DAUR KARBON

KARBON

            Karbon atau zat arang merupakan unsur kimia yang mempunyai simbol C dan nomor atom 6 pada tabel periodik. karbon akan diambil dari udara oleh organisme fotoautotrof (tumbuhan, ganggang, dll yang mampu melaksanakan fotosintesis). organisme tersebut, sebut saja tumbuhan, akan memproses karbon menjadi bahan makanan yang disebut karbohidrat.

Karbon dapat dijumpai dimana-mana, karbon dapat dijumpai dalam atmosfere sebagai CO2 dalam jaringan semua  makhluk hidup dan terbesar dijumpai dalam batuan endapan serta bahan bakar fosil yang terdapat dalam perut bumi. Dalam siklus karbon, atom karbon terus mengalir dari produsenke konsumen dalam bentuk molekul CO2 dan karbohidrat, sedangkan energi fotonmatahari digunakan sebagai pemasok energi yang utama. produsen memerlukanCO2 yang dihasilkan konsumen untuk melakukan fotosintesis. Siklus biogeokimia atau siklus organik-anorganik adalah siklus unsur atau senyawa kimia yang mengalir dari komponen abiotik ke biotik dan kembali lagi ke komponen abiotik. Siklus unsur-unsur tersebut tidak hanya melalui organisme, tetapi juga melibatkan reaksireaksi kimia dalam lingkungan abiotik sehingga disebut siklus biogeokimia. Siklus-siklus tersebut antara lain: siklus air, siklus oksigen, siklus karbon, siklus nitrogen, dan siklus sulfur.

(Amir, 2001)

Kehilangan karbon dalam aktivitas pertanian, misalnya karena penambahan karbon ke atmosfere lebih banyak dari pada karena disebabkan diikatnya oleh tanaman-tanaman tidak dapat menggantikan karbon yang dilepaskan dari tanah. Dalam siklus karbon, proses timbal balik fotosintesis dan respirasi seluler menyediakan suatu hubungan antara lingkunganatmosfer dan lingkungan terestrial. Tumbuhan mendapatkan karbon, dalam bentuk CO2 dari atmosfer melalui stomata daunnya dan menggabungkannya ke dalambahan organik biomassanya sendiri melalui proses fotosintesis. Sejumlah bahanorganik tersebut kemudian menjadi sumber karbon bagi konsumen. Respirasi olehsemua organisme mengembalikan CO2 ke atmosfer (Hadietomo, 2003)

Karbon tersimpan dalam bentuk molekul karbondioksida (C2) dan oksigen dalam betuk molekul oksigen yaitu O2. Karbon diikiat oleh tanaman dalam proses fotosintesis dan dihasilkan bahan organik. Bila bahan ini dioksidasikan akan menghasilkan kembali karbondioksida. Dari proses fotosintesa diatas selain dihasilkan bahan organik berupa karbohidrat juaga dihasilkan oksigen. Bahan organik hasil fotosintesa berpindah ke herbivore dan pemangsa dan kembali ke cadangan melalui respirasi dan kegiatan bakteri. Sisa bahan organik yang tidak dilapuk melalui proses-proses geologicklainnya akan membentuk gambut, batu bara dan minyak bumi. Gambut dan batu bara mengandung karbon terikat, besarnya kandungan tergantung pada tingkat pelapukannya. Bahan tambang ini akan meng

DAUR KARBON

Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer, geosfer, hidrosfer, dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui).

Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran. Reservoir-reservoir tersebut adalah atmosfer, biosfer teresterial (biasanya termasuk pula freshwater system dan material non-hayati organik seperti karbon tanah (soil carbon)), lautan (termasuk karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati dan non-hayati), dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil). Pergerakan tahuan karbon, pertukaran karbon antar reservoir, terjadi karena proses-proses kimia, fisika, geologi, dan biologi yang bermaca-macam. Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi, namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer.

