Teknologi Sudah Memungkinkan Manusia Bercocok Tanam di Mars

Manusia sudah lama bermimpi menginjakkan kaki di Mars, tapi kondisi yang ekstrem membuatnya mustahil bagi siapa saja untuk bertahan hidup di sana.

Salah satu tantangan terbesarnya adalah permukaan Planet Merah mengandung perklorat, kontaminan yang berbahaya bagi kehidupan Bumi. Senyawa kimia ini dapat menyebabkan masalah tiroid dan paru-paru yang serius, sehingga pakar kesehatan melakukan segala cara untuk membersihkannya dari air minum, makanan dan bahan-bahan lainnya. Namun, perklorat baru bisa hilang seluruhnya setelah melalui berbagai proses rumit yang memerlukan suhu dan kondisi ekstrem.

Sekelompok ilmuwan kini mengembangkan katalis yang menyederhanakan proses penghilangan perklorat dan mampu menghancurkan 99 persen kontaminan pada suhu dan tekanan lingkungan. Sebagaimana dijelaskan dalam penelitian yang terbit di Journal of the American Chemical Society, hasilnya berupa “katalis efisien, kuat dan kompatibel dengan air yang dapat mendegradasi dan memanfaatkan [perklorat] untuk pemurnian air dan eksplorasi luar angkasa.”

Penelitian ini didasarkan pada eksperimen sebelumnya yang memanfaatkan mikroba anaerobik, organisme kecil yang hidup di lingkungan minim oksigen. Beberapa organisme ini dapat bertahan hidup dengan mengumpulkan atom oksigen di dalam perklorat, yang secara efektif memecah polutan. Mikroba tersebut dapat dibudidayakan untuk melakukannya di reaktor industri, tapi sayangnya memakan waktu hingga berbulan-bulan untuk membangun stabilitas dalam proses ini.

“Persiapannya membutuhkan waktu yang sangat lama,” kata Jinyong Liu, peneliti dan asisten profesor jurusan kimia dan teknik lingkungan di Marlan and Rosemary Bourns College of Engineering UC Riverside, ketika dihubungi melalui telepon. “Kami ingin katalis ini dapat menyelesaikannya dalam satu hari.”

“Kami telah membuatnya stabil dan dapat bertahan di bawah konsentrasi yang sangat menantang,” imbuhnya. Katalis mereka dapat memecah perklorat pada konsentrasi yang lebih rendah dari satu miligram per liter hingga 10 gram per liter. Itu berarti katalisnya serbaguna, bisa untuk pengolahan air tanah sampai menghilangkan racun pada tanah Mars.

Hasilnya berhasil dicapai dengan mengembangkan sistem berdasarkan unsur kimia molibdenum, logam yang digunakan mikroba untuk memanen enzimatik perklorat. Tim Liu menggunakan campuran pupuk umum yang mengandung molibdenum, molekul pengikat yang disebut bipiridin, katalis yang disebut paladium pada karbon, dan gas hidrogen untuk menghancurkan perklorat dalam air pada suhu ruangan. Prosesnya cepat.

Liu dan mahasiswa doktoral UC Riverside Changxu Ren menunjukkan dalam studi lain, logam renium dapat meningkatkan stabilitas dan kemandirian desain katalis ini.

Kedua studi tersebut menyediakan prototipe teknologi yang dapat mempersingkat proses penghancuran perklorat baik di Bumi maupun Mars.

Walaupun perklorat dapat muncul secara alami di Bumi, senyawa itu juga diproduksi secara komersial sebagai pengoksidasi dalam propelan roket, pyrotechnic, suar dan bahan peledak lain yang dapat menyebabkan polusi industri. Tim Liu sudah dalam tahap diskusi awal dengan pakar industri air untuk mengevaluasi sistem mereka sebagai sarana mengurangi kontaminasi perklorat.

“Kami berencana mengubah sistem ini menjadi demonstrasi skala pilot, karena setidaknya kami dapat menyelesaikan masalah di Bumi seperti situs yang tercemar perklorat,” tutur Liu.

Para peneliti juga ingin berdiskusi dengan ahli eksplorasi luar angkasa tentang kemungkinan sistem mereka dimanfaatkan untuk membantu penjelajah bertahan hidup di Mars. Memecahkan perklorat tak hanya membersihkan tanah Mars dari racun, tetapi juga bisa menyediakan sesuatu yang berguna untuk bahan bakar dan penunjang kehidupan.

“Saat ini, kami mengerjakan beberapa formulasi katalis lebih lanjut,” Liu membeberkan. “Kami mengikuti strategi desain yang sama, tapi telah memodif strukturnya agar bisa bertahan dalam kondisi yang lebih keras.”

Manusia mungkin baru bisa menjelajahi Mars dengan aman beberapa puluh tahun kemudian, tapi setidaknya “semua teknologi [penunjang] bisa dikembangkan lebih awal.”