Meningkatnya populasi dan aktivitas manusia telah menyebabkan banyak konsekuensi lingkungan yang negatif. Aksi iklim adalah salah satu Tujuan Pembangunan Berkelanjutan (SDGs) yang ditekankan oleh Perserikatan Bangsa-Bangsa. Penyerapan karbon telah disorot oleh setiap negara dan perlu ditangani dalam beberapa dekade mendatang. Karbon dioksida (CO2 ) adalah konstituen utama gas rumah kaca (GRK), dan emisinya terutama dihasilkan dari aktivitas manusia. Ini adalah faktor kunci yang berkontribusi terhadap perubahan iklim global, dan karenanya, memerlukan tindakan yang mendesak dan efektif. Seperti diungkapkan oleh laporan Panel Antarpemerintah tentang Perubahan Iklim (IPCC) 2014, penangkapan dan penyimpanan karbon (CCS) telah diperkenalkan sebagai solusi yang menjanjikan untuk pengurangan emisi CO 2 alami dan antropogenik. Pada tahun 2018, IPCC menyoroti biochar sebagai bentuk teknologi emisi negatif yang tersedia dan terukur.
Meskipun industri yang terkait dengan bahan konstruksi berbasis mineral telah maju dalam proses produksinya, pengurangan emisi CO2 tetap menjadi tantangan. Jika tantangan ini tidak ditangani dengan pendekatan multi-cabang, masalah akan muncul karena emisi GRK yang tinggi. Oleh karena itu, penting untuk beralih ke bahan konstruksi alternatif dengan jejak karbon rendah yang dapat mengurangi perubahan iklim secara signifikan. Perkembangan terbaru termasuk pendekatan baru menggunakan biochar, produk kaya karbon dari konversi termokimia bahan organik dalam ketiadaan atau keberadaan oksigen terbatas sebagai bahan potensial untuk menangkap dan menyimpan CO2. Biochar dianggap di antara enam pendekatan yang paling menjanjikan untuk penyerapan karbon karena dapat menyerap lebih dari dua kali beratnya sendiri dalam CO2. Sifat fisikokimia seperti komposisi unsur, stabilitas, luas permukaan, dan gugus fungsi permukaan, dipengaruhi oleh suhu pirolisis. Berbagai jenis biochar telah digunakan dalam berbagai bidang, termasuk sebagai pembenah tanah dalam pertanian, bahan bangunan, adsorben untuk polutan air, adsorben untuk pemurnian udara/ katalis dalam produksi biofuel, serta untuk peningkatan biogas dan aplikasi modern termasuk perangkat penyimpanan energi listrik, seperti superkapasitor dan baterai. Menurut statistik, produksi semen Portland, yang dianggap sebagai bahan utama konstruksi, menyumbang 8% emisi CO2 global.
Selanjutnya, emisi diperkirakan akan meningkat dengan meningkatnya populasi global. Oleh karena itu, perlu dipertimbangkan material alternatif dengan jejak karbon rendah untuk konstruksi. Studi telah mengungkapkan penggunaan bahan tambahan untuk semen, termasuk limbah konstruksi industri dan daur ulang. Karena industri semen memainkan peran utama dalam produksi GRK, berbagai upaya dilakukan untuk mengurangi dampaknya terhadap lingkungan dengan menggunakan bahan dan praktik yang berkelanjutan. Misalnya, pemanfaatan biochar dalam industri konstruksi dan bangunan telah diidentifikasi sebagai pendekatan yang menjanjikan untuk mengurangi emisi karbon dioksida dan berkontribusi dalam mencapai netralitas karbon. Terlihat bahwa perusahaan manufaktur semen global melakukan upaya dekarbonisasi sehubungan dengan UN SDGs, ESG (Environmental, Social, and Governance) dan keberlanjutan. Misalnya, ACC Limited, produsen semen besar di India, mengumumkan komitmennya pada tahun 2021 untuk mengurangi emisi karbon dengan menetapkan target untuk menurunkan intensitas CO 2 dalam operasi semen dari 511 kg pada tahun 2018 menjadi 409 kg CO2 per ton bahan semen pada tahun 2030.
Bangunan yang dirancang dengan bahan yang mengandung biochar dapat bertindak sebagai penyerap karbon selama bertahun-tahun, sedangkan baja atau beton tidak berkontribusi terhadap penangkapan karbon. Selain itu, penggunaan biochar adalah salah satu pendekatan yang paling hemat biaya untuk sekuestrasi CO2. Namun, relatif sedikit informasi yang tersedia tentang potensi penyerapan CO2 dari biochar; mengungkapkan bahwa 2,72 ton CO2 eq. dapat diasingkan menggunakan satu ton biochar. Biochar telah terbukti dapat meningkatkan kualitas material, seperti aspal yang digunakan untuk konstruksi jalan. Penggunaan biochar sebagai campuran beton merupakan tren yang muncul dalam industri konstruksi, menyatakan bahwa karbonasi yang dipercepat, juga dikenal sebagai curing CO2, dapat menghasilkan produk hidrasi yang selanjutnya dapat diubah menjadi karbonat yang stabil. Pengenalan biochar dapat mempercepat proses karbonasi karena struktur porinya yang disempurnakan, yang membantu dalam difusi CO2.
Kondisi pirolisis dan jenis bahan baku merupakan faktor kunci yang menentukan kesesuaian biochar untuk aplikasi beton. Suhu pirolisis berbanding lurus dengan kandungan karbon namun berbanding terbalik dengan hasil biochar. Properti seperti kapasitas menahan air, ukuran pori dan distribusi, luas permukaan, dan kapasitas pertukaran kation tergantung pada jenis bahan baku biomassa. Biochar adalah bahan konstruksi yang tepat karena stabilitas kimianya yang tinggi dan termal yang rendah. Selanjutnya, sifat berpori biochar telah terbukti berkontribusi terhadap konduktivitas termal yang rendah. Namun, pelepasan gugus fungsional asam dan pembentukan oksida basa selama pirolisis menyebabkan peningkatan alkalinitas pada bahan semen, mengakibatkan masalah daya tahan, dan penggunaan bahan baku biomassa dengan kandungan mineral tinggi menghasilkan porositas rendah karena penyumbatan mikropori yang disebabkan oleh kandungan abu yang tinggi.
English