Karbon adalah bahan penyusun dasar semua senyawa organik. Pergerakan melalui suatu ekosistem berbarengan dengan pergerakan energi, melebihi zatkimia lain; karbohidrat dihasilkan selama fotosintesis, dan CO2 dibebaskanbersama energi selama respirasi. 

Tumbuhan hijau dan hewan serta organisme yang lain berperan aktif dalam kelangsungan siklus karbon. CO2 merupakan salah satu komponen pokok untuk berlangsungnya fotosintesis. Dengan bantuan energi cahaya maka CO2 merupakan salah satu komponen pokok untuk berlangsungnya fotosintesis. Dengan bantuan energi cahaya maka CO2 dan H2O oleh tumbuhan hijau akan diubah menjadi senyawa organik berupa glukosa (C6H12O6) dan Oksigen ( O2) melalui reaksi yang disederhanakan sebagai berikut :

 C6 H12 O6 = 6 O2à6 C O2 + 6 H2 O

Oksigen dihasilkan dalam fotosintesis tersebut akan dimanfaatkan oleh hewan dan organisme lain untuk respirasi. Dari proses respirasi tersebut akan dihasilkan CO2H2O dan energi melelui persamaan reaksi yang disederhanakan sebagai berikut :

 6CO2 + 6H2O +àC6H12O6 + 6O2  Energi

CO2 yang dihasilkan dalam respirasi tersebut akan dilepas kembali ke lingkungan, kemudian akan digunakan untuk fotosintesis tumbuhan hijau begitu seterusnya. Dari kedua kegiatan tersebut tampak bahwa fotosintesis dan respirasi saling bekerja sama untuk kelangsungan siklus karbon dan oksigen.

Sejumlah karbon untuk sementara berada dalam jaringan tumbuhan atau hewan, tetapi karbon tersebut akan kembali ke siklus setelah tumbuhan atau hewan tersebut mati kemudian diuraikan oleh makhluk pengurai. Jika sisa-sisa bahan organik dari pembusukan hewan dan tumbuhan tertimbuan dalam lapis tanah lebih dari 600 juta tahun maka karbon dikandung akan keluar dari siklus karbon yang utama. Tetapi oleh panas akan tekanan dalam lapis kerak bumi zat tersebut akan diubah menjadi bahn baker fosil misalnya batubara, minyak bumi dan gas bumi. Jika bahan baker fosil tersebut digunakan sebagai bahan bakar dalam berbagai industri maka karbon yang dikandung akan dilepas kembali ke lingkungan dalam bentuk CO2 sebagai hasil proses pembakaran. Selanjutnya CO2 tersebut akan digunakan kembali.

Daur karbon merupakan bagian dari daur energi. Reaksi fotosintesis sangat esensial untuk daur karbon maupun daur energi, melalui proses fotosintesis tersebut,karbon maupun daur energi, melalui proses fotosintesis tersebut karbondioksida hubungan sebagai mahluk hidup. Melalui proses fotosintesisnya tumbuhan hijau berperan dalam siklus karbon, karbon diubah menjadi karbondioksida kemudian diubah menjadi karbohidrat dengan bantuan energi matahari dan pigmen klorofil.

Karbon di atmosfer

Diagram dari siklus karbon. Angka dengan warna hitam menyatakan berapa banyak karbon tersimpan dalam berbagai reservoir, dalam miliar ton ("GtC" berarti Giga Ton Karbon). Angka dengan warna biru menyatakan berapa banyak karbon berpindah antar reservoir setiap tahun. Sedimen, sebagaimana yang diberikan dalam diagram, tidak termasuk ~70 juta GtC batuan karbonat dan kerogen

Bagian terbesar dari karbon yang berada di atmosfer Bumi adalah gas karbon dioksida (CO₂). Meskipun jumlah gas ini merupakan bagian yang sangat kecil dari seluruh gas yang ada di atmosfer (hanya sekitar 0,04% dalam basis molar, meskipun sedang mengalami kenaikan), namun ia memiliki peran yang penting dalam menyokong kehidupan. Gas-gas lain yang mengandung karbon di atmosfer adalah metan dan kloroflorokarbon atau CFC (CFC ini merupakan gas artifisial atau buatan). Gas-gas tersebut adalah gas rumah kaca yang konsentrasinya di atmosfer telah bertambah dalam dekade terakhir ini, dan berperan dalam pemanasan global.

