Potensi Ancaman dan Upaya Mitigasi Emisi Gas Rumah Kaca di Sektor Pertanian Indonesia: Tinjauan Sistematis atas Literatur

Potensi Ancaman dan Upaya Mitigasi Emisi Gas Rumah Kaca di Sektor Pertanian Indonesia: Tinjauan Sistematis atas Literatur

Latar Belakang

• Pertanian Indonesia adalah sektor penting untuk pemenuhan pangan dan mata pencaharian, tetapi juga penyumbang emisi gas rumah kaca (GRK).
• Secara global, sektor pertanian menyumbang sekitar $14\%$ emisi GRK; secara nasional sekitar $7\%$ (angka relatif dari sumber literatur dalam tulisan ini).
• Emisi GRK utama dari pertanian mencakup gas metan (CH₄), karbon dioksida (CO₂), dan dinitrogen oksida (N₂O).
• Sumber emisi mencakup kegiatan mulai dari persiapan lahan, pemupukan, transportasi hasil pertanian, hingga pengolahan di pabrik.
• Emisi GRK mempengaruhi perubahan iklim dengan peningkatan suhu dan perubahan pola curah hujan.
• Upaya mitigasi yang dicatat meliputi:
  • Konversi energi, misalnya penggunaan biogas dari kotoran hewan untuk mengurangi CH₄.
  • Pemanfaatan pelet dari limbah sawit untuk mengurangi CO₂.
  • Reboisasi dengan tanaman penyerap karbon untuk mengurangi CO₂.
  • Pemanfaatan pupuk organik sebagai pengganti sebagian pupuk anorganik untuk mengurangi CH₄ dan N₂O.
• Tujuan tinjauan: meningkatkan pemahaman peran sektor pertanian terhadap emisi GRK di Indonesia dan memberikan wawasan mitigasi yang dapat diterapkan untuk pertanian yang berkelanjutan.

Tujuan, Ruang Lingkup, dan Pertanyaan Penelitian

• Pertanyaan 1: Sejauh mana sektor pertanian berperan dalam produksi emisi gas rumah kaca?
  • Termasuk perhitungan kuantitatif emisi dari kegiatan pertanian.
• Pertanyaan 2: Upaya apa saja yang dapat menekan emisi GRK dalam pertanian?
  • Fokus pada bentuk-bentuk mitigasi yang konkret.
• Ruang lingkup:
  • Wilayah: Indonesia
  • Bidang: Pertanian (meliputi pertanian, peternakan, perkebunan, kehutanan terkait secara terbatas jika relevan dengan pertanian)
  • Bahasa literatur: Inggris (didasarkan pada preferensi publikasi ilmiah utama)
  • Waktu: 2018–2023 (sampai akhir Oktober)
  • Tipe literatur: Jurnal/Artikel penelitian
• Kriteria seleksi (ringkasan): wilayah Indonesia, bidang pertanian, bahasa Inggris, artikel jurnal, tahun 2018–2023.
• Proses seleksi literatur dilakukan melalui kriteria (lihat Gambar alir; Gambar 1 dalam sumber):
  • Pencarian Google Scholar dengan kata kunci: "greenhouse gases emissions" AND "agriculture" AND "Indonesia".
  • Penyaringan judul → abstrak → teks lengkap; evaluasi kelayakan untuk jawaban dua pertanyaan penelitian.
• Hasil akhir tinjauan: 5 studi yang memenuhi kriteria.
• Catatan metodologis penting:
  • Literatur abu-abu kadang bisa masuk ke tinjauan sistematis, sehingga perlu pemeriksaan ketat terhadap kesesuaian.
  • Diagram alir (Gambar 1) menggambarkan proses seleksi dari 1280 hasil awal menjadi 5 studi final.

Statistik Ringkas Proses Pencarian (ringkas dari Tinjauan)

• Sampean awal: n = 1280 artikel ditemukan.
• Penyaringan judul: n = 1280 (proses ini mengarah pada penyaringan lebih lanjut berdasarkan relevansi).
• Penyaringan abstrak: n = 160.
• Penilaian kelayakan teks lengkap: n = 32.
• Artikel yang lolos untuk direview: n = 5.
• Pengecualian (berdasarkan kriteria): n = 1120 (judul tidak relevan, bahasa bukan Inggris, area bukan Indonesia, dsb.).
• Pengecualian tambahan (tidak menjawab pertanyaan/ tanpa mitigasi): n = 27.
• Pengecualian lagi (abstrak tidak terkait, buku/review, akses full text tidak tersedia): n = 128.

