Nitrogen adalah unsur penting bagi tanaman. Tapi ketika digunakan berlebihan, terutama lewat pupuk kimia, nitrogen bisa jadi bumerang. Ia larut ke dalam air tanah dan sungai, lalu memicu masalah serius: eutrofikasi. Danau atau sungai yang kelebihan nutrien akan dipenuhi lumut dan alga, oksigen di dalam air menipis, ikan mati, dan ekosistem rusak.
China, misalnya, mengonsumsi hampir sepertiga pupuk nitrogen dunia. Tidak heran, pencemaran nitrogen di sana jadi perhatian besar. Nah, salah satu cara yang kini banyak dilirik untuk menekan masalah ini adalah biochar.
Apa Itu Biochar?
Bayangkan kayu atau jerami yang dipanaskan dalam suhu tinggi, tapi tanpa cukup oksigen untuk membakarnya habis. Hasilnya adalah arang berwarna hitam pekat dengan struktur berpori, ringan, tapi kuat. Itulah biochar.
Keunggulannya banyak:
- Berpori-pori kecil yang bisa menyerap zat kimia.
- Stabil di tanah, sehingga manfaatnya tahan lama.
- Ramah lingkungan, karena dibuat dari limbah pertanian seperti jerami, batang jagung, atau kulit kacang tanah.
Selama ini, biochar terkenal bisa memperbaiki tanah, mengurangi emisi gas rumah kaca, sekaligus menyimpan karbon. Tapi, riset terbaru menunjukkan bahwa ia juga punya kemampuan menarik untuk mengikat bentuk nitrogen tertentu, terutama ammonium (NH4⁺).
Jerami, Jagung, atau Kacang: Mana yang Paling Bagus?
Biochar tidak selalu sama. Bahan asal (feedstock) dan suhu saat pembuatannya sangat memengaruhi kualitasnya.
- Semakin tinggi suhu (700°C): karbonnya lebih murni, pH lebih basa, tapi kadar hidrogen, oksigen, dan nitrogen di biochar turun.
- Semakin rendah suhu (400°C): biochar lebih banyak mengandung gugus kimia aktif (C=O, C-H) yang bisa membantu mengikat nutrien di tanah.
Dari berbagai uji, ternyata biochar dari batang jagung punya kemampuan paling tinggi menyerap ammonium, dibanding kulit kacang tanah maupun jerami gandum. Rahasianya ada pada cation exchange capacity (CEC) atau kapasitas tukar kation. Biochar jagung punya nilai CEC tertinggi, sehingga paling efektif menangkap NH4⁺ dari air.
Contohnya, biochar jagung pada suhu 400°C mampu menyerap 2,3 mg ammonium per gram hanya dalam larutan dengan konsentrasi 50 mg/L.
Bagaimana dengan Nitrat?
Di sinilah uniknya. Kalau untuk ammonium, biochar bisa bekerja sangat baik. Tapi untuk nitrat (NO3⁻), hasilnya berbeda. Hampir semua biochar gagal menyerap nitrat. Bahkan, beberapa biochar justru melepaskan nitrat ke dalam air.
Ini artinya, biochar lebih cocok dipakai ketika masalahnya adalah pencemaran ammonium atau amonia, bukan nitrat.
Kenapa Ini Penting?
Polusi nitrogen adalah masalah global, dan biochar bisa jadi solusi alami. Dengan pemilihan bahan baku dan suhu yang tepat, biochar bisa:
- Mengurangi pencemaran air akibat pupuk berlebih.
- Membantu petani menjaga tanah tetap subur tanpa harus boros pupuk.
- Mengurangi ketergantungan pada teknologi mahal untuk mengolah limbah.
Walau potensinya besar, biochar belum bisa disebut solusi sempurna. Penelitian masih terus berjalan untuk menemukan cara agar biochar bisa lebih baik menyerap nitrat, bukan hanya ammonium.
Namun, yang jelas, biochar memberi kita harapan baru: limbah pertanian sederhana bisa diubah menjadi material cerdas yang membersihkan lingkungan sekaligus mendukung pertanian berkelanjutan.
✨ Dari jerami, jagung, atau kulit kacang, ternyata kita bisa menemukan jawaban alami untuk mengatasi salah satu masalah lingkungan terbesar abad ini: polusi nitrogen.