Fosfor adalah unsur hara penting bagi pertumbuhan tanaman, tetapi sekitar 30–40% lahan pertanian di dunia kekurangan fosfor. Sejak tahun 1950-an, permintaan pupuk fosfat meningkat pesat demi menjaga ketahanan pangan global. Menurut FAO, konsumsi pupuk fosfat dunia mencapai 47,4 juta ton pada 2015 dan terus meningkat menjadi 49,1 juta ton pada 2022. Sayangnya, cadangan fosfat berkualitas tinggi diperkirakan akan habis dalam 50 hingga 400 tahun ke depan.
Selain keterbatasan sumber daya, penggunaan pupuk fosfor yang berlebihan bisa mencemari lingkungan. Fosfor yang tidak terserap tanaman dapat terbawa air hujan, menyebabkan eutrofikasi perairan, yang merusak keseimbangan ekosistem dan meningkatkan pencemaran lingkungan. Bahkan, tingkat kehilangan fosfor di alam bisa mencapai 80–90%. Di sisi lain, penggunaan pupuk kimia yang berlebihan juga dapat menurunkan kualitas tanah, menyebabkan salinisasi, dan mengurangi kandungan bahan organik.
Untuk mengatasi masalah ini, pupuk fosfor pelepasan lambat menjadi solusi yang menjanjikan. Pupuk ini membantu meningkatkan efisiensi penyerapan fosfor oleh tanaman serta mengurangi limbah nutrisi yang mencemari lingkungan. Salah satu material yang menjanjikan untuk teknologi ini adalah biochar, yang dihasilkan melalui pirolisis biomassa dan memiliki struktur berpori serta banyak gugus fungsi aktif.
Biochar Termodifikasi Besi: Penyerap Fosfor yang Efektif
Biochar memiliki potensi besar untuk menyerap fosfor dari air limbah dan menggunakannya kembali sebagai pupuk. Namun, biochar biasa memiliki keterbatasan karena bermuatan negatif, sehingga kurang efektif dalam menyerap ion fosfat. Oleh karena itu, biochar yang dimodifikasi dengan besi (Fe-B) menjadi alternatif yang lebih baik. Besi mampu mengikat fosfat dengan kuat berkat sifatnya yang melimpah di alam serta kemampuannya membentuk ikatan stabil dengan fosfat.
Studi menunjukkan bahwa biochar termodifikasi besi tidak hanya menyerap fosfor dari air limbah, tetapi juga melepaskannya secara perlahan ketika diaplikasikan ke tanah pertanian. Dengan kata lain, biochar ini bisa menjadi pupuk pelepasan lambat yang mendukung pertanian berkelanjutan.
Uji Efektivitas di Lahan Kacang Tanah
Dalam penelitian ini, biochar termodifikasi besi yang telah menyerap fosfor (Fe-BP) diaplikasikan ke lahan kacang tanah. Percobaan dilakukan dengan beberapa perlakuan, yaitu:
- B0P0 – Tanpa biochar dan tanpa pupuk fosfor.
- B0P1 (Kontrol) – Tanpa biochar, tetapi dengan pupuk fosfat konvensional (144 kg P2O5/ha).
- B1P1 – Biochar biasa dengan pupuk fosfat konvensional.
- FeB-P1 – Biochar termodifikasi besi dengan pupuk fosfat konvensional.
- FeBP-P1 – Biochar termodifikasi besi yang telah menyerap fosfor dengan pupuk fosfat konvensional.
- FeBP-P2 – Biochar termodifikasi besi yang telah menyerap fosfor dengan dua pertiga dosis pupuk fosfat konvensional (96 kg P2O5/ha).
Hasil penelitian menunjukkan bahwa:
- Dosis biochar 0,05 g (2 g/L) mampu menghilangkan lebih dari 80% fosfat dari air.
- Adsorpsi fosfat optimal terjadi pada pH 6–9, tetapi menurun drastis pada pH di atas 10.
- Kehadiran ion NO3-, Cl-, dan SO4 2- tidak memengaruhi kapasitas adsorpsi biochar, tetapi ion HCO3- dan CO3 2- menguranginya.
- Setelah lima kali siklus desorpsi dan daur ulang, kapasitas adsorpsi biochar turun hingga 24%.
- Hasil panen kacang tanah pada perlakuan FeB-P1 meningkat 50,8% dibandingkan perlakuan FeBP-P2.
- Efisiensi pemulihan fosfor (REP) pada FeBP-P2 dan B1P1 tidak berbeda secara signifikan, tetapi keduanya lebih tinggi dibandingkan B0P1.
- Perlakuan FeBP-P2 meningkatkan ketersediaan fosfor di zona akar tanaman.
Biochar termodifikasi besi yang telah menyerap fosfor terbukti meningkatkan efisiensi penggunaan pupuk fosfor, menjaga hasil panen, dan mengurangi kebutuhan pupuk fosfat konvensional. Teknologi ini tidak hanya membantu mengatasi kelangkaan fosfor, tetapi juga mengurangi pencemaran lingkungan dengan mendaur ulang fosfor dari air limbah. Dengan potensi besar dalam pertanian berkelanjutan, inovasi ini bisa menjadi solusi efektif untuk meningkatkan efisiensi pupuk fosfor di masa depan.