Pencemaran air akibat tingginya kandungan nitrogen semakin menjadi perhatian di perkotaan. Nitrat-nitrogen (NO3−–N) yang berasal dari limbah pertanian dan industri bisa mencemari air tanah dan sungai, menyebabkan masalah lingkungan serius seperti eutrofikasi. Jika kadar nitrat dalam air minum melebihi batas yang ditetapkan oleh WHO, seperti yang terjadi di Yantai, Tiongkok (17,80 mg/L, lebih tinggi dari batas aman 10 mg/L), maka dampaknya bisa membahayakan kesehatan manusia.
Salah satu solusi untuk mengatasi pencemaran ini adalah metode adsorpsi menggunakan biochar—karbon aktif yang dihasilkan dari pemanasan biomassa tanpa oksigen. Biochar memiliki daya serap tinggi dan ramah lingkungan, menjadikannya pilihan yang menarik dibandingkan metode lain seperti filtrasi membran atau teknologi biologis yang lebih kompleks dan mahal. Yang menarik, biochar bisa dibuat dari limbah taman, seperti ranting pohon dan potongan rumput, yang biasanya hanya dibuang atau dibakar.
Bagaimana Biochar Dibuat?
Biochar dibuat melalui proses pirolisis, yaitu pemanasan bahan organik pada suhu tinggi tanpa oksigen. Dalam penelitian ini, biochar dibuat dari berbagai jenis limbah taman, termasuk:
- Potongan rumput
- Ranting bunga mawar (Rosa chinensis)
- Ranting pohon persik (Prunus persica)
- Ranting pohon aprikot (Armeniaca vulgaris)
- Ranting murbei putih (Morus alba)
- Ranting cemara orientalis (Platycladus orientalis)
- Ranting pinus (Pinus tabuliformis)
- Ranting pohon pagoda (Sophora japonica)
Pirolisis dilakukan pada tiga tingkat suhu: 300 °C, 500 °C, dan 700 °C. Hasilnya, semakin tinggi suhu pirolisis, semakin sedikit biochar yang dihasilkan, tetapi dengan peningkatan kandungan abu dan tingkat pH. Misalnya, biochar dari ranting pinus pada suhu 700 °C hanya menghasilkan 14,43% dari berat awalnya, sementara biochar dari ranting aprikot pada suhu 300 °C memiliki hasil tertinggi, yaitu 47,09%.
Seberapa Efektif Biochar Menyerap Nitrat?
Pengujian menunjukkan bahwa beberapa faktor sangat mempengaruhi kemampuan biochar dalam menyerap nitrat dari air:
- pH Air: Biochar lebih efektif pada pH rendah, sedangkan pada pH tinggi, daya serapnya berkurang.
- Waktu Kontak: Semakin lama biochar bersentuhan dengan larutan nitrat, semakin banyak yang dapat diserap.
- Konsentrasi Awal Nitrat: Biochar bekerja lebih baik pada air dengan kandungan nitrat tinggi.
- Jumlah Biochar: Makin banyak biochar yang digunakan, makin tinggi kemampuan penyerapannya.
Analisis model kinetika menunjukkan bahwa proses adsorpsi ini lebih sesuai dengan model pseudo-second-order, yang berarti ada interaksi kimia yang cukup kuat antara biochar dan ion nitrat. Dari berbagai model yang digunakan untuk memahami pola adsorpsi, model Langmuir menunjukkan hasil terbaik. Biochar dari ranting cemara orientalis (PO700) memiliki efisiensi penyerapan tertinggi, yaitu 62,11%, dalam kondisi pH 2, dosis biochar 50 mg/L, dan waktu kontak selama 24 jam.
Pemanfaatan biochar dari limbah taman memiliki dua manfaat besar:
- Mengurangi Pencemaran Air: Biochar bisa menjadi solusi efektif dalam pengolahan limbah cair yang mengandung nitrat, membantu menjaga kualitas air di lingkungan perkotaan.
- Mengelola Limbah Taman Secara Berkelanjutan: Daripada dibakar atau dibuang ke tempat pembuangan akhir, limbah taman dapat diolah menjadi biochar yang bermanfaat bagi lingkungan.
Biochar dari berbagai jenis limbah taman terbukti mampu menyerap nitrat dari air secara efektif. Efektivitasnya dipengaruhi oleh jenis bahan baku, suhu pirolisis, pH air, dan jumlah biochar yang digunakan. Biochar dari ranting cemara orientalis pada suhu 700 °C menunjukkan kinerja terbaik dengan efisiensi penyerapan hingga 62,11%.
Dengan memanfaatkan limbah taman sebagai biochar, kita tidak hanya mengurangi pencemaran air tetapi juga mengolah limbah perkotaan dengan cara yang lebih ramah lingkungan dan berkelanjutan. Ke depan, penelitian lebih lanjut masih dibutuhkan untuk meningkatkan efisiensi biochar, sehingga solusi ini dapat diterapkan dalam skala yang lebih luas.