California Menggunakan Blockchain dan IoT untuk Mengelola Penggunaan Air Tanah

California memiliki masalah air.

Negara adalah pusat kekuatan pertanian, memproduksi lebih dari sepertiganya sayuran di Amerika Serikat dan menghasilkan lebih dari $50 miliar dalam setahun, namun produksinya yang besar dan beragam memerlukan jumlah air yang sama besarnya.

Selama beberapa dekade, para petani dan dunia usaha telah memompa air tanah keluar dari akuifer California, yaitu lapisan batuan permeabel yang menahan air di bawah tanah, dan hasilnya sangat mengerikan. Karena akuifer terkuras lebih cepat daripada kemampuan hujan untuk mengisinya kembali, tanah justru tenggelam, sebuah fenomena yang disebut “subsiden”. Di area dimana bangunan dan jalan berada di atas tanah, hal ini dapat menyebabkan kerusakan.

“California sangat penting bagi pertanian Amerika,” Alex Johnson, Direktur Dana Air Tawar untuk The Freshwater Trust, mengatakan kepada Digital Trends. “Tetapi wilayah ini sangat bergantung pada air tanah, dan ada beberapa cekungan di lembah tengah yang sudah sangat terkuras sepanjang tahun. beberapa dekade terakhir ketinggiannya 20 kaki lebih rendah karena akuifer tersebut telah dikeringkan dan seluruh tanahnya rusak. penyelesaian."

Ketika akuifer tenggelam, hal ini tidak hanya menimbulkan risiko terhadap infrastruktur di lapangan. Batuan dan tanah runtuh bersamaan, menghilangkan ruang dimana air bisa terakumulasi. Ini bisa menjadi bencana besar, misalnya menurut Departemen Sumber Daya Air California, rata-rata setiap tahunnya, air tanah menyumbang 38 persen pasokan air di negara bagian tersebut; pada tahun-tahun kemarau, jumlah tersebut bisa melonjak melebihi 46 persen.

Jika California ingin mencegah penipisan akuifer lebih lanjut dan bertahan dari kekeringan seperti yang menimpanya pada tahun 2011 hingga 2017, negara bagian tersebut perlu mengelola penggunaan air tanahnya. Di Central Valley, sekelompok organisasi sedang mengerjakan sebuah proyek yang dapat membendung gelombang ini dengan menggabungkan dua teknologi: Internet of Things (IoT) dan Blockchain.

Sebuah proyek yang lahir dari tempat lahir umat manusia

Tantangan besar pertama adalah mencari cara untuk memantau ketinggian air tanah di seluruh negara bagian. Untungnya, masalah ini telah dihadapi oleh orang-orang di wilayah lain di dunia selama bertahun-tahun dan telah dikembangkan solusinya.

“Saat ini kami melakukan hal ini terutama di Afrika Timur,” kata Evan Thomas, CEO SweetSense, sebuah perusahaan yang menggunakan sensor yang terhubung dengan satelit untuk memantau pasokan air di pedesaan. “Sebenarnya curah hujan di Afrika Timur berkurang 30 persen setiap tahunnya selama 30 tahun terakhir,” jelasnya, “jadi kekeringan pada dasarnya terjadi setiap tahun sekarang, bukan setiap sepuluh atau 20 tahun, dan konsekuensi dari kekeringan sungguh besar berat. 250.000 orang meninggal pada tahun 2011 karena kekeringan di Ethiopia dan Kenya, dan hampir sepuluh juta orang terkena dampaknya.”

Di Kenya, SweetSense bermitra dengan IBM Research, dan dengan dukungan dari Badan Pembangunan Internasional Amerika Serikat (USAID), mereka membangun sebuah sistem untuk menggunakan sensor IoT untuk “memantau penggunaan dan permintaan air tanah, menghubungkannya dengan ketersediaan air permukaan akibat curah hujan, dan juga sebagian besar lainnya yang terpenting, gunakan data tersebut untuk mengidentifikasi kapan pompa air rusak sehingga kita dapat keluar dan memperbaikinya serta memastikan masyarakat mempunyai akses terhadap air. sepanjang tahun."

