Proses Siklus Karbon Serta Sumber dan Manfaatnya

Ada banyak jenis siklus yang terdapat pada daur biogeokimia, di antaranya yaitu siklus sulfur, nitrogen, fosfor, oksigen, air, dan juga siklus karbon. Sebuah siklus alam yang melibatkan unsur biogeo disebut dengan siklus biogeokimia. Bio artinya kehidupan dan geo artinya bumi.

Siklus yang ada di alam semesta ini merupakan salah satu pertanda bahwa segala hal yang ada di alam, bentuknya akan selalu berubah. Perubahan bentuk itu terjadi supaya keseimbangannya tetap terjaga dengan baik. Siklus yang terjadi setiap saat akan terus berulang, termasuk siklus pada karbon ini.

Pengertian Siklus Karbon

Sebuah proses pergerakan yang dilakukan oleh karbon dari area yang satu ke area yang lainnya disebut dengan siklus karbon. Banyak peran penting dari karbon untuk kehidupan ekosistem di muka bumi ini. Bahkan seluruh makhluk hidup yang ada di bumi juga mempunyai kandungan karbon. Dari proses yang alami pada serat, bisa menghasilkan karbon buatan manusia atau yang disebut dengan antropogenik.

Pengertian lainnya dari siklus ini adalah aliran karbon yang melalui beragam tahap pada sistem yang ada di bumi, baik melalui hewan, tumbuhan ataupun manusia. Seluruh proses itu dilakukan dengan cara-cara yang alami.

Dalam kondisi atmosfer tersebut, karbon terikat di dalam senyawa yang berupa karbondioksida. Senyawa yang berupa cairan dan masih berada di bawah tekanan dalam angka 5,1 atm, merupakan pengertian dari karbondioksida. Namun, zat tersebut juga bisa berubah bentuk menjadi zat padat pada saat ia berada di bawah suhu -78^oC.

Gabungan dari 2 molekul oksigen dengan 1 molekul karbon adalah karbondioksida. Siklus pada karbon ini juga mempunyai peran yang cukup vital dalam proses pemanfaatan CO2. Terutama pada oksigen yang berada di udara demi kebutuhan fotosintesis tumbuhan, serta untuk proses pembentukan oksigen kembali.

Untuk daur karbon itu sendiri dimulai dari karbon yang ada di atmosfer. Kemudian mengalami pergerakan dan perpindahan. Kedua proses itu dimulai melalui tumbuhan atau produsen, konsumen serta organisme pengurai, setelah itu karbon kembali lagi ke atmosfer di awal.

Baca Juga : Pengertian Siklus Oksigen Beserta Alur, Proses, dan Dampaknya

Siklus Karbon yang Ada di Makhluk Hidup

Siklus pada karbon yang terjadi pada makhluk hidup adalah proses dari dua langkah yang berhubungan dengan respirasi dengan fotosintesis. Bagi tumbuhan hijau yang melakukan proses fotosintesis di siang hari, nantinya akan melakukan proses pendauran karbondioksida menjadi oksigen serta zat gula.

Setelah itu proses pada siklus akan dilanjutkan oleh makhluk hidup itu sendiri. Misalnya pada hewan serta manusia yang memanfaatkan oksigen yang berasal dari tumbuhan, dan kemudian dijadikan salah satu alat untuk proses pernapasan.

Hasil dari pernapasan yang dilakukan oleh manusia dan hewan tersebut adalah karbondioksida. Saat malam tiba tumbuhan akan melakukan proses kebalikan dari fotosintesis. Tumbuhan tersebut akan menyerap separuh oksigen dan menghasilkan karbondioksida. Siklus pada karbon yang dilakukan oleh organisme dengan cara yang alami, diantaranya sebagai berikut :

1. Fotosintesis

Dalam proses fotosintesis yang dilakukan oleh tumbuhan, akan menggunakan energi dari matahari untuk proses pengubahan air serta karbondioksida menjadi karbohidrat. Proses itulah yang disebut dengan Photosynthetic Acid Radiation (PAR).

Energi radiasi yang berasal dari radiasi matahari akan diubah menjadi energi kimia pada proses fotosintesis tadi. Hal itu dilakukan oleh ikatan molekul karbon yang sumber atau asalnya yaitu dari karbondioksida, yang berada di air dan juga udara.

