Proses Daur Nitrogen, Siklus dan Contohnya

KOMPAS.com – Nitrogen merupakan salah satu unsur yang esensial di bumi. Dalam tabel periodik, nitrogen memiliki nomor atom tujuh dan disimbolkan dengan huruf N. Dalam suhu kamar, nitrogen berwujud gas N2 dan membentuk sebagian besar atmosfer bumi.

Dilansir dari BBC, nitrogen memenuhi 78 persen atmosfer bumi, di mana oksigen hanya sekitar 21 persen dari total atmosfer bumi. Nitrogen sangat penting dalam kehidupan.

Di Alam, nitrogen digunakan dan juga dibuat kembali dalam suatu siklus yang disebut dengan daur nitrogen.

Daur nitrogen adalah pergerakan nitrogen di alam, baik melalui bagian biotik dan abiotik dari suatu ekosistem.

Dalam atmosfer, nitrogen berbentuk gas N2 sangatlah melimpah, namun makhluk hidup tidak dapat langsung menggunakannya.

Baca juga: Reaksi Eksotermal Pembentukan Nitrogen Dioksida (NO2)

bio.libretexts.org Daur nitrogen

Proses daur nitrogen

Berikut tahapan proses daur nitrogen dari awal hingga akhir: 

• Fiksasi

Agar dapat digunakan oleh tanaman, nitrogen harus mengalami proses fiksasi. Ada tiga cara fiksasi nitrogen yaitu secara biologis menggunakan bakteri, menggunakan petir, dan juga secara industri. Berikut penjelasannya:

• Fiksasi biologis

Dilansir dari Science Learning Hub, gas nitrogen (N2) yang berdifusi ke dalam tanah dari atmosfer akan difiksasi oleh beberapa bakteri.

Gas N2 kemudian diubah oleh bakteri menjadi ammonia (NH3) yang dapat diserap oleh tanaman. Contoh bakteri yang dapat memfiksasi nitrogen adalah Cyanobacteria.

• Fiksasi petir

Petir memiliki energi listrik yang sangat besar, cukup kuat untuk memecah ikatan antar molekul nitrogen (N2) di atmosfer. Hal tersebut membuat nitrogen dapat bereaksi dengan oksigen dan membentuk nitrat (NO3) yang dapat diserap oleh tumbuhan.

• Fiksasi industri

Nitrogen di atmosfer juga dapat difiksasi secara industri melalui proses Haber-Bosch untuk mengubahnya menjadi ammonia (NH3).

Amonia kemudian bisa digunakan sebagai pupuk atau diolah kembali menjadi urea (CH4N2O) dan juga ammonium nitrat (NH4NO3) yang dapat diserap oleh tanaman.

Baca juga: Dampak Kemarau Panjang bagi Daur Air

• Asimilasi

Nitrogen yang telah tersedia dalam tanah an air kemudian diserap oleh akar tumbuhan. Rusliasih Marsidi dalam jurnal Proses Nitrifikasi Dengan Sistem Biofilter Untuk Pengolahan Air Limbah Yang Mengandung Amoniak Konsentrasi Tinggi (2002) menyebutkan senyawa nitrat dan ammonia dalam air digunakan oleh tumbuhan serta mikroorganisme dalam proses biosintesis (asimilasi) untuk membentuk sel baru yang akan menghasilkan nitrogen organik.

Adapun hewan mendapat nitrogen dengan cara memakan tumbuhan dan menyerap nutrisinya. Begitupun dengan manusia, manusia mendapatkan nitrogen dengan cara mengonsumsi tumbuhan dan juga hewan.

• Mineralisasi

Ketika hewan dan tumbuhan mati, akan terjadi proses penguraian oleh alam atau yang disebut dengan dekomposisi. Dalam tubuh makhluk hidup terdapat nitrogen organik, yang dibuat dalam proses asimilasi.

Nitrogen organik tersebut melalui proses dekomposisi akan diubah kembali menjadi ammonia dan dilepaskan ke tanah. Ammonia tersebut kemudian akan menjalankan proses nitrifikasi.

• Nitrifikasi

Nitrifikasi adalah proses pengubahan ammonia menjadi nitrat oleh bakteri nitrifikasi. Dilansir dari Biology LibreTexts, ammonia oleh bakteri Nitrosomonas diubah menjadi nitrit yang kemudian akan diubah lagi menjadi nitrat oleh bakteri Nitrobacter. Nitrat kemudian dapat dikonsumsi kembali oleh tumbuhan atau dikembalikan ke atmosfer.

Baca juga: Kualitas Udara: Pengertian, Parameter, dan Cara Menjaganya

• Denitrifikasi

Semua proses di atas adalah setengah dari siklus nitrogen, yaitu mengubah nitrogen dalam atmosfer dan menyebarkannya ke dalam ekosistem.

Setengah siklus selanjutnya lagi adalah mengembalikan nitrogen yang telah digunakan ke atmosfer atau proses yang disebut dengan denitrifikasi.

Bakteri dalam tanah menggunakan nitrat menggantikan oksigen sebagai akseptor elektron dalam proses respirasinya. Proses tersebut kemudian mereduksi senyawa nitrat menjadi gas nitrogen yang kemudian di lepaskan ke udara.

• Oksidasi ammonia anaerobik

Proses denitrifikasi tersebut adalah siklus nitrogen yang terjadi di daratan, namun faktanya bumi kita terdiri dari sebagian besar lautan.

Denitrifikasi dalam lautan disebut dengan oksidasi ammonia anaerobik atau yang lebih dikenal dengan nama annamox.

Baca juga: Penyebab Polusi Udara di Kota Besar

Annamox merupakan reaksi oksidai ammonium manjadi gas nitrogen (N2) oleh bakteri yang berhabitat di air. Reaksi annamox bertanggung jawab atas 50 persen dinitrifikasi yang terjadi dilautan.

Proses di atas adalah satu siklus lengkap nitrogen yang terjadi selama masa kehidupan di bumi. Proses denitrifikasi menjaga kadar nitrogen di atmosfer tetap walau selalu digunakan untuk pertumbuhan tanaman.