Penggunaan IoT sangat menarik: Ini adalah teknologi yang pertama kali diasosiasikan banyak orang dengan peralatan dapur dan Alexa speaker, digunakan untuk menyelamatkan nyawa dari kekeringan. IoT, internet of things, secara luas mengacu pada kemampuan mesin untuk berkomunikasi satu sama lain.

Bayangkan apartemen teknologi modern: Anda mungkin memiliki hub rumah pintar yang, ketika jam menunjukkan pukul 7 pagi, memberitahukan kecerdasan Anda speaker untuk memutar alarm, mesin kopi untuk mulai menyeduh teko, TV untuk menyalakan dan mengganti saluran ke pagi hari berita. Jika suhu di luar berada di bawah ambang batas tertentu, termostat cerdas Anda akan meningkatkan panas. Meskipun Anda mungkin telah memprogram instruksi ini pada awalnya, mesin dapat “berbicara” satu sama lain dan melaksanakan instruksi tanpa ada manusia yang mengaturnya secara mikro.

Yang penting, perangkat dapat berkomunikasi satu sama lain tanpa melakukan sinkronisasi dengan internet yang lebih luas, dan ini sangat penting untuk pekerjaan SweetSense di Afrika.

“Alasan IoT adalah karena kita sepenuhnya berada di luar jaringan listrik,” jelas Thomas. “Tidak ada layanan seluler, tidak ada listrik, tidak ada sambungan utilitas, jadi kami memiliki layanan mandiri, Sensor bertenaga surya yang terpasang pada pompa ini dapat memantau pasokan air dan menghubungkannya melalui satelit jaringan.”

Sensor tersebut dapat ditampung di telapak tangan seseorang, dan ditenagai oleh “panel surya 2 watt yang seukuran buku bersampul kecil”.

Sumber daya bersama memerlukan informasi bersama

Mampu mengukur penggunaan air tanah secara akurat merupakan langkah penting, namun tidak cukup hanya dengan memiliki instrumen yang akurat. Air tanah merupakan sumber daya unik yang rumit untuk dikelola. Semuanya terletak di bawah tanah, tidak terlihat, dan karena betapa pentingnya hal ini bagi berbagai industri, semua orang ingin meminumnya langsung.

“Saya pikir ada kesulitan yang melekat dalam pengelolaan air dan pengelolaan sumber daya alam, yaitu sulitnya melacak siapa yang melakukan apa dan memantau hal tersebut dari waktu ke waktu,” kata Johnson. “Tidak banyak kepercayaan di antara pengguna, terutama antara pengguna dan pemerintah atau badan pengelola lokal terhadap entitas lain yang menginginkan sumber daya yang sama.”

Penggunaan air tanah adalah contoh yang bagus dari hal ini tragedi milik bersama, gagasan yang disajikan dengan sumber daya bersama, individu akan memutuskan untuk memaksimalkan penggunaannya sendiri meskipun faktanya, jika semua orang melakukan hal tersebut, hal ini dapat menghabiskan sumber daya dan membawa malapetaka kelompok.

Pengelolaan sumber daya bersama seperti air, yang merupakan hak alamiah masyarakat, tidak hanya membutuhkan kelangsungan hidup kelompok yang bergantung pada setiap orang yang mengatur penggunaannya. Itu membutuhkan kepercayaan. Setiap individu ingin mengetahui bahwa semua orang mengikuti aturan yang sama.

“Air adalah sumber daya bersama,” kata Nathan Wangusi, Pimpinan Teknis Air di IBM Research Africa, “yang berarti jika kita mengambil sumber daya dari akuifer yang sama kita perlu memiliki ketentuan mengenai seberapa banyak kita mengekstraksi, berapa kecepatan yang kita ekstrak… sehingga gagasan konsensus sangat penting. penting."

Pendekatan berbasis pasar

Wangusi dan timnya bekerja di Kenya, di wilayah yang ia gambarkan sebagai “jarang penduduknya” dan “sebagian besar merupakan wilayah penggembalaan … sangat bergantung pada air tanah.” Ini juga merupakan wilayah di mana sulit untuk menerapkan banyak teknologi solusi. Wangusi dan timnya memutuskan untuk fokus pada cara memonetisasi hak atas air.