Ringkasan Literatur yang Direview (5 Studi)

• Wahyudi (2021) — Area: Desa Sukoharjo, Kab. Pati, Jawa Tengah; Fokus: Peternakan sapi; Kategori: Limbah pertanian.
  • Fokus faktor GRK: limbah pertanian dari peternakan sapi.
• Chew et al. (2022) — Area: Indonesia; Fokus: Kelapa sawit (hulu hingga hilir); Kategori: Limbah pertanian.
• Iswanto et al. (2021) — Area: Kabupaten Kotawaringin Barat, Kalimantan Tengah; Fokus: Perkebunan Eucalyptus pellita; Kategori: Pemupukan dan Limbah Pertanian.
• Tani et al. (2021) — Area: Kumpeh Ulu, Muaro Jambi; Fokus: Pertanian jagung; Kategori: Pemupukan.
• Hervani et al. (2021) — Area: Rembang (Jawa Tengah) dan Sukabumi (Jawa Barat); Fokus: Pertanian cabai; Kategori: Pemupukan.

Temuan Utama per Studi

• Umum: Emisi GRK berasal dari aktivitas yang luas meliputi lahan, pemupukan, limbah, transportasi, dan proses di pabrik.
• Sektor mencakup pertanian, peternakan, perkebunan, kehutanan (lingkup luas pertanian).
• Sumber GRK berbeda antar studi, namun tren umum: pemupukan dan manajemen limbah serta penggunaan energi/fasilitas industri berkontribusi signifikan.
• Efek terhadap iklim: perubahan suhu permukaan dan pola curah hujan berimbas pada produktivitas tanaman; siklus iklim-pertanian menjadi fokus perbaikan melalui rekayasa praktik pertanian.
• Riset menunjukkan bahwa upaya rekayasa dan mitigasi dapat memitigasi emisi GRK secara signifikan bila diadopsi secara luas.

Kegiatan Sektor Pertanian Penghasil GRK

• a. Proses Lahan, Transportasi, dan Proses Pabrik
  • Penggunaan alat pertanian modern (mis. traktor) membutuhkan bahan bakar solar; disertai transportasi hasil panen ke pabrik dan penggunaan generator di pabrik untuk energi listrik, seperti pada pabrik wood pellet.
  • Proses pengolahan di pabrik juga melibatkan bahan bakar fosil, meningkatkan emisi CO₂.
  • Contoh kasus: produksi wood pellet menggunakan solar untuk proses pengupasan, pengeringan, dan penyimpanan; emisi CO₂ terkait bahan bakar fosil.
  • Upaya mitigasi terkait energi: substitusi dengan biodiesel, energi surya/biomassa untuk mengurangi penggunaan bahan bakar fosil.
  • Emisi pembakaran bahan bakar fosil berkontribusi secara langsung terhadap GRK, walau dalam beberapa kasus kontribusinya relatif kecil dibandingkan total emisi.
• b. Pemupukan
  • Pemupukan (pupuk kimia/anorganik) menyumbang NO, CH₄, dan N₂O.
  • CH₄ pada pemupukan dipengaruhi kondisi lahan (ketersediaan air) serta aktivitas bakteri metanogen; lahan tergenang meningkatkan CH₄ dibandingkan lahan kering.
  • Dolomit/kapur dalam pupuk anorganik meningkatkan pH tanah, meningkatkan CH₄ (karena peningkatan kandungan Ca/Mg pada dolomit).
  • Pupuk NPK mempengaruhi N₂O; semakin besar NPK, semakin tinggi emisi N₂O; fluks N₂O lebih besar pada kondisi kering dibandingkan basah karena proses perkolasi dan pencucian nitrogen.
  • Secara kuantitatif (berdasarkan Tani et al., 2021):
  • Emisi CH₄ pada perlakuan pupuk: 100% pupuk anorganik menghasilkan fluks CH₄ tertinggi; campuran dengan pupuk organik menurunkan CH₄.
• c. Pengelolaan Limbah Pertanian dan Peternakan
  • Limbah pertanian (padat/cair) sering tidak diolah karena biaya dan waktu; pembungan limbah yang tidak terkelola meningkatkan emisi GRK.
  • Contoh kelapa sawit: limbah tandan kosong menghasilkan emisi CH₄ sekitar **45-52\ \text{kg CH₄ ton}^{-1}\C{pfg} pada minyak kelapa sawit mentah jika tidak diolah.
  • Pengelolaan limbah di Indonesia (kelapa sawit) dapat menghasilkan pelet sebagai bahan bakar; peralatan cuci air limbah menyumbang sekitar 31.6%–59.9% dari total emisi air limbah; peralatan pengeringan (pembakaran) menyumbang 11.9%–36.3% dari total emisi proses; CO dan CO₂ meningkat karena pembakaran batu bara pada source energi pembangkit.
  • Kotoran hewan menghasilkan CH₄ jika tidak dikelola; CH₄ memiliki potensi pemanasan global sekitar 25 kali dibanding CO₂ (GWP CH₄ ≈ 25× CO₂).
  • Proses pengolahan limbah dapat menghasilkan emisi CO₂ tambahan dari pembakaran bahan bakar fosil pada peralatan pembakar di fasilitas.
• Sektor peternakan adalah bagian dari pertanian dan menghasilkan limbah kotoran hewan yang jika tidak dikelola dengan benar akan melepaskan CH₄. Nilai GWP CH₄ lebih tinggi secara signifikan dibanding CO₂ (≈ 25×).

