Penambangan merupakan kegiatan yang sangat diperlukan di semua perekonomian. Namun, secara historis telah terjadi peningkatan produksi limbah dan pengabaian bahan yang berpotensi berbahaya dengan dampak negatif yang semakin serius dan terkadang tidak dapat dipulihkan terhadap ekosistem dan kesehatan manusia. Tailing tambang mengandung unsur berpotensi beracun (PTE) dan bahan kimia dalam jumlah tinggi yang dapat bertahan selama ratusan tahun. Selain itu, mereka memiliki kandungan bahan organik yang rendah, fragmen batuan yang tinggi, permeabilitas rendah, dan retensi air. Ketika tailing mengandung mineral yang diperkaya dengan sulfida , hal itu memicu pembentukan drainase asam tambang yang selanjutnya mengasamkan tanah di sekitarnya. Namun demikian, beberapa tailing dapat menjadi sangat basa (pH > 9) karena penggunaan agen benefisiasi yang ekstensif seperti NaOH.
Pertambangan sejarah dan saat ini telah sering dikembangkan di daerah gersang, yang merupakan 40% dari daratan bumi. Di lingkungan ini, praktik yang paling umum adalah fasilitas penimbunan kering, di mana tailing terkena suhu ekstrem, curah hujan rendah, dan angin kencang. Faktor-faktor ini mendorong penguapan yang tinggi, infiltrasi air yang rendah, dan produksi garam permukaan yang sangat tinggi yang diperkaya dengan PTEs. Tidak seperti kebanyakan zona beriklim sedang dan tropis, di iklim kering, kejadian hujan terkonsentrasi dalam waktu singkat yang sangat erosif. Ini bersama dengan permeabilitas tailing yang rendah, mendorong limpasan menyebarkan tailing tambang dan partikel garam di sekitarnya. Selama musim kemarau, erosi angin yang tinggi dari tailing yang ditinggalkan merupakan penyebab utama penyebaran polutan, yang berpotensi mencemari badan air, tanah, tanaman, dan masyarakat sekitar.
Untuk mengurangi penyebaran PTE, stabilisasi tailing melalui pembentukan tanaman penutup telah banyak digunakan. Namun, di daerah gersang dan semikering mungkin ada batasan penting untuk menangkal erosi air dan angin melalui tutupan tanaman seperti suhu ekstrem -baik di udara maupun permukaan tailing-, konsentrasi polutan yang tinggi, nilai pH ekstrem, aktivitas mikroba rendah, ketersediaan kelembaban rendah, pemadatan tinggi dan kandungan bahan organik dan nutrisi yang rendah untuk pertumbuhan tanaman. Dengan demikian, perbaikan kondisi tailing merupakan faktor penentu untuk memungkinkan pengembangan tanaman penutup.
Penambahan amandemen organik dapat mewakili opsi ramah lingkungan dan berbiaya rendah untuk stabilisasi tailing. Amandemen ini dapat menetralkan pH substrat dan meningkatkan kandungan bahan organik, mendukung imobilisasi PTE. Selain itu, amandemen organik dapat meningkatkan aktivitas mikroba, siklus hara, dan penyimpanan air tanah. Beberapa amandemen organik termasuk biosolid , residu pertanian, atau kompos. Namun demikian, amandemen ini mudah terdegradasi, yang dapat berdampak negatif pada kualitas udara akibat emisi gas rumah kaca.
Biochar adalah bahan karbon yang diproduksi oleh pirolisis biomassa di bawah kondisi suhu dan waktu yang terkendali, yang memberikan luas permukaan spesifik yang besar, stabilitas tinggi, kapasitas tukar kation (KTK) tinggi, dan gugus fungsi yang melimpah (terutama hidroksil, karbonil, dan karboksil) yang dapat menurunkan mobilitas dan bioavailabilitas PTEs. Contoh gugus fungsi spesifik yang terlibat dalam imobilisasi logam adalah: –OH, CO, dan fenolik-OH untuk Cu; Gugus fungsi yang mengandung N (khususnya–NH 2 ) untuk Pb ; gugus karboksil (–COO), tiol (–RSH) atau sulfoksida (R–S(=O)−R′) untuk Hg(II); gugus fungsi yang mengandung oksigen (terutama C–O, C O, –COOH, dan –OH) untuk Cr(VI) (Cheng et al., 2020). Penting untuk digarisbawahi bahwa gugus fungsi ini bervariasi dengan bahan baku, ukuran partikel, waktu dan suhu pirolisis, komposisi gas, laju pemanasan, pasca perlakuan, penuaan biochar, serta dengan sifat kimia tanah seperti pH.
Biochar juga meningkatkan aktivitas mikroba, nutrisi, dan retensi air, memberikan kondisi yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman, yang dapat mempercepat pemulihan ekosistem. Oleh karena itu, penggunaan biochar untuk pemulihan tailing in-situ telah diselidiki selama dekade terakhir. Sebagian besar penelitian yang tersedia telah dilakukan di daerah beriklim sedang dan tropis, sehingga penggunaan biochar di bawah iklim kering dan semi kering merupakan bidang penelitian baru-baru ini.
Sumber bahan baku dan kondisi produksi (suhu dan waktu) memiliki pengaruh besar pada sifat biochar dan kinerja remediasi. Namun jenis tailing tambang (asam atau basa, kandungan PTEs), metode aplikasi (yaitu dosis, kombinasi dengan amandemen lainnya, dll.), dan kondisi iklim juga sangat mempengaruhi hasil rehabilitasi. Akibatnya, efek biochar pada reklamasi tailing tambang sangat berbeda dan terkadang bertentangan. Misalnya Gascó et al. (2019) menemukan bahwa penambahan biochar Brassica napus mengurangi konsentrasi As di tanah tambang, sementara yang lain menemukan bahwa penambahan biochar meningkatkan mobilitas As (Brennan et al., 2014; Morugán -Coronado et al., 2021). Apakah efek kontradiktif ini terkait dengan bahan baku biomassa biochar, kondisi produksi biochar, dosis yang diterapkan atau sifat awal tailing tambang tidak jelas. Selain itu , banyak sumber bahan baku berasal dari produk lokal dan tidak dapat tersedia di bagian lain.
Oleh karena itu, tidak hanya hasil yang kontradiktif tetapi juga kurangnya reproduktifitas kondisi biochar menghambat penggunaan biochar secara umum sebagai biomaterial remediasi potensial untuk tailing tambang dari daerah gersang. Menjadi sangat penting untuk mengeksplorasi perilaku biochar dalam kondisi kering. Untuk memfasilitasi pemahaman yang komprehensif tentang praktik terbaik untuk mengklaim kembali tailing tambang yang kering, kami mengatur bahan baku biochar yang berbeda dalam kategori (kayu, pemangkasan, pupuk kandang, sisa tanaman, dan limbah padat kota) untuk menilai efektivitas amandemen ini dalam peningkatan sifat fisikokimia dan biologis, serta retensi PTE.
English