Krisis air, pangan, dan energi kini menjadi tantangan utama pembangunan berkelanjutan, terutama di kawasan yang mengalami pertumbuhan penduduk pesat dan tekanan ekonomi tinggi. Paper “System dynamics model of sustainable water resources management using the Nexus Water-Food-Energy approach” (Keyhanpour, Musavi Jahromi, Ebrahimi, 2021) menawarkan pendekatan baru berbasis model dinamika sistem (system dynamics/SD) untuk mengelola keterkaitan kompleks antara air, pangan, dan energi (Nexus WFE). Studi ini berfokus pada Provinsi Khuzestan, Iran—wilayah strategis yang kaya sumber daya namun rawan krisis air akibat tekanan pertanian, industri, dan pertumbuhan ekonomi.
Resensi ini akan membedah konsep, metodologi, hasil simulasi, serta relevansi kebijakan dari studi tersebut, sekaligus mengaitkannya dengan tren global dan praktik tata kelola sumber daya lintas sektor.
Latar Belakang: Mengapa Pendekatan Nexus Penting?
- Pertumbuhan penduduk dunia menambah 80 juta jiwa per tahun, konsumsi air global naik 1% per tahun.
- Jika tren ini berlanjut tanpa kebijakan tepat, hanya 60% kebutuhan air dunia yang akan terpenuhi pada 2030.
- Untuk memenuhi kebutuhan pangan 2050, produksi pertanian harus naik 60%; konsumsi energi naik 50% hingga 2035.
- Di Asia, persaingan antar sektor atas sumber daya air, pangan, dan energi kian tajam, memicu risiko krisis multidimensi.
Nexus WFE menekankan pentingnya melihat keterkaitan dan dampak lintas sektor—misal, irigasi pertanian menyedot air dan energi, sementara industri energi juga butuh air dalam jumlah besar. Pendekatan ini menuntut kebijakan lintas sektor, bukan lagi parsial.
Studi Kasus: Khuzestan, Iran—“Jantung Air dan Energi” yang Terancam
Profil Wilayah
- Khuzestan mencakup bagian dari tiga DAS besar: Karkheh, Grand Karun, dan Zohreh-Jarahi.
- Menyimpan 17% area Karkheh, 43% Grand Karun, dan 61% Zohreh-Jarahi.
- 80% minyak dan 16% gas Iran berasal dari Khuzestan, menjadikan wilayah ini pusat ekonomi energi nasional.
- Memiliki 9 bendungan besar, sungai permanen, dan potensi pertanian tinggi (tiga kali panen/tahun di banyak area).
- Namun, tekanan pada air permukaan dan tanah meningkat akibat ekspansi pertanian dan industri.
Metodologi: Model Dinamika Sistem Berbasis Nexus WFE
Konsep dan Struktur Model
- Model dibangun dalam tiga subsistem: air, pangan, dan energi, dengan hubungan sebab-akibat dan umpan balik (feedback loop).
- Data diambil dari lembaga resmi Iran (2011–2016), simulasi dilakukan untuk horizon 20 tahun.
- Validasi model menggunakan Root Mean Square Percentage Error (RMSPE) untuk membandingkan hasil simulasi dan data historis.
Variabel Kunci
- Air: curah hujan, air permukaan, air tanah, konsumsi sektor pertanian, industri, domestik, dan energi.
- Pangan: produksi pertanian, perikanan, peternakan, konsumsi pangan, efisiensi irigasi, pola tanam.
- Energi: produksi dan konsumsi energi (fosil, hidro, lainnya), kebutuhan air untuk pembangkit dan industri, polusi air dari sektor energi.
Studi Sensitivitas
- Analisis sensitivitas (Monte Carlo) untuk mengidentifikasi leverage point: pola tanam, teknologi irigasi, durasi pengembangan pertanian.
- Hasil: perubahan pada variabel-variabel ini sangat memengaruhi keamanan air, pangan, dan energi.
Hasil Simulasi: Proyeksi dan Evaluasi Kebijakan
Validasi Model
- RMSPE untuk variabel utama (curah hujan, produksi pangan, konsumsi air pertanian, energi fosil) di bawah 5%, menunjukkan model cukup akurat.
- Contoh: produksi pangan simulasi 15,9 juta ton (2016), data aktual 15,2 juta ton.
Simulasi Dasar (Tanpa Intervensi)
- Tren penurunan air tanah dan air permukaan selama 20 tahun.
- Kenaikan permintaan air dan energi, sementara keamanan air dan pangan menurun jika tidak ada kebijakan baru.
Analisis Kebijakan: Empat Skenario Strategis
1. Manajemen Suplai Air
- Mengurangi pembangunan pembangkit hidro, meningkatkan air terbarukan di sektor urban, energi, dan industri.
- Hasil: Kenaikan ketersediaan air, tetapi dampak terbatas jika permintaan tetap tinggi.
2. Manajemen Permintaan Air
- Fokus pada efisiensi irigasi dan perubahan pola tanam.
- Pengembangan teknologi irigasi (dari 30% ke 46% lahan irigasi bertekanan) bisa menghemat 16% kebutuhan irigasi.
- Modifikasi pola tanam (misal, mengurangi padi, meningkatkan tanaman hemat air) potensi efisiensi air hingga 10%.
3. Manajemen Sumber Pangan
- Mengurangi kehilangan pangan pra dan pasca panen (target penurunan dari 12% jadi 6%).
- Modifikasi pola konsumsi dan peningkatan produktivitas pertanian (target kenaikan hasil 5%).
- Hasil: Ketahanan pangan meningkat, tekanan pada air dan energi menurun.
4. Manajemen Permintaan Energi
- Mengurangi konsumsi air dan energi di industri minyak, pembangkit, dan petrokimia (target efisiensi 5–10%).
- Mengurangi polusi air dari industri hingga 15%.
- Hasil: Kebutuhan air untuk energi turun, kualitas air membaik, konsumsi energi lebih efisien.
Kombinasi Kebijakan Terbaik
- Simulasi menunjukkan kombinasi kebijakan manajemen permintaan air dan pangan paling efektif meningkatkan keamanan air, pangan, dan energi.
- Proyeksi 20 tahun: keamanan air dan pangan meningkat signifikan dibanding skenario business as usual.
Angka-Angka Kunci dari Studi
- Efisiensi irigasi naik 16% → kebutuhan air irigasi turun drastis.
- Perbaikan pola tanam 10% → konsumsi air sektor pertanian menurun.
- Penurunan kehilangan pangan 6% → suplai pangan nasional naik tanpa perluasan lahan.
- Peningkatan hasil pertanian 5% → suplai pangan naik, tekanan air dan energi turun.
- Efisiensi energi dan pengurangan polusi industri 5–15% → kualitas air dan efisiensi energi membaik.
Studi Kasus: Efisiensi Irigasi dan Pola Tanam di Khuzestan
- Wheat (gandum): irigasi permukaan efisiensi 40% (5.100 m³/ha); irigasi bertekanan efisiensi 65% (3.825 m³/ha).
- Tomat: irigasi permukaan 45% (6.000 m³/ha); irigasi bertekanan 85% (3.600 m³/ha).
- Dates (kurma): irigasi permukaan 48% (17.500 m³/ha); irigasi bertekanan 85% (11.025 m³/ha).
- Target: konversi ke irigasi bertekanan dan pergeseran ke tanaman hemat air secara signifikan mengurangi kebutuhan air total.
Analisis Kritis dan Perbandingan
Kelebihan Model
- Integratif: Mampu mensimulasikan dampak lintas sektor secara dinamis dan interaktif.
- Berbasis data dan validasi: Model diverifikasi dengan data historis dan masukan ahli.
- Kebijakan berbasis bukti: Hasil simulasi memberikan dasar kuat untuk perumusan kebijakan lintas sektor.
Keterbatasan
- Model belum memasukkan variabel air virtual, daur ulang air limbah, dan dampak perubahan iklim secara rinci.
- Dinamika sosial-politik dan perilaku petani/industri belum dimodelkan secara eksplisit.
- Studi berbasis pada satu provinsi; aplikasi ke wilayah lain perlu adaptasi variabel lokal.
Perbandingan dengan Studi Lain
- Studi serupa di China, Maroko, dan Spanyol juga menunjukkan bahwa efisiensi irigasi dan perubahan pola tanam adalah leverage point utama penghematan air dan energi.
- Namun, keberhasilan implementasi sangat tergantung pada insentif ekonomi, edukasi petani, dan dukungan kebijakan lintas sektor.
Implikasi untuk Kebijakan dan Industri
- Pemerintah: Perlu mengintegrasikan kebijakan air, pangan, dan energi secara lintas kementerian; insentif untuk efisiensi irigasi dan pola tanam adaptif sangat krusial.
- Industri: Sektor energi dan pertanian harus berinvestasi dalam teknologi hemat air dan energi serta pengolahan limbah.
- Masyarakat: Edukasi publik tentang konsumsi pangan dan air, serta partisipasi dalam program efisiensi, menjadi kunci keberhasilan.
Keterkaitan dengan Tren Global
Pendekatan Nexus WFE kini diadopsi secara luas oleh lembaga internasional (FAO, UNESCAP, World Economic Forum) untuk mendukung SDG 2 (Zero Hunger), SDG 6 (Clean Water), dan SDG 7 (Affordable Energy). Model seperti yang dikembangkan di Khuzestan dapat direplikasi di wilayah lain yang menghadapi tekanan sumber daya serupa, termasuk Indonesia.
Rekomendasi dan Pengembangan Lanjutan
- Tambahkan variabel air virtual, daur ulang air limbah, dan dampak perubahan iklim pada model.
- Kembangkan skenario kebijakan berbasis insentif ekonomi dan perubahan perilaku.
- Lakukan studi komparatif di berbagai provinsi atau negara untuk validasi eksternal.
Penutup: Menuju Tata Kelola Sumber Daya Terintegrasi
Studi Keyhanpour dkk. menunjukkan bahwa solusi krisis air, pangan, dan energi hanya bisa dicapai dengan pendekatan lintas sektor berbasis model dinamis. Efisiensi irigasi, perubahan pola tanam, pengurangan kehilangan pangan, dan efisiensi energi adalah kunci keberlanjutan. Dengan kebijakan terintegrasi dan dukungan teknologi, wilayah kaya sumber daya seperti Khuzestan dapat menjadi model tata kelola Nexus WFE yang sukses untuk dunia.
Sumber asli:
Keyhanpour, Mohammad Javad; Musavi Jahromi, Seyed Habib; Ebrahimi, Hossein. (2021). System dynamics model of sustainable water resources management using the Nexus Water-Food-Energy approach. Ain Shams Engineering Journal, 12(1), 1267–1281.