Di banyak negara Asia, sawah adalah lanskap yang akrab sekaligus penopang hidup jutaan orang. Lebih dari separuh penduduk dunia bergantung pada beras sebagai makanan pokok. Namun di balik hamparan hijau itu, tersimpan persoalan besar: sawah tergenang air menjadi salah satu sumber utama gas metana, gas rumah kaca yang daya pemanasannya jauh lebih kuat dibandingkan karbon dioksida.
Dalam kondisi tergenang lama dan miskin oksigen, mikroorganisme di tanah sawah menghasilkan metana dalam jumlah besar. Secara global, lahan padi menyumbang hampir setengah emisi gas rumah kaca dari sektor tanaman pangan, dan sebagian besar berasal dari metana. Di saat yang sama, produksi padi juga menyerap air dalam jumlah sangat besar. Di beberapa negara produsen utama, budidaya padi menghabiskan sebagian besar air pertanian yang tersedia. Ketika krisis iklim dan kelangkaan air semakin terasa, pertanyaan pun muncul: bisakah kita menanam padi dengan emisi lebih rendah dan air lebih hemat, tanpa mengorbankan hasil panen?
Salah satu jawaban datang dari perubahan cara mengairi sawah. Sistem basah kering bergantian atau alternate wetting and drying memungkinkan sawah tidak terus-menerus digenangi. Tanah dibiarkan mengering hingga batas tertentu sebelum diairi kembali. Pendekatan ini terbukti mampu menekan emisi metana secara drastis sekaligus menghemat penggunaan air. Saat tanah tidak jenuh air, oksigen masuk dan menciptakan lingkungan yang kurang bersahabat bagi mikroba penghasil metana, sekaligus mendorong proses oksidasi metana yang sudah terbentuk.
Namun perubahan ini bukan tanpa konsekuensi. Ketika sawah lebih sering mengalami kondisi aerob, kandungan karbon organik tanah bisa menurun. Tanah yang kehilangan karbon perlahan akan kehilangan sebagian kesuburannya. Beberapa pengamatan juga menunjukkan peningkatan emisi dinitrogen oksida, gas rumah kaca lain yang tak kalah berbahaya. Artinya, meskipun sistem basah kering menawarkan keuntungan dari sisi air dan metana, ia tetap perlu dipadukan dengan strategi lain agar kesuburan tanah dan produktivitas tetap terjaga.
Di sinilah biochar masuk ke panggung. Biochar adalah arang hayati yang dihasilkan dari pemanasan biomassa seperti jerami padi tanpa oksigen. Alih-alih dibakar di lahan dan melepaskan karbon ke udara, jerami diubah menjadi bahan kaya karbon yang bisa dikembalikan ke tanah. Dengan luas permukaan yang besar dan kapasitas tukar kation yang tinggi, biochar membantu tanah menahan air dan unsur hara, sekaligus berperan sebagai penyimpan karbon jangka panjang.
Sejumlah pengamatan menunjukkan bahwa penambahan biochar ke sawah dapat meningkatkan karbon organik tanah, memperbaiki struktur tanah, dan dalam jangka panjang meningkatkan hasil panen. Namun pada tahun pertama aplikasi, efeknya tidak selalu mulus. Karena sifatnya yang cenderung basa, biochar segar dapat menaikkan pH tanah secara cepat. Kenaikan pH ini kadang justru memicu peningkatan emisi metana atau tidak langsung meningkatkan hasil panen. Seiring waktu, ketika biochar mengalami penuaan dan berinteraksi dengan tanah serta mikroorganisme, dampaknya bisa berubah.
Untuk mengatasi efek awal yang kurang menguntungkan ini, para peneliti mengembangkan biochar yang dimodifikasi dengan asam. Prosesnya relatif sederhana: biochar segar direndam atau diperlakukan dengan larutan asam seperti asam klorida, asam nitrat, atau asam sulfat pada konsentrasi tertentu. Perlakuan ini mengubah struktur permukaan biochar, menambah gugus fungsi yang mengandung oksigen dan bersifat lebih asam, serta meningkatkan luas permukaan dan kapasitas menahan airnya.
Biochar yang dimodifikasi asam memiliki karakter yang berbeda. Ia tidak terlalu menaikkan pH tanah pada awal aplikasi, memiliki lebih banyak gugus fungsional yang aktif secara redoks, dan mampu memengaruhi aktivitas mikroba tanah dengan cara yang lebih terkendali. Dalam percobaan lapangan beberapa tahun pada sawah dengan sistem basah kering, kombinasi biochar termodifikasi asam dan pengairan hemat air menunjukkan hasil yang menjanjikan.
Sistem basah kering saja sudah mampu menurunkan emisi metana secara signifikan dan menghemat penggunaan air sekitar sepuluh persen lebih. Ketika dipadukan dengan biochar biasa, perbaikan sifat tanah seperti peningkatan kapasitas tukar kation dan karbon organik terlihat jelas, tetapi pada tahun pertama masih ada kecenderungan kenaikan emisi metana dan sedikit penurunan hasil panen. Sebaliknya, biochar yang dimodifikasi asam mampu menekan emisi metana sejak awal sambil menjaga hasil panen tetap stabil.
Dalam beberapa musim berikutnya, baik biochar biasa maupun yang dimodifikasi asam menunjukkan peningkatan hasil panen dan penurunan emisi metana yang semakin nyata. Namun kombinasi sistem basah kering dan biochar termodifikasi asam menghasilkan penurunan emisi metana dan intensitas emisi gas rumah kaca yang paling besar dibandingkan sistem genangan tradisional tanpa biochar. Di saat yang sama, kesuburan tanah membaik dan efisiensi penggunaan air meningkat.
Kisah ini menunjukkan bahwa solusi pertanian berkelanjutan jarang berdiri sendiri. Mengubah cara mengairi sawah membantu menghemat air dan mengurangi metana, tetapi perlu dukungan untuk menjaga kesehatan tanah. Mengembalikan jerami dalam bentuk biochar menutup siklus karbon dan memperbaiki tanah, namun sifat awalnya perlu disesuaikan agar tidak menimbulkan efek samping. Dengan sentuhan kimia sederhana melalui modifikasi asam, potensi biochar dapat dioptimalkan.
Di tengah tuntutan untuk menekan emisi dan menjaga ketahanan pangan, inovasi seperti ini memberi harapan. Sawah tidak lagi sekadar sumber pangan, tetapi juga ruang eksperimen menuju produksi rendah karbon. Dengan pendekatan yang tepat, padi dapat tetap mengenyangkan dunia tanpa membebani iklim dan sumber daya air secara berlebihan.