Upaya Mitigasi GRK di Sektor Pertanian

• a. Pengkonversian Energi
  • Mengubah kotoran hewan ternak menjadi biogas untuk digunakan sebagai sumber energi alternatif, sehingga CH₄ yang semula terlepas ke atmosfer tersimpan atau dimanfaatkan.
  • Pada skala rumah tangga, biogas dapat menggantikan LPG/kayu bakar untuk memasak; pembakaran kayu bakar menghasilkan emisi lebih tinggi dibanding pembakaran biogas, dengan estimasi emisi kayu bakar sekitar 7× emisi biogas.
  • Limbah sawit diolah menjadi pelet sebagai bahan bakar menggantikan generator berbasis solar; pelet dari limbah sawit memiliki kandungan karbon lebih rendah dan dapat menurunkan emisi secara relatif.
  • Substitusi energi fosil dengan biodiesel/energi terbarukan (solar diganti biodiesel; energi surya atau biomassa) untuk menekan emisi CO₂ dari produksi dan pemrosesan.
• b. Perbaikan Sistem
  • Perbaikan pada sistem produksi di pabrik terkait pemanasan/pelet dari limbah sawit dengan modifikasi insulasi burner dan pengering untuk mengurangi laju aliran udara dan kebocoran udara.
  • Evaluasi berperangkat terhadap setiap proses untuk mengidentifikasi bagian dengan emisi tertinggi dan prioritas perbaikan.
  • Tujuan: meningkatkan efisiensi energi, mengurangi konsumsi bahan bakar, dan menurunkan emisi terkait.
• c. Reboisasi
  • Reboisasi dengan tanaman penyerap karbon (CO₂) untuk menjaga keseimbangan sumber daya alam.
  • Contoh vegetasi: Eucalyptus pellita.
  • Potensi penyerapan CO₂ (dari penelitian terkait):
  • Pada usia 1 tahun: sekitar $36.34\ \text{t CO₂ ha}^{-1}\text{yr}^{-1}$
  • Pada usia 4 tahun: sekitar $67.69\ \text{t CO₂ ha}^{-1}\text{yr}^{-1}$
  • Penyerapan CO₂ meningkat seiring pertumbuhan tanaman hingga mendekati nilai optimum.
• d. Penggunaan Pupuk Organik
  • Pupuk organik berasal dari limbah pertanian/hewan (bio-slurry, biourine, kompos).
  • Pupuk organik dapat mengurangi emisi GRK dan meningkatkan kesuburan tanah.
  • Campuran pupuk organik dengan pupuk anorganik untuk pemupukan dapat menurunkan emisi CH₄ secara bertahap:
  • Contoh perlakuan terhadap CH₄ (kg/ha/musim):
    • 100% pupuk anorganik: 42.06
    • 75% pupuk anorganik + 25% pupuk organik: 32.94
    • 50% pupuk anorganik + 50% pupuk organik: 25.75
    • 25% pupuk anorganik + 75% pupuk organik: 13.64
  • Penambahan pupuk organik meningkatkan kualitas porositas tanah dan drainase, sehingga mengurangi aktivitas bakteri metanogen dan emisi CH₄.
  • Efek pada N₂O: penurunan fluks N₂O sekitar $14\% - 27\%$ ketika beralih dari pupuk kimia ke pupuk berbasis organik (Hervani et al., 2021).
  • Penambahan mulsa plastik pasca pemupukan dapat menghambat emisi N₂O dengan menjaga suhu di bawah mulsa tetap lebih tinggi, sehingga produksi N₂O menurun.

