Di tengah kebutuhan mendesak untuk mengendalikan polusi secara berkelanjutan, penggunaan bahan daur ulang yang efektif dan murah menjadi solusi yang semakin dicari. Salah satu bahan yang menjanjikan adalah biochar, yang terbentuk dari pirolisis biomassa (seperti jerami, daun poplar, atau serbuk kayu) di bawah kondisi tanpa oksigen. Biochar dikenal sebagai bahan ramah lingkungan yang sering digunakan dalam remediasi tanah dan air karena kemampuannya yang luar biasa untuk menyerap polutan.
Namun, efektivitas biochar dalam mengatasi polusi sangat bergantung pada karakteristik permukaannya. Aktivasi biochar, atau peningkatan kualitas permukaannya, adalah langkah penting untuk memaksimalkan kemampuannya dalam menyerap polutan. Biochar yang diaktifkan menarik perhatian karena memiliki struktur yang sangat berpori, luas permukaan yang besar, dan kelompok fungsional yang beragam. Ada dua cara utama untuk mengaktifkan biochar: melalui aktivasi fisik dan kimia. Dari keduanya, aktivasi kimia lebih sering digunakan karena lebih efisien dalam menggabungkan proses karbonisasi dan aktivasi, serta menghasilkan struktur pori yang lebih baik.
Banyak bahan kimia yang bisa digunakan untuk mengaktifkan biochar, seperti ZnCl2, KOH, dan NaOH. Ketika biochar diaktifkan, struktur pori-porinya meningkat, yang membuatnya memiliki kapasitas adsorpsi lebih besar. Sebagai contoh, biochar yang diaktifkan dengan H2SO4 dari tulang babi mengalami peningkatan mikroporositas hingga 263%, dan kapasitasnya dalam menyerap metilen biru meningkat hampir tiga kali lipat dibandingkan dengan biochar yang tidak diaktifkan.
Yang menarik, penelitian menunjukkan bahwa mesopori (pori berukuran sedang) lebih cocok untuk menyerap polutan organik. Bahkan, meskipun biochar memiliki banyak mikropori, sebagian besar tidak dapat diakses oleh molekul organik berskala nano. Oleh karena itu, penting untuk fokus pada pengembangan mesopori dalam biochar.
Selain memperbaiki struktur pori, aktivator juga dapat mengubah sifat kimia permukaan biochar. Aktivasi dengan bahan kimia seperti HCl dan HF, misalnya, meningkatkan kandungan karbon dan sifat hidrofobik biochar, yang membuatnya lebih efektif dalam menyerap polutan seperti 2,4-D.
KOH, salah satu bahan kimia yang sering digunakan untuk aktivasi, dapat meningkatkan jumlah mesopori dalam biochar. Sebagai contoh, biochar yang diaktifkan dengan KOH dari jerami kentang mengalami peningkatan kapasitas adsorpsi terhadap ciprofloxacin, sejenis antibiotik. KOH juga membantu meningkatkan luas permukaan spesifik biochar, sehingga membuatnya lebih efektif dalam menyerap polutan.
Selain KOH, ada bahan lain yang berpotensi sebagai aktivator biochar, yaitu K2CO3. Meskipun lebih aman dan mudah disimpan daripada KOH, K2CO3 belum banyak diteliti. Oleh karena itu, dalam sebuah studi, K2CO3 digunakan sebagai aktivator untuk melihat bagaimana pengaruhnya terhadap karakteristik permukaan dan kapasitas adsorpsi biochar, khususnya dalam menyerap polutan non-polar seperti naftalena.