Ada banyak jenis limbah padat, termasuk limbah kota (misalnya sisa makanan, lumpur, dan sisa makanan), polimer (misalnya polipropilen, polietilen, dan polistiren), limbah medis (produk plastik), dan limbah pertanian dan kehutanan (misalnya , sekam padi dan jerami, ampas kacang tanah, dan potongan rumput). Limbah padat merupakan sumber pencemaran lingkungan yang penting karena komposisinya yang kompleks dan jumlah yang dihasilkan dalam jumlah besar. Total volume sampah diperkirakan meningkat dari 1,90 × 10 9 t pada tahun 2004 menjadi 4,8 × 9 t pada tahun 2030 karena urbanisasi dan pertumbuhan penduduk yang pesat, dan laju pertumbuhan produksi sampah diperkirakan akan lebih tinggi dari laju pertumbuhan penduduk. Limbah polimer (termasuk berbagai jenis limbah plastik) mempunyai permasalahan yang sangat besar. Peneliti memperkirakan bahwa 85% sampah laut akan berupa plastik pada tahun 2040 dan 23 × 10 6 –37 × 10 6 ton plastik per tahun akan memasuki lingkungan laut. Polutan organik (misalnya polimer dan biomassa, yang menyumbang 44% dari total limbah padat) adalah jenis limbah padat yang paling menimbulkan polusi namun dapat didaur ulang. Nilai limbah tersebut belum dimanfaatkan secara maksimal. Praktik pengelolaan sampah organik saat ini kurang memuaskan. Metode pembuangan tradisional seperti daur ulang, pembakaran/pembakaran, dan pembuangan ke tempat pembuangan sampah umumnya tidak efisien, menyebabkan pemulihan energi yang buruk, dan menyebabkan polusi sekunder. Sebaliknya, konversi katalitik (misalnya pirolisis katalitik, perengkahan katalitik, dan karbonasi katalitik) merupakan metode yang sangat menjanjikan untuk mengolah limbah padat dan hanya menyebabkan sedikit polusi. Teknik-teknik ini memberikan tingkat pemulihan sumber daya yang baik dan mengubah limbah menjadi produk bernilai tambah.
Katalis (misalnya logam dan oksida logam) sangat penting untuk mengubah limbah padat organik karena dapat meningkatkan laju konversi dan memastikan terbentuknya produk yang diinginkan. Katalis yang umum digunakan (misalnya TiO 2 , ZnO , dan CdS ) memiliki sejumlah kelemahan, seperti mengalami fotolisis dan melepaskan ion logam beracun. Biochar yang merupakan bahan berbasis karbon dapat dibuat dari berbagai bahan baku (raw material) dengan menggunakan beberapa metode. Karakteristik biochar (misalnya struktur pori, jumlah pori, dan gugus fungsi permukaan) merupakan kunci aktivitas katalitiknya. Katalis yang baik mempunyai struktur pori yang kaya dan gugus fungsi permukaan yang melimpah, serta dapat dimodifikasi dengan berbagai cara. Biochar dapat diproduksi dengan mengubah bahan limbah secara termokimia , yang memungkinkan pemanfaatan limbah dengan baik, mendorong ekonomi sirkular dan kelestarian lingkungan, dan mengurangi dampak limbah terhadap organisme darat dan akuatik. Biochar dapat secara efektif mengkatalisis konversi sampah organik menjadi biofuel/bahan bakar, hidrogen, bahan fungsional, senyawa aromatik, dan produk bernilai tambah lainnya, sehingga mengubah sampah menjadi harta karun.
Biochar dapat mendegradasi kontaminan organik yang tahan api melalui radikal bebas persisten yang dihasilkan selama dekomposisi permukaan yang tidak sempurna dan transfer elektron. Menambahkan katalis biochar dapat menurunkan konsentrasi komponen teroksigenasi (misalnya asam) dalam bio-oil, meningkatkan konsentrasi produk target (misalnya fenol), dan meningkatkan selektivitas. Menambahkan katalis biochar selama konversi termokimia biomassa tidak hanya mengkatalisis volatilisasi pirolitik (membelah biomassa menjadi molekul gas kecil) namun juga bertindak sebagai sumber karbon yang berpartisipasi dan memfasilitasi reaksi air-gas, sehingga secara efektif meningkatkan H 2 danCO hasil. Biochar juga dapat berpartisipasi dalam reformasi katalitik tar. Katalis biochar terutama dimodifikasi dengan mengaktifkan dan mendoping gugus fungsi. Modifikasi biochar dapat mengontrol produk dan proses reformasi katalitik dengan mengubah luas permukaan spesifik (SSA), porositas, serta jumlah dan jenis gugus fungsi biochar. Memperbaiki kondisi reaksi antara katalis biochar dan limbah padat akan meningkatkan hasil produk target. Penggunaan biochar untuk mengkatalisis konversi limbah padat menjadi produk bernilai tambah baru-baru ini menjadi topik penelitian yang populer. Penggunaan biochar sebagai katalis untuk mengubah limbah padat menjadi bio-minyak dan bahan kimia telah dirangkum dalam beberapa ulasan terbaru. Misalnya, para peneliti merangkum penggunaan biochar untuk mengkatalisis produksi biodiesel dan mensintesis bahan kimia dari biomassa. Fokusnya hanya pada satu jenis limbah padat, yaitu biomassa, namun berbagai penerapan telah dijelaskan, meskipun tidak ada perhatian yang diberikan pada mekanisme dan proses reaksi yang terlibat dalam konversi katalitik limbah padat dengan biochar. Para peneliti merangkum penggunaan katalis berbasis biochar dalam pirolisis biomassa lignoselulosa tetapi sebagian besar berfokus pada metode pembentukan dan aktivasi biochar. Penilaian sistematik yang dilakukan terhadap mekanisme dan faktor-faktor yang mempengaruhi penggunaan biochar sebagai katalis untuk konversi limbah padat organik seperti plastik dan biomassa belum memadai. Yang penting, konversi limbah padat menjadi material fungsional merupakan topik yang penting
English