijing Normal University, baru-baru ini diterbitkan dalam jurnal Advances in Atmospheric Sciences.

Lapisan ozon berfungsi sebagai perisai pelindung Bumi, menghalangi radiasi ultraviolet yang berbahaya. Meskipun berbagai upaya internasional telah membantu mengurangi zat perusak ozon, pemulihan lapisan ozon pada masa depan menghadapi ketidakpastian baru akibat pemanasan global dan aktivitas manusia.

Penelitian tersebut menyoroti peran ganda metana dalam pemulihan ozon. Di satu sisi, metana merupakan gas rumah kaca yang kuat yang berkontribusi terhadap pemanasan global, sementara di sisi lain, metana memiliki interaksi kimiawi yang kompleks di atmosfer yang dapat membantu pemulihan lapisan ozon stratosfer, profesor di Beijing Normal University Xie Fei menjelaskan.

"Seperti halnya ozon yang dapat berbahaya di permukaan tanah, namun bermanfaat di stratosfer, metana dan prekursor ozon lainnya juga memiliki karakteristik ganda yang serupa. Memahami efek ganda ini sangat penting untuk memprediksi pemulihan ozon di masa depan dan implikasinya terhadap iklim, Kata Xie.

Tim peneliti itu melakukan eksperimen untuk menganalisis dampak metana, karbon dioksida, dan suhu permukaan laut terhadap ozon stratosfer di bawah skenario Representative Concentration Pathway (RCP) 8.5 pada 2050.