Hasilnya yaitu berupa senyawa glukosa C₆H₁₂O_{6 .} Senyawa glukosa ini terdiri dari 6 atom karbon, 12 atom hidrogen dan 6 atom oksigen. Selanjutnya molekul karbon akan dimanfaatkan kembali oleh pohon yang tujuannya adalah untuk pertumbuhan dan perkembangan pohon tersebut, untuk proses berkembang biak serta sebagai cara untuk bertahan hidup.

2. Respirasi

Bukan hanya dilakukan oleh manusia dan hewan sebagai makhluk hidup, tetapi respirasi juga dilakukan oleh tumbuhan dan menjadi kebalikan dari proses fotosintesis. Proses itu akan terjadi di antara stomata dengan mulut daun, yang nantinya akan mengubah makanan pada tumbuhan itu untuk menjadi sebuah energi.

Stomata yang ada pada tumbuhan juga akan menyerap oksigen kemudian menghasilkan karbondioksida. Serangkaian proses yang dimulai dari proses menghirup oksigen serta mengeluarkan karbondioksida dan uap air, adalah respirasi yang biasa terjadi pada manusia dan hewan.

Energi ATP ini adalah salah satu energi yang memang diperlukan oleh semua sel yang ada di dalam tubuh.

Jumlah Karbon yang Ada di Bumi

Jumlah dari seluruh karbon yang ada di bumi ini sebenarnya sulit diketahui dengan pasti, karena karbon yang tersimpan di bumi ini terdiri dari beragam bentuk/rupa. Contohnya terdapat bahan bakar fosil di bawah tanah yang sampai saat ini telah menjadi bahan bakar yang utama untuk manusia.

Menurut penelitian, perkiraan jumlah karbon yang ada di bumi ini yaitu sekitar 1500 milyar metrik ton per karbon. Seluruh karbon itu tersimpan di beragam tingkatan. Bukan hanya ditemukan di udara saja, tetapi ada sekitar 41 miliar metrik ton karbon yang ada di bawah permukaan laut.

Jumlah karbon yang ada di setiap ekosistem yang ada di bumi diantaranya yaitu :

Pada tabel tersebut tentu Anda bisa melihat jumlah karbon di masing-masing ekosistem ini berbeda-beda. Perbedaannya disebabkan oleh komponen penyusun di dalam ekosistem dan keanekaragaman yang ada di dalamnya. Kecepatan siklus pada karbon juga akan dipengaruhi oleh kompleksitas penyusun dari ekosistem yang ada.

Contohnya saja ekosistem yang ada di hutan hujan tropis, biasanya di sana sangat kaya dengan biota yang beraneka ragam. Hal itu juga yang menyebabkan karbon organik berjalan dengan cepat ke dalam tanah.

Karbon yang tersimpan di dalam biomassa tumbuhan memiliki jumlah yang jauh lebih besar dibanding dengan ekosistem hutan pada wilayah yang iklimnya sedang. Bisa juga pada tempat seperti padang rumput yang iklimnya sedang dan pada ekosistem gurun.

Ekosistem yang mempunyai komunitas tumbuhan dengan spesies tumbuhan tinggi yang beranekaragam, pada proses produksi karbondioksidanya dilakukan oleh aktivitas organisme pengurai, respirasi dan juga pemakaian bahan bakar fosil yang diimbangi dengan proses fiksasi karbondioksida atau proses pengikatan, yang dilakukan oleh tumbuhan.

Itulah sebabnya ekosistem pada hutan hujan tropis memiliki kemampuan yang lebih besar dan fungsinya adalah untuk mereduksi polusi udara, yang diakibatkan oleh adanya gas karbon.

Baca Juga : Siklus Sulfur

Hubungan Siklus Karbon dengan Pemanasan Global

Salah satu hal yang menyebabkan terjadinya pemanasan global adalah kadar karbondioksida yang berada pada atmosfer yang cukup tinggi. Akibatnya suhu bumi pun akan meningkat terus karena panas yang dilepaskan oleh bumi, akan terhalang oleh adanya efek rumah kaca.

Hal itu juga menjadi peran penting hutan yang menjadi habitat alami bagi pepohonan yang harus dijaga, supaya siklus karbonnya tidak terganggu. Misalnya pada proses fotosintesis di hutan yang kemudian menghasilkan karbohidrat dan tersimpan di dalam pepohonan.