Karbon diambil dari atmosfer dengan berbagai cara:

• Ketika matahari bersinar, tumbuhan melakukan fotosintesa untuk mengubah karbon dioksida menjadi karbohidrat, dan melepaskan oksigen ke atmosfer. Proses ini akan lebih banyak menyerap karbon pada hutan dengan tumbuhan yang baru saja tumbuh atau hutan yang sedang mengalami pertumbuhan yang cepat.
• Pada permukaan laut ke arah kutub, air laut menjadi lebih dingin dan CO₂ akan lebih mudah larut. Selanjutnya CO₂ yang larut tersebut akan terbawa oleh sirkulasi termohalin yang membawa massa air di permukaan yang lebih berat ke kedalaman laut atau interior laut (lihat bagian solubility pump).
• Di laut bagian atas (upper ocean), pada daerah dengan produktivitas yang tinggi, organisme membentuk jaringan yang mengandung karbon, beberapa organisme juga membentuk cangkang karbonat dan bagian-bagian tubuh lainnya yang keras. Proses ini akan menyebabkan aliran karbon ke bawah (lihat bagian biological pump).
• Pelapukan batuan silikat. Tidak seperti dua proses sebelumnya, proses ini tidak memindahkan karbon ke dalam reservoir yang siap untuk kembali ke atmosfer. Pelapukan batuan karbonat tidak memiliki efek netto terhadap CO₂ atmosferik karena ion bikarbonat yang terbentuk terbawa ke laut dimana selanjutnya dipakai untuk membuat karbonat laut dengan reaksi yang sebaliknya (reverse reaction).

Karbon dapat kembali ke atmosfer dengan berbagai cara pula, yaitu:

• Melalui pernapasan (respirasi) oleh tumbuhan dan binatang. Hal ini merupakan reaksi eksotermik dan termasuk juga di dalamnya penguraian glukosa (atau molekul organik lainnya) menjadi karbon dioksida dan air.
• Melalui pembusukan binatang dan tumbuhan. Fungi atau jamur dan bakteri mengurai senyawa karbon pada binatang dan tumbuhan yang mati dan mengubah karbon menjadi karbon dioksida jika tersedia oksigen, atau menjadi metana jika tidak tersedia oksigen.
• Melalui pembakaran material organik yang mengoksidasi karbon yang terkandung menghasilkan karbon dioksida (juga yang lainnya seperti asap). Pembakaran bahan bakar fosil seperti batu bara, produk dari industri perminyakan (petroleum), dan gas alam akan melepaskan karbon yang sudah tersimpan selama jutaan tahun di dalam geosfer. Hal inilah yang merupakan penyebab utama naiknya jumlah karbon dioksida di atmosfer.
• Produksi semen. Salah satu komponennya, yaitu kapur atau gamping atau kalsium oksida, dihasilkan dengan cara memanaskan batu kapur atau batu gamping yang akan menghasilkan juga karbon dioksida dalam jumlah yang banyak.
• Di permukaan laut dimana air menjadi lebih hangat, karbon dioksida terlarut dilepas kembali ke atmosfer.
• Erupsi vulkanik atau ledakan gunung berapi akan melepaskan gas ke atmosfer. Gas-gas tersebut termasuk uap air, karbon dioksida, dan belerang. Jumlah karbon dioksida yang dilepas ke atmosfer secara kasar hampir sama dengan jumlah karbon dioksida yang hilang dari atmosfer akibat pelapukan silikat; Kedua proses kimia ini yang saling berkebalikan ini akan memberikan hasil penjumlahan yang sama dengan nol dan tidak berpengaruh terhadap jumlah karbon dioksida di atmosfer dalam skala waktu yang kurang dari 100.000 tahun.