“Anda memikirkan sumber daya alam lainnya, seperti mineral, tanah, akses terhadap kemampuan untuk mencemari,” jelas Wangusi, “Anda mendapatkan sumber daya tersebut. hak melalui beberapa izin… jika Anda memiliki kredit karbon, Anda mendapatkan izin untuk memasukkan sejumlah karbon ke dalamnya lingkungan."

Demikian pula, jika Anda memiliki tanah, Anda dapat bercocok tanam dan berhak menjual hasil panen tersebut. Jika Anda memiliki tambang, Anda dapat mengekstraksi mineral dari tambang tersebut dan menjualnya. Air tanah lebih rumit.

“Apa yang membedakan hak atas air, lebih dari hak sumber daya alam lainnya, adalah Anda tidak dapat mengubah hak atas air secara langsung… menjadi instrumen komersial.”

Wangusi dan timnya sepakat dengan gagasan kredit air tanah. Kredit memberi pemilik hak untuk mengambil sejumlah air dari tanah, dan jika pemiliknya tidak menginginkannya memanfaatkan hak itu sendiri, mereka dapat “mengubahnya menjadi instrumen komersial yang dapat Anda perdagangkan secara terbuka pasar."

Namun, pasar adalah tentang kepercayaan. Orang-orang yang terlibat harus percaya bahwa produk yang mereka beli – dalam hal ini hak untuk mengambil air tanah – adalah sah, dan mereka harus percaya bahwa tidak ada orang lain yang mempermainkan sistem tersebut. Mengapa seorang petani membatasi diri hanya pada air yang mampu dibeli izinnya jika mereka mencurigai tetangganya memompa air dengan sembarangan? Setiap orang perlu memiliki akses terhadap informasi tersebut, dan mengetahui bahwa informasi tersebut dapat dipercaya.

Sebuah sistem yang dapat dipercaya semua orang

“Teknologi yang dirancang untuk mendukung konsensus dan demokratisasi akses terhadap informasi,” kata Wangusi, “secara definisi adalah Blockchain, karena Anda punya gagasan tentang buku besar yang tidak dapat diubah, dan kemudian Anda memiliki gagasan tentang kontrak pintar yang dapat memindahkan transaksi di dalam Blockchain itu jaringan."

Blockchain adalah teknologinya yang mendasari mata uang kripto seperti Bitcoin, namun memiliki banyak potensi untuk penerapan lainnya. Sederhananya, Blockchain adalah buku besar yang terdesentralisasi, dibagikan kepada semua orang yang ingin mengaksesnya.

Ketika sejumlah pihak melakukan transaksi atau kesepakatan lainnya (misalnya, mendaftarkan “kontrak pintar”) di Blockchain, pihak lain di jaringan memverifikasinya dan mengamankan tempatnya dalam catatan. Informasi tersebut tersedia untuk semua pengguna, dan tidak seorang pun dapat mengubahnya setelah kejadian tersebut, karena datanya harus sesuai dengan salinan yang dimiliki orang lain.

Sensor SweetSense dapat secara akurat melacak jumlah air tanah yang diambil dari pompa mana pun di dalam sistem, dan menyampaikan informasi tersebut ke Blockchain IBM melalui satelit, sehingga data mengalir bahkan dari jarak jauh daerah. Di Blockchain, pengguna dapat membeli dan menjual kredit air mereka, bahkan mendaftarkan kontrak pintar untuk membeli atau secara otomatis dijual bila harganya cocok, dan semua orang bisa melihat pompa mana yang berfungsi atau tidak, air yang dipompa di mana, dan lain sebagainya. pada.

Dari Kenya hingga Kalifornia

Sistem yang dikembangkan di Afrika ini merupakan keuntungan bagi komunitas penggembala yang bergantung pada air tanah di sana. Bagi Freshwater Trust, hal ini juga tampaknya memiliki banyak potensi untuk California. Meskipun orang mungkin tidak langsung menghubungkan Kenya dan California, kedua wilayah tersebut bergantung pada pertanian, dan keduanya bergantung pada air tanah.

Thomas pernah bekerja dengan Freshwater Trust di masa lalu, dan mereka melihat peluang untuk berkolaborasi.

“Karena TFT mencoba mencari cara untuk membantu petani memantau air dan bagaimana membantu petani mematuhi Keberlanjutan Air Tanah. Bertindak,” kata Thomas, “dan yang paling penting, bagaimana membantu mereka dengan cara yang meringankan beban peraturan baru dan menciptakan insentif pasar untuk berpartisipasi.”

Pencipta proyek ini sangat antusias dengan prospek apa yang mereka sebut “teknologi terbalik transfer,” dari sistem yang dirancang di negara berkembang untuk membantu California, jantungnya dunia teknologi.

“Menurut saya, dalam budaya Amerika, mudah untuk merasa bahwa kitalah yang terbaik,” kata Johnson. “Karena kita sudah diberitahu hal itu, atau kita sudah sering mengatakan hal itu pada diri kita sendiri. Ada banyak tempat di mana inovasi terjadi, dan menurut saya kecepatan teknologi telah mendemokratisasi tempat munculnya beberapa kemajuan teknologi yang sangat menarik.”

Mengingat peran penting California dalam industri teknologi, ada sedikit ironi di sana, negara ini adalah negara pengekspor inovasi yang memanfaatkan teknologi dari negeri yang jauh.

“California cukup maju dalam hal teknologi dalam arti yang sangat spesifik,” kata Johnson, “dan hal itu umumnya tidak berkaitan dengan pertanian. Jadi saya pikir mungkin ada banyak wilayah di mana negara berkembang mempunyai ajaran dan inovasi yang dapat mengajarkan hal tersebut kepada negara maju.”

Apa yang ditawarkan sistem IoT/Blockchain ini adalah cara mengatur penggunaan air tanah secara transparan dan transparan tidak dapat rusak, dan hal ini sangat membantu mengingat para petani, baik di Kenya atau Kalifornia, dapat mewaspadai pemerintah mandat.

“Jika kita dapat menciptakan sebuah sistem yang kredibel, maka sistem tersebut tidak dapat diubah, dan menunjukkan bahwa secara keseluruhan sumber daya tersebut, bulan demi bulan, tahun demi tahun, dimanfaatkan dengan baik. dikelola secara berkelanjutan, namun memberikan privasi dan keamanan yang dibutuhkan pengguna untuk benar-benar menggunakan sistem tersebut,” kata Johnson, “sekarang kami pembicaraan."

“Undang-undang ini akan memaksakan permintaan terhadap sistem jenis baru ini,” tambahnya, dan seterusnya organisasi seperti Freshwater Trust mencoba “mencari tahu berbagai hal sebelum semua orang kembali menempel ke dinding…”

Bumi semakin kering

Punggung umat manusia mungkin belum terhimpit, namun kita bisa merasakannya.

“Kami tidak memiliki air yang tersedia sepanjang tahun, di mana pun di dunia, dan ini menjadi sebuah krisis,” kata Thomas. “Kekeringan memperburuk masalah ini, permintaan juga memperburuk masalah ini, dan kita perlu memastikan bahwa air tersedia di mana pun dan kapan pun diperlukan. Dan kami tidak akan bisa melakukan hal itu dengan cara lama,” tambahnya. “Kami tidak hanya akan membangun bendungan baru lagi, atau mencuri seluruh air dari pegunungan. Kita harus bisa mengelola air di tempatnya.”

Kekeringan tidak hanya merugikan pertanian. Pernyataan terbaru dari Dinas Kehutanan USDA menyatakan bahwa 18 juta pohon telah mati di California sejak tahun 2017, sehingga total kematian sejak tahun 2010 menjadi 149 juta pohon. Sekam-sekam itu terbentang jutaan hektar, lautan kayu bakar menunggu percikan api. Kekeringan berkepanjangan di California bertepatan dengan peningkatan kebakaran hutan, termasuk Api Unggun pada tahun 2018, kebakaran hutan yang paling mematikan dalam sejarah California.

Dibutuhkan kebijakan publik yang kuat dan inovasi teknologi untuk mencegah bencana, dan California memanfaatkan keduanya.

“Saat ini kita sebagai manusia memiliki akses terhadap teknologi yang hampir seperti dewa,” kata Johnson. “Mari kita sadari urgensinya dan mencoba berbagai hal serta menerapkan beberapa teknologi ini di tempat yang paling membutuhkannya.”

Rekomendasi Editor

• Lupakan Internet of Things. Inilah arti sebenarnya dari IoT