Biochar untuk Aplikasi Remediasi Tanah

Biochar telah muncul sebagai bahan yang menjanjikan untuk memecahkan banyak tantangan lingkungan. Ini berasal dari pirolisis biomassa dan bertindak sebagai antar-jemput karbon antara atmosfer dan tanah. Ini juga berfungsi sebagai agen kesuburan dan dapat menghilangkan kontaminan dari tanah. Tinjauan ini bertujuan untuk memahami pengaruh pemilihan metode persiapan dan parameter proses seperti suhu, bahan baku, dan aditif pada karakteristik biochar. Investigasi terperinci tentang bagaimana modifikasi biochar meningkatkan sifat dan stabilitas biochar telah disediakan. Mekanisme aplikasi komposit biochar untuk remediasi tanah terkontaminasi, penyerapan karbon, dan peningkatan kesuburan tanah melalui analisis studi penelitian yang relevan telah disajikan. Selanjutnya, upaya telah dilakukan untuk membahas dan menyarankan kemungkinan optimalisasi persiapan biochar untuk mencapai berbagai tujuan di tanah secara kolektif. Secara khusus, peran penambahan senyawa logam, mineral, dan ion telah dieksplorasi. Tantangan dan temuan penelitian yang saling bertentangan juga telah disebutkan berdasarkan literatur yang tersedia.

Menurut International Biochar Initiative (IBI), “Biochar adalah bahan padat yang diperoleh dari konversi termokimia biomassa dalam lingkungan terbatas oksigen.” Namun, sehubungan dengan pengelolaan tanah, biochar pertama kali digunakan oleh Lehmann dan Joseph. Kemudian setelah KTT iklim pada tahun 1991, fokus beralih ke perubahan iklim dan penyerapan karbon. Biochar telah muncul sebagai salah satu metode utama untuk mitigasi iklim. Aplikasi biochar dalam tanah dapat dibagi menjadi tiga kategori berdasarkan fungsinya: imobilisasi kontaminan, peningkatan kesuburan, dan penyerapan karbon. Biochar memberikan manfaat mitigasi perubahan iklim dengan mengurangi emisi nitro oksida (N ₂ O) dari tanah dan meningkatkan efisiensi penggunaan nitrogen dengan mengurangi pencucian dan penguapan amonium (NH ₃ ) dalam tanah. Selain itu, ia memiliki persentase karbon yang lebih tinggi daripada biomassa, yang memberikan stabilitas tanah yang lebih tinggi dalam waktu yang lama. Dalam laporan khususnya tentang perubahan iklim dan lahan (2019), panel antar pemerintah tentang Perubahan Iklim (IPCC) memperkirakan 6,6 Gt CO ₂ eq thn ^-1 removal oleh aplikasi biochar di tanah. Biochar membantu mengubah tanah bermasalah dengan meningkatkan kandungan organik dan pH, dan meningkatkan aktivitas mikroba seperti mikoriza dalam tanah. Ini juga mempromosikan pengikatan nitrogen dan fosfor di tanah. Ini dapat membantu membalikkan degradasi lahan. Biochar mengurangi bioavailabilitas logam berat dan polutan lainnya melalui reaksi redoks, stimulasi mikroba melalui peningkatan pH tanah, kompleksasi, dan pengendapan sulfida. Komposit selanjutnya dapat meningkatkan karakteristik biochar untuk membantu mencapai tujuan yang telah ditetapkan.

Fitur komposit biochar dapat disinergikan dengan mengontrol parameter sintesis seperti lingkungan pirolisis, sifat biomassa, dan modifikasi bahan baku. Modifikasi biochar menggunakan aditif adalah salah satu rute penting untuk mencapai tujuan tersebut untuk aplikasi biochar. Semua modifikasi biochar mungkin tidak cocok untuk aplikasi tanah karena sifat kompleks media tanah, potensi toksisitas komposit biochar, dan sifat permanen aplikasi komposit biochar. Begitu berada di dalam tanah, komposit biochar memainkan berbagai peran selain manfaat yang diharapkan. Komposit biochar tunggal dapat mengubah dinamika fisik dan kimia dalam tanah dengan mengatur siklus nutrisi dan memulihkan tanah dengan imobilisasi kontaminasi. Ini dapat meningkatkan kandungan karbon tanah.

Kesenjangan penelitian yang signifikan dalam komposit biochar adalah kurangnya pengetahuan tentang bagaimana kontaminan berpindah dari air yang terkontaminasi ke rantai makanan melalui tanah, seperti kontaminasi arsenik pada beras. Kesenjangan kritis lainnya adalah pengetahuan yang terbatas mengenai aplikasi komposit biochar skala besar, yang memerlukan pengembangan teknologi fabrikasi baru dan praktik standar. Selain itu, ada kebutuhan untuk menyelidiki kesesuaian bahan baru untuk komposit seperti mineral, hidrogel, dan nanopartikel dalam tanah sebagai alternatif yang lebih ramah lingkungan, selaras dengan kebutuhan setempat.

Efek komposit biochar pada karakteristik tanah seperti pH, (kapasitas tukar kation) KTK, bahan organik tanah, porositas reaksi redoks, dan kerapatan curah diperiksa. Peneliti juga membahas potensi komposit biochar untuk remediasi tanah dan penghilangan logam berat. Dalam review lain, peneliti mengidentifikasi tren yang muncul dalam penggunaan komposit biochar di tanah. Tren ini meliputi metode sintesis, penggunaan bahan hijau, aplikasi baru dalam kesuburan tanah dan perubahan iklim, dan fokus pada studi lapangan. Tinjauan lain tentang komposit biochar berfokus pada aspek-aspek tertentu.

Meskipun komposit biochar yang digunakan dalam tanah mengklaim manfaat yang signifikan, ada beberapa argumen utama yang menentangnya. Salah satu perhatian utama adalah ruang lingkup penelitian yang terbatas dalam hal waktu percobaan yang lebih sedikit dan cakupan geografis. Data yang lebih komprehensif diperlukan untuk menarik temuan konklusif. Teknologi produksi komposit biochar masih belum terstandarisasi, menghasilkan variasi dalam hasil dan kualitas di berbagai metode. Kelayakan produksi biochar skala besar harus dinilai mengenai biaya dan skalabilitas. Keyakinan dalam penerapan biochar dan kompositnya tidak diselidiki untuk memahami kemampuannya membatasi kontaminasi rantai makanan bersama dengan remediasi tanah/air dari kontaminan.