Sebagai salah satu teknik analitik modern, teknologi penginderaan elektrokimia difokuskan oleh orang-orang dari berbagai bidang yang meliputi analisis pangan, pemantauan lingkungan, diagnosis klinik, dan deteksi pertanian. Seperti yang kita ketahui bersama, dengan berkembangnya nanoteknologi, sensor elektrokimia dan biosensor berbasis mikro-nanomaterial telah menunjukkan kinerja analitik yang semakin baik dalam hal sensitivitas, jangkauan linier, batas deteksi, waktu pengujian, stabilitas, selektivitas, dan pengulangan. Di antara mikro-nanomaterial fungsional canggih, material berbasis karbon selalu memainkan peran penting dalam membuat platform penginderaan elektrokimia. Salah satu bahan yang paling dikenal adalah graphene.
Sejak penggunaan graphene berkembang, graphene banyak dicari oleh para peneliti di berbagai bidang karena karakteristiknya yang sempurna. Dalam studi penginderaan elektrokimia, graphene dapat digunakan sebagai pembawa, katalis, atau ruang bawah tanah konduktif, serta sebagai bahan kerangka. Baru-baru ini, sebagai anggota keluarga karbon, biochar semakin menarik minat para peneliti. Alasannya termasuk keefektifan biaya dan bahan ramah lingkungan, serta perbandingannya dengan graphene dan karbon nanotube.
Biochar adalah bahan kaya karbon yang dihasilkan dari bahan baku biomassa melalui proses pirolisis dalam kondisi anaerobik atau anoksik. Sebagian besar bahan bakunya diperoleh dari tailing pertanian dan limbah ekosistem kehutanan (seperti sisa tumbuhan dan hewan) atau limbah kota (seperti lumpur yang dikeringkan); oleh karena itu, biochar dianggap sebagai produk pemanfaatan bahan baku biomassa. Dengan pertumbuhan konsep kimia hijau, persiapan dan penerapan biochar telah mendapat perhatian yang meningkat. Peneliti mengulas evolusi penelitian biochar dari perkecambahan awalnya hingga pengembangannya yang beragam antara tahun 1999 dan 2021 dan menunjukkan bahwa tren penelitian biochar telah meningkat secara bertahap dari tahun 2014; studi tersebut memberikan kontribusi luar biasa untuk penelitian ilmiah tentang energi dan lingkungan.
Alasan utama untuk fokus pada biochar adalah karena memiliki karakteristik amorf, luas permukaan spesifik yang besar, dan stabilitas yang baik, karakteristik yang mirip dengan karbon nanotube dan struktur graphene. Selanjutnya, sintesis biochar dapat dilakukan pada suhu pirolisis yang berbeda, tergantung pada jenis polaritas (hidrofilik atau hidrofobik) yang diinginkan, dalam situasi di mana polaritas hidrofilik dianggap sebagai fitur penting untuk memastikan homogenitas bahan yang baik dalam suatu media berair. Selain sifat biochar, perlu dicatat bahwa biochar ada di mana-mana, serbaguna, dan murah. Semua keunggulan biochar ini memberikan potensi untuk dimanfaatkan untuk konstruksi elektroda dan pembuatan sensor yang hemat biaya.
Kajian biochar secara besar-besaran dimulai pada tahun 2010 dan berpindah ke tahap eksplorasi reaktivitas mulai tahun 2014; karya pertama dilaporkan pada tahun 1999. Untuk lebih meringkas hasil penelitian yang ada dan untuk melakukan penelitian yang lebih mendalam tentang biochar, banyak makalah ulasan yang diterbitkan dalam dekade terakhir. Beberapa ulasan komprehensif mengidentifikasi biochar sebagai bahan fungsional dan baru, dalam konteks diskusi umum. Sebagai contoh, dirangkumnya penggunaan nanomaterial berpori dalam penerapan nanoteknologi pertanian, meringkas bahan karbon berstruktur nano dalam penerapan sensor elektrokimia dan biosensor untuk penyaringan polutan farmasi yang muncul di perairan dan spesies akuatik, dan mengulas bahan berkelanjutan untuk desain sensor tercetak (bio) terdepan yang diterapkan di sektor pangan pertanian.
English