Di balik air sungai atau danau yang tampak hijau pekat karena ledakan alga, sering tersembunyi satu masalah besar, yakni fosfor. Unsur ini sebenarnya sangat penting bagi kehidupan, tanpa fosfor, tanaman tidak bisa tumbuh. Namun ketika jumlahnya berlebihan di perairan, fosfor berubah menjadi biang kerok eutrofikasi, memicu pertumbuhan alga tak terkendali, menghabiskan oksigen terlarut, dan berujung pada kematian massal ikan serta kerusakan ekosistem air.
Ironisnya, fosfor juga merupakan sumber daya yang tidak terbarukan. Sebagian besar fosfor berasal dari tambang, dan cadangannya terus menipis seiring meningkatnya kebutuhan industri dan pertanian. Maka, membersihkan fosfor dari air limbah sekaligus “memanennya kembali” menjadi langkah yang semakin mendesak.
Di sinilah biochar mulai memainkan peran menarik.
Biochar adalah material padat berwarna hitam yang dihasilkan dari pembakaran biomassa—seperti jerami atau tanaman air, dalam kondisi minim oksigen. Struktur biochar berpori, kaya karbon, dan terkenal memiliki kemampuan adsorpsi tinggi, layaknya spons mikroskopis yang mampu “menangkap” berbagai polutan. Namun, dalam bentuk alaminya, kemampuan biochar menyerap fosfor masih terbatas.
Solusinya? Modifikasi.
Dengan memadukan biochar dan besi, para peneliti menemukan cara untuk meningkatkan daya tangkap fosfor secara signifikan. Dalam kajian ini, tiga bahan baku murah dan melimpah (jerami gandum, bambu, dan eceng gondok) diolah menjadi biochar, lalu dimodifikasi dengan penambahan besi. Hasilnya, lahirlah biochar termodifikasi besi yang jauh lebih efektif menyaring fosfor dari air limbah.
Menariknya, setiap bahan menunjukkan karakter unik. Biochar dari jerami gandum yang dimodifikasi besi tampil sebagai juara, dengan kapasitas penyerapan fosfor paling tinggi. Disusul oleh biochar eceng gondok, lalu bambu. Dalam waktu hanya sekitar 30 menit, ketiganya sudah mencapai kondisi jenuh, artinya fosfor dalam air dengan cepat “menempel” di permukaan biochar.
Apa yang membuat biochar termodifikasi ini begitu ampuh?
Jawabannya terletak pada struktur dan kimia permukaannya. Analisis menunjukkan bahwa permukaan biochar kaya akan gugus hidroksil dan karbonil, dua jenis “tangan kimia” yang sangat efektif mengikat ion fosfat. Selain itu, keberadaan senyawa besi seperti goetit dan hematit di dalam biochar berperan besar. Mineral besi ini dikenal di alam sebagai pengikat fosfor yang kuat, dan kini bekerja dalam skala mikro di dalam pori-pori biochar.
Struktur karbon biochar yang stabil, penuh cincin aromatik dan ikatan karbon tak jenuh, membuat material ini tidak mudah rusak. Ia bisa bertahan lama di lingkungan air, menyerap fosfor secara konsisten, tanpa cepat terdegradasi.
Lebih dari sekadar teknologi pemurnian air, pendekatan ini juga membawa pesan penting tentang ekonomi sirkular. Jerami gandum yang selama ini sering dibakar dan mencemari udara, eceng gondok yang dianggap gulma pengganggu perairan, serta bambu yang tumbuh cepat, semuanya diubah menjadi material bernilai tinggi. Limbah menjadi solusi.
Dengan mengembangkan biochar termodifikasi besi dari bahan-bahan lokal dan murah, kita tidak hanya membersihkan air dari kelebihan nutrien berbahaya, tetapi juga membuka peluang untuk mendaur ulang fosfor yang kian langka. Sebuah langkah kecil di tingkat molekuler, namun berpotensi besar bagi keberlanjutan air, pangan, dan lingkungan.
Dari jerami, bambu, dan eceng gondok, kita belajar satu hal: bahkan limbah pun bisa menjadi penjaga keseimbangan alam, jika kita tahu cara memanfaatkannya.