Biochar adalah adsorben antibiotik yang menjanjikan, tidak hanya di lingkungan berair untuk mengolah air limbah, tetapi juga terbukti efektif untuk mengolah tanah yang tercemar antibiotik. Untuk peningkatan lebih lanjut dari sifat fisik dan kimia biochar, beberapa metode rekayasa diperiksa untuk meningkatkan aplikasi lahan seperti karbonisasi sekunder, fisik, kimia, dan aktivasi biologis, dan perlakuan doping gugus fungsi. Suhu pirolitik yang tinggi meningkatkan kapasitas adsorpsi biochar untuk residu antibiotik. Peningkatan suhu pirolisis dan dosis biochar meningkatkan penghilangan doksisiklin hidroklorida, tetrasiklin hidroklorida, dan ciprofloxacin.
Dalam penelitian sebelumnya, adsorpsi antibiotik terbaik ditentukan dengan pirolisis biomassa tanaman pada 700°C. Untuk mengikat antibiotik secara memadai, sifat biochar yang dihasilkan adalah faktor kunci, seperti parameter penyerapan, hidrofilisitas, aromatisitas, dan gugus fungsional permukaan yang mengandung O. Selain efek antibiotik, aplikasi biochar juga mengurangi dampak, ketersediaan, dan bioavailabilitas gen resistensi pestisida, logam berat, dan antibiotik pada mikroba tanah.
Untuk perbaikan tanah, pyrolyzed biochar dapat mengikat dan mendegradasi polutan antibiotik di lingkungan lembab dan juga menahan kelembaban dan nutrisi yang membantu meningkatkan hasil panen. Beberapa penelitian menunjukkan potensi biochar untuk memblokir/mengurangi efek negatif residu antibiotik dalam produksi dan kualitas berbagai tanaman. Peran biochar cukup menjanjikan dalam bioavailabilitas atau pengurangan transmisi polutan antibiotik ke mikroba tanah dan rantai suplai makanan. Kehadiran polutan antibiotik tidak terbatas pada air limbah, air tanah, dan air permukaan, tetapi juga terdeteksi pada kotoran cair, tanah, dan tanaman. Rute utama masuknya antibiotik ke tanah pertanian adalah melalui kotoran hewan. Antibiotik kemudian dapat diangkut ke kompartemen lingkungan lainnya, termasuk kompartemen rantai makanan manusia lainnya.
Di antara berbagai jalur disipasi antibiotik dalam pupuk kandang, adsorpsi adalah mekanisme dominan yang mengatur nasib, transmisi, dan reaktivitasnya dalam sampel lingkungan dan penyisihan efektifnya. Remediasi antibiotik sering dikaitkan dengan penghilangan bersama logam berat dalam banyak penelitian. Satu studi terbaru menggabungkan limbah-jamur-sekam-biochar (WFCB) dan Herbaspirillum huttiense untuk mengikat tembaga dan seng sebelum mendegradasi antibiotik enrofloxacin (ENR) dan oxytetracycline (OTC). Dalam penelitian tersebut, didapatkan hasil bahwa bahan gabungan dapat melumpuhkan Cu dan Zn dengan baik (masing-masing 85,5 dan 64,4%), dan menghilangkan OTC 41,9% dan ENR 40,7%.
Selain itu, dengan mengembangkan gen resistensi antibiotik (ARG), mikroba menjadi super kebal antibiotik. Dilaporkan tahun lalu bahwa persistensi dan penyebaran ARG pada bakteri tanah merupakan salah satu ancaman besar bagi ketahanan pangan dan kesehatan masyarakat. Patogen yang resisten terhadap antibiotik menjadi perhatian yang muncul di seluruh dunia dan dianggap sebagai jenis kontaminasi yang muncul. Ada bukti bahwa pencampuran biochar dapat mengurangi kelimpahan relatif dari beberapa subtipe ARG karena mereka dapat mempengaruhi penyebaran dan nasib mereka di lingkungan.
Beberapa studi terbaru telah menyelidiki penggunaan biochar untuk mengurangi polusi ARG di tanah. Beberapa penelitian telah menyatakan bahwa biochar dapat mengurangi polusi ARG di dalam tanah sampai batas tertentu, meskipun tidak semua biochar secara konsisten melakukannya. Sebuah studi baru-baru ini melaporkan bahwa biochar jerami padi 0,5% (b/b) secara efektif mengurangi kelimpahan 131 ARG di tanah yang tidak ditanami, namun kurang efektif di tanah yang ditanami dengan Brassica chinensis L. Pencampuran biochar dengan tanah secara efektif menghambat frekuensi konjugasi ARG (transfer gen) antara bakteri menegaskan bahwa replikasi ARG sangat dihambat melalui interaksi biochar.
Ditemukan bahwa biochar jerami gandum meningkatkan kelimpahan relatif gen tet dan sul di rizosfer. Hal ini menunjukkan bahwa biochar mungkin tidak seefektif yang diperkirakan sebelumnya dalam meremediasi polusi ARG. Secara khusus, ketidakpastian ini berkaitan dengan sifat biochar yang berasal dari bahan baku dan kondisi pirolitik, karena dapat mempengaruhi transfer konjugasi ARG antara bakteri. Selain itu, jumlah logam berat dan antibiotik dalam tanah menentukan evolusi ARG dalam tanah. Rhodanobacter , Brevundimonas , dan Proteobacteria adalah inang dari ARG. Salah satu aspek yang lebih menarik dari penelitian tentang biochar adalah pengembangan biochar dengan efisiensi yang sangat baik dalam menyerap logam berat dan antibiotik untuk melindungi tanah dari polusi ARG.
Biochar juga berfungsi sebagai agen redoks karena elektron yang tersedia secara hayati melimpah di dalamnya dan setelah berinteraksi dengan mikroba dapat melakukan transformasi biotik dan abiotik. Biochar terimobilisasi mikroba secara efektif mendegradasi polutan organik dibandingkan dengan penghilangan dasar polutan melalui adsorpsi. Kadar air dan aerasi adalah faktor yang paling mempengaruhi atau membatasi untuk mempercepat degradasi kontaminan organik oleh biochar yang diimobilisasi secara mikroba . Biochar terutama bertindak sebagai moderator elektron bioavailabilitas yang menjanjikan untuk degradasi polutan organik oleh mikroba yang diimobilisasi dalam biochar.
English