Implikasi Praktis dan Relevansi Real-World

• Emisi GRK dari sektor pertanian disebabkan oleh banyak proses, sehingga mitigasi memerlukan pendekatan multi-kutub (energi, pupuk, limbah, hulu-hilir).
• Implementasi praktis membutuhkan peran aktif petani, komunitas, dan pemangku kepentingan untuk mengadopsi teknologi ramah lingkungan, investasi pada infrastruktur energi terbarukan, dan adopsi pupuk organik secara bertahap.
• Upaya mitigasi tidak hanya menurunkan emisi tetapi juga berpotensi meningkatkan produktivitas tanah, efisiensi energi, dan ketahanan pangan jangka panjang.

Keterbatasan Tinjauan Sistematis Ini dan Arah Penelitian Selanjutnya

• Jumlah studi yang direview relatif kecil (n = 5) meskipun proses pencarian melibatkan n = 1280 awal.
• Perlu penambahan studi empiris lokal yang lebih luas di berbagai daerah Indonesia untuk menyempurnakan estimasi emisi GRK sektor pertanian secara nasional.
• Perlu standarisasi metode evaluasi emisi pada berbagai sub-sektor (pemupukan, pengelolaan limbah, energi) untuk memungkinkan komparasi yang lebih konsisten antar studi.
• Riset masa depan sebaiknya mengintegrasikan evaluasi ekonomi dari mitigasi (biaya/ manfaat) serta analisis dampak sosial bagi petani kecil.

Referensi Inti (Poin Utama yang Dirujuk dalam Tinjauan)

• Wahyudi (2021) — Emisi dari limbah peternakan sapi; fokus pada gambaran umum potensi emisi dan peran limbah.
• Chew et al. (2022) — Analisis siklus hidup untuk paliat biomassa kelapa sawit; fokus pada limbah sebagai sumber energi terbarukan dan potensi mitigasi CO₂.
• Iswanto, Nurrochmat, & Siregar (2021) — LCA Produksi Wood Pellet; fokus pada pupuk/limbah dan energi di Kalimantan Tengah.
• Hervani, Pramono, Mardiasih, & Setyanto (2021) — Emisi N₂O pada cabai melalui praktik pemupukan dan IPM (Integrated Pest Management).
• Tani et al. (2021) — Emisi CH₄ dari penggunaan bio-urine/bio-slurry pada jagung; efek campuran pupuk organik–anorganik terhadap CH₄.

Catatan Tambahan tentang Angka Kunci dan Konsep

• Emisi CH₄ memiliki Potensi Pemanasan Global sekitar 25 kali lebih besar daripada CO₂ pada horizon waktu 100 tahun; ringkasnya: $ext{GWP}<em>{ ext{CH}</em>4} \approx 25\ times\ \text{GWP}<em>{\text{CO}</em>2}$.
• Peningkatan suhu global sekitar $0.6^\circ\text{C}$ dalam 100 tahun berkontribusi pada perubahan pola curah hujan yang mempengaruhi produktivitas pertanian.
• Emisi dari limbah sawit melalui air limbah dapat mencapai porsi signifikan dari total emisi proses: sekitar $31.6\% - 59.9\%$ pada wabah tertentu, dengan emisi melalui peralatan cuci mencapai sekitar $98.9\%$ dari emisi air limbah tersebut.
• Pengurangan CH₄ melalui penggunaan pupuk organik berorientasi pada peningkatan porositas dan drainase tanah; efek ini mendukung penurunan CH₄ terutama pada lanskap basah/tergenang.

Catatan Penutup

• Tinjauan ini menekankan bahwa mitigasi GRK di sektor pertanian Indonesia membutuhkan pendekatan terpadu yang melibatkan teknologi energi terbarukan, perbaikan proses industri, sistem pemupukan yang lebih ramah lingkungan, serta konversi limbah menjadi sumber energi.
• Implementasi kebijakan harus memperhitungkan kapasitas, biaya, dan manfaat bagi petani serta mendorong adopsi praktik berkelanjutan secara luas.