Polisakarida yang memengaruhi jumlah karbon dan tersimpan di dalam jaringan tumbuhan, merupakan jenis karbohidrat yang ada pada tumbuhan. Terdapat kandungan 6% hidrogen, 50% karbon serta 44% oksigen pada tumbuhan itu sendiri.

Sumber-sumber yang Menghasilkan Karbon

Karbon yang ada di suatu atmosfer bentuknya adalah karbondioksida. Karbon ini bisa berubah menjadi dua bentuk yaitu sebagai berikut :

1. Sumber Karbon yang Berasal dari Organisme

Karbon ini dihasilkan dari proses respirasi yang dilakukan oleh makhluk hidup dan juga dekomposisi pada organisme yang sudah mati. Dalam proses yang dilakukan oleh makhluk hidup ini nantinya akan menghasilkan senyawa CO2. Asap yang berasal dari hasil pembakaran pada bahan bakar kendaraan juga mengandung karbon.

CO2 akan dimanfaatkan oleh tumbuhan untuk proses fotosintesis supaya nantinya menghasilkan oksigen dengan amilum. Senyawa yang sangat penting dan dibutuhkan oleh manusia dan makhluk hidup yang lainnya untuk bisa bertahan hidup, disebut dengan oksigen.

Dalam proses pernapasan yang dilakukan oleh manusia dengan hewan, juga akan menghasilkan CO2 dengan H2. Setelah itu hasilnya akan dimanfaatkan oleh tumbuhan. Begitulah proses terjadi secara berulang.

Kadar oksigen dengan karbondioksida yang ada di atmosfer juga dipengaruhi oleh aktivitas fotosintetik. Jumlah karbon yang ada di udara akan semakin tinggi karena semakin banyaknya populasi manusia dengan hewan yang juga semakin meningkat. Maka dibutuhkan ruang terbuka yang hijau misalnya taman kota, yang nantinya akan menjadi penyeimbang kepadatan penduduk.

Hal itu juga akan menjadi alternatif untuk lingkungan penduduk yang semakin sehat.

2. Sumber Karbon yang Berasal dari Alam

Aktivitas yang berasal dari alam juga akan menghasilkan karbon, misalnya pada saat terjadi erupsi vulkanik ketika gunung berapi terjadi dan pada saat terjadi kebakaran hutan.

Siklus Karbon yang Terjadi pada Iklim

Dalam hal ini daur karbon akan memastikan kembali bagaimana konsentrasi karbon yang ada di atmosfer, permukaan bumi serta laut supaya selalu dalam keadaan seimbang. Apabila terjadi jumlah yang berlebihan dan keseluruhan siklus yang ada di bumi ini menjadi tidak seimbang, maka jumlah karbon yang berupa karbondioksida pada atmosfer akan memberi pengaruh pada perubahan iklim.

Ketika konsentrasi karbondioksida meningkat maka temperaturnya juga akan ikut meningkat. Sebaliknya, pada saat karbondioksida menurun maka temperatur di bumi akan menjadi rendah. Suhu di bumi selalu mengalami fluktuasi, yang mengikuti perubahan pada kadar karbondioksida yang juga memberi pengaruh pada perubahan iklim yang terjadi.

Namun di masa sekarang ini jumlah karbondioksida yang dilepaskan ke atmosfer cukup signifikan. Kondisi tersebut dimulai pada saat terjadi pembakaran pada energi fosil dengan cara besar-besaran ketika revolusi industri terjadi. Perubahan kadarnya pada atmosfer tersebut membuat bumi mengalami suhu yang meningkat secara ekstrem.

Kenaikan itu akan memengaruhi kehidupan makhluk hidup yang ada di bumi, yang nantinya berimbas pada kestabilan tanah yang menjadi terganggu, munculnya bencana banjir, es di kutub yang mulai mencair, hingga perubahan pada ekosistem.

Maka manusia pun harus mulai berusaha untuk mengurangi pembakaran yang terjadi pada bahan bakar fosil, kemudian melakukan hal yang lain supaya pelepasan karbon ke atmosfer akan menjadi berkurang.

Baca Juga : Siklus Fosfor : Sifat Kimia, Fisika, Penggunaan dalam Kehidupan, Dampak

Manfaat Karbon

Salah satu komponen penting di udara yang bisa memberikan pengaruhnya pada radiasi pemanasan global, adalah karbondioksida. Karbondioksida juga mampu memberi pasokan karbon organik. Terdapat proses perubahan karbondioksida pada proses fotosintesis tanaman, perubahan itu menjadikan karbondioksida menjadi karbon organik serta senyawa hidrokarbon.

Senyawa organik yang ada di dalam tanaman dan berasal dari radiasi matahari juga disebut dengan karbondioksida. Supaya energi tersimpan di dalam tanaman dan disebut dengan energi biokimia. Karbon juga ada di tanaman yang nantinya akan diubah kembali dengan proses fisiologi, untuk kemudian menjadi CO2 dari mekanisme pernapasan.

Dari proses itulah karbon organik lalu akan dikonversi menjadi lebih kompleks, dan melalui pertumbuhan pada tanaman. Selanjutnya ditransfer pada tubuh konsumen dengan proses interaksi di dalam jaringan serta rantai makanan. Senyawa karbon organik tadi pun masih berada di dalam tubuh konsumen.

Proses Pengambilan Karbon pada Atmosfer

Berikut ini adalah penjelasan mengenai proses pengambilan karbon pada atmosfer, diantaranya sebagai berikut :

1. Pada permukaan laut yang arahnya menuju ke kutub, airnya cenderung dingin sehingga karbondioksidanya mudah larut. Lalu karbondioksida yang sudah larut itu akan dibawa ke dalam proses sirkulasi termohalin, yang membawa massa air di permukaan dan akan menjadi lebih berat lalu masuk kembali ke dalam laut.
2. Pada laut bagian atas, biasanya merupakan daerah yang mempunyai produktivitas tinggi. Segala jenis organisme berada di sana, dan memerlukan karbon untuk bisa membentuk jaringan karbon. Sama dengan cangkang dan bagian-bagian tubuh yang strukturnya keras. Proses pembentukan jaringan ini akan membuat alirannya masuk ke dalam laut.
3. Pada proses pelapukan batuan silikat yang memerlukan karbondioksida untuk membentuk senyawa yang lainnya, yang nantinya juga akan mengandung karbon.

Baca Juga : Siklus Nitrogen : Pengertian, Proses, Sifat, Jenis, dan Kegunaan

Permasalahan yang Terjadi pada Daur Karbon

Senyawa yang sering ditemui sehari-hari adalah senyawa karbon. Siklus karbon akan mengalami proses yang sama dan berulang setiap harinya. Namun siklus ini juga memiliki dampak negatif di bumi, salah satunya adalah kandungan karbondioksida yang ada di atmosfer terlalu banyak. Tumbuhan yang fungsinya adalah untuk melepaskan karbondioksida menjadi oksigen, jumlahnya juga terus berkurang.

Bisa Anda lihat dari hutan yang hilang setiap tahunnya, padahal ada jutaan pohon atau tumbuhan yang akan menyumbang oksigen bagi manusia di sana. Maka jumlah karbondioksida yang meningkat ini juga berimbas pada global warming, yang menyebabkan suhu di bumi terus bertambah.

Karbondioksida ini juga bisa menyebabkan efek rumah kaca, walaupun jumlah konsentrasinya di udara jauh lebih kecil dibandingkan dengan nitrogen dan oksigen. Konsentrasi karbondioksida juga terus meningkat setiap harinya, sehingga siklus pada karbon ini tidak bisa membuat segala jenis ekosistem di dunia ini menjadi seimbang.

Jumlah gas karbon yang melimpah juga bisa membuat suhu udara di bumi menjadi panas. Kegiatan manusia yang berkaitan dengan industri dan transportasi juga bisa membuat CO2 meningkat, dan hal itu melampaui kemampuan pada laut dan tumbuhan dalam proses mengabsorbsinya.

Hal itulah yang membuat polusi karbon di bumi ini meningkat dan tentunya sangat merugikan makhluk hidup di bumi.

Batu bara juga menjadi salah satu bahan bakar fosil dengan kandungan karbondioksida yang jumlahnya paling banyak. Beberapa di antaranya mengalami siklus karbon yang dimanfaatkan kembali oleh alam, sedangkan sebagian yang lainnya menjadi penyebab dari munculnya polusi air dan udara yang juga berbahaya.