Nano-sized Biochar

Nano-sized Biochar: Potensi Redoks yang Mengubah Permainan dalam Remediasi Lingkungan!

Dalam beberapa tahun terakhir, biochar berukuran nano (NBC) telah menarik perhatian luas berkat karakteristik fisikokimia dan perilaku lingkungannya yang unik. Namun, pemahaman mengenai sifat redoksnya masih cukup terbatas. Sebuah studi terbaru berusaha menjembatani kesenjangan ini dengan menyelidiki sifat redoks NBC yang berasal dari jerami gandum pada dua suhu pirolisis yang berbeda, yaitu 400 dan 700 °C.

Proses Pembuatan Nano-sized Biochar

NBC dalam disiapkan melalui proses penggilingan, ultrasonikasi, dan pemisahan dari bulk-biochar. Hasilnya, partikel NBC memiliki ukuran rata-rata 78,8 ± 1,9 nm untuk perlakuan pada suhu 400 °C (NBC-400) dan 122,0 ± 2,1 nm untuk suhu 700 °C (NBC-700). Analisis fisikokimia menunjukkan bahwa kedua jenis NBC ini diperkaya dengan kelompok oksigen karboksil dan fenolik, yang berperan penting dalam reaksi redoks.

Aktivitas Redoks yang Mengagumkan

Melalui analisis elektrokimia, ditemukan bahwa baik NBC-400 maupun NBC-700 bersifat redoks aktif. Kapasitas transfer elektron (ETC) mereka masing-masing adalah 196,57 μmol−1 gC−1 dan 363,47 μmol−1 gC−1. Ini menunjukkan kemampuan NBC untuk memediasi reaksi redoks yang signifikan dalam lingkungan.

Lebih lanjut, NBC-700 terbukti lebih efektif dalam merangsang reaksi-reaksi lingkungan seperti reduksi mineral besi dan mangan serta degradasi methyl orange (MO) oleh sulfida dibandingkan dengan NBC-400. Hal ini disebabkan oleh aktivitas redoks yang lebih tinggi dari NBC-700. Menariknya, NBC menunjukkan kemampuan yang lebih unggul dalam merangsang reaksi-reaksi ini dibandingkan bulk-biochar.

Pentingnya Ukuran dalam Reaktivitas Redoks Biochar

Studi ini menyoroti bahwa ukuran partikel biochar memainkan peran penting dalam reaktivitas redoks dan proses lingkungan terkait. NBC yang lebih kecil dan lebih mobile ini dapat dengan mudah berpindah dari lingkungan darat ke perairan melalui infiltrasi dan aliran permukaan, sehingga berperan dalam migrasi kontaminan serta proses kimia dan biologis dalam sistem air/tanah.

Meningkatkan Pemahaman tentang Biochar

Biochar, yang merupakan material karbon hasil pirolisis limbah biologi dalam kondisi terbatas oksigen, telah lama dikenal sebagai matriks remediasi yang ekonomis dan ramah lingkungan. Biochar sering digunakan untuk meningkatkan struktur dan kesuburan tanah serta meminimalkan kehilangan pupuk. Selain itu, biochar mampu mengikat polutan organik hidrofobik melalui adsorpsi atau khelasi, sehingga mengurangi mobilitas dan ketersediaan polutan dalam tanah atau sedimen, dan membatasi efek negatifnya pada tanaman dan organisme.

Sifat redoks biochar kini mendapatkan perhatian lebih karena kemampuannya memediasi transfer elektron dan berpartisipasi dalam siklus biogeokimia elemen serta transformasi kontaminan. Grup quinon-hidroquinon dan sistem π-elektron terkonjugasi yang terikat pada struktur aromatik kondensasi dalam biochar memainkan peran kunci dalam reaksi redoks ini.

Implikasi untuk Remediasi Lingkungan

Kapasitas transfer elektron biochar, termasuk kemampuan menerima dan mendonasikan elektron, merupakan indikator penting dari aktivitas redoksnya. Biochar yang dihasilkan pada suhu pirolisis tinggi (700-800 °C) cenderung memiliki ETC lebih tinggi dibandingkan yang dihasilkan pada suhu menengah (400-600 °C), karena peningkatan kondensasi cincin aromatik pada suhu yang lebih tinggi.

Penelitian ini memberikan wawasan baru mengenai bagaimana ukuran partikel biochar, khususnya NBC, dapat mempengaruhi reaktivitas redoks dan perilaku lingkungannya. Dengan demikian, NBC dapat menjadi alat yang lebih efektif dalam strategi remediasi lingkungan, khususnya dalam pengurangan mineral dan degradasi polutan.

Penelitian tentang NBC dari jerami gandum ini memberikan gambaran jelas tentang potensi besar NBC dalam remedi lingkungan. Temuan ini menegaskan pentingnya ukuran partikel dalam menentukan reaktivitas redoks biochar dan menunjukkan bahwa NBC dapat menjadi inovasi yang mengubah permainan dalam bidang ini. Dengan kemampuan yang unggul dalam merangsang reaksi redoks dan mobilitas yang tinggi, NBC menawarkan solusi efektif dan ramah lingkungan untuk tantangan kontaminasi lingkungan di masa depan.

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *

en_USEnglish