Peningkatan emisi gas rumah kaca telah menyebabkan berbagai masalah lingkungan termasuk pemanasan global, redistribusi curah hujan dan kenaikan permukaan laut, yang merupakan ancaman besar bagi peradaban manusia. Di antara gas rumah kaca seperti CH4 , CO2 dan N 2 O, CO2 adalah penyebab utama dari masalah ekologi dan lingkungan tersebut. Untuk memperbaiki situasi yang sulit saat ini, berbagai metode seperti absorpsi, adsorpsi, dan pemisahan membran telah dikembangkan untuk menangkap CO2, di antaranya adsorpsi mendapat perhatian luas karena biayanya yang rendah dan efisiensinya yang tinggi. Untuk adsorpsi, pemilihan adsorben sangat penting, berbagai adsorben seperti karbon aktif, karbon nanotube, saringan molekuler zeolit dan ZIF-8 telah dipertimbangkan.
Sementara itu, sebagai bahan karbon yang sedang berkembang, biochar juga merupakan kandidat yang menjanjikan. Para peneliti menyiapkan biochar menggunakan lumpur, jerami dan kotoran babi dan mencapai serapan CO2 maksimum 34,4 mg/g. Bahan baku Biochar berasal dari berbagai sumber, termasuk limbah biomassa seperti limbah peternakan, lumpur limbah dan kotoran hewan. Sebagai produk sampingan utama dari pabrik kertas, lignin juga merupakan bahan mentah yang sangat baik untuk produksi biochar karena kelimpahannya dan biayanya yang rendah.
Lignin merupakan polimer fenolik alami yang paling melimpah di dunia dan dapat diekstraksi dari cairan limbah kertas dalam jumlah besar. Setiap tahun lebih dari 50–70 juta ton lignin dihasilkan dalam industri kertas, dan akan meningkat menjadi 225 juta ton pada tahun 2030. Alih-alih pemanfaatan yang tepat, lignin dalam jumlah besar telah dibuang atau dibakar, menyebabkan pencemaran lingkungan yang parah.
Sebagai contoh, ketika lignin dan turunannya dibuang ke sungai akan menggelapkan air dan membuat sinar matahari sulit ditembus, memperburuk kualitas air dan kondisi kelangsungan hidup flora dan fauna perairan. Oleh karena itu, lignin yang tidak dibuang sering dianggap sebagai bahan berbahaya, meskipun memiliki potensi pemanfaatan yang sangat besar, dan dapat didaur ulang sebagai penambah, pengikat bubuk mineral dan koagulan, dll. Memperluas aplikasi lignin lebih lanjut dan meningkatkan tingkat pemanfaatan sumber dayanya merupakan masalah yang mendesak. dihadapi oleh seluruh dunia. Sangat menyenangkan bahwa lignin dapat digunakan untuk produksi biochar karena kandungan karbonnya yang tinggi dan gugus fungsi yang melimpah.
Seperti dilaporkan, dua faktor pengatur utama, struktur mikropori dan alkalinitas, mendominasi kemampuan biochar untuk menangkap CO2 . Mikropori berkontribusi pada gaya Van der Waals antara molekul CO2 dan biochar, sedangkan alkalinitