Bahan baku biomassa dapat berupa semua jenis residu dari tanaman, hutan, rumput laut, pupuk kandang, dll. yang dapat digunakan untuk pembuatan biochar sebagai solusi alternatif. Di seluruh dunia, para peneliti mengeksplorasi sumber daya energi terbarukan untuk produksi biochar yang layak, dan biomassa lignoselulosa (LCB) adalah salah satu sumber energi terbarukan dan sumber daya yang tersedia paling melimpah yang dapat diubah menjadi biochar yang diinginkan. Selain produksi biochar, biomassa LCB telah dilaporkan untuk beberapa aplikasi lain dalam beberapa tahun terakhir di bawah rekayasa bioproses. Selama produksi biochar LCB diperoleh tiga produk: biochar padat, bio-oil cair, dan campuran gas (CO 2 , CO, CH 4 , H 2, dll ). Tiga rasio produk bervariasi tergantung pada jenis biomassa dan kondisi produksi dan biochar kemungkinan akan diperoleh lebih banyak pada kisaran suhu yang lebih rendah.
Ekstraksi energi sering dikaitkan dengan proses produksi biochar di mana biochar merupakan produk sampingan kaya karbon yang stabil yang dihasilkan dari karbonisasi biomassa pada temperatur yang berbeda; namun, pembawa energi lain juga diperoleh sebagai produk utama seperti bio-oil dan syngas. Biochar memiliki berbagai aplikasi lingkungan yang maju. Proses konversi di atas pada dasarnya dilakukan dengan konversi biokimia dan konversi termokimia. Teknik konversi termokimia dibagi menjadi pembakaran, gasifikasi, dan pirolisis. Berbagai metode telah dikembangkan untuk menghasilkan biochar dengan pirolisis. Pirolisis merupakan proses yang efektif, efisien, dan berkelanjutan untuk menghasilkan biochar. Ini adalah proses termokimia yang terjadi pada kisaran suhu antara 300°C dan 1200°C.
Perubahan struktur luas permukaan, gugus fungsi, dan sifat fisikokimia biochar sangat terkait dengan suhu pirolisis. Pada suhu yang lebih tinggi, luas permukaan biochar dan porositas meningkat karena pencemaran alkil alifatik dan gugus ester dari senyawa organik, sehingga menghilangkan zat penghambat pori. Biomassa lignoselulosa yang mengandung lignin tinggi menghasilkan struktur makropori pada biochar yang dihasilkan, sedangkan biomassa selulosa tinggi terutama menghasilkan biochar dengan struktur mikropori.
Penghilangan antibiotik secara efektif dicapai dengan biochar asli yang terutama diproduksi pada kisaran suhu menengah 450–650°C. Namun, pemilihan suhu sedikit lebih tinggi dalam kasus modifikasi biochar di sebagian besar penelitian berkisar antara 350°C hingga 800°C. Menurut penelitian sebelumnya, sifat biochar untuk penghilangan polutan antibiotik sangat tergantung pada kondisi produksi serta jenis biomassa, dan sifat permukaan resultan memainkan peran interaksi spesifik untuk adsorpsi polutan.
Dalam studi sebelumnya, keseluruhan proses adsorpsi didasarkan pada pemilihan metode untuk mengubah biomassa menjadi biochar, dan proses adsorpsi ke permukaan biochar terutama dilakukan oleh interaksi π–π antara suhu 350–650°C. Ikatan kimia biomassa biasanya dipecah pada suhu ini dan mulai menata ulang ikatan ini sebelum membentuk gugus fungsi baru seperti anhidrida, laktol , piridin, piridin, kina, kromen , dll. Rantai karbon panjang terurai menjadi beberapa molekul organik/anorganik kecil dan proses tersebut menghasilkan produk akhir dalam tiga fase:
- fase gas: syngas,
- fase cair: bio-oil, air, dan tar, dan
- biochar karbon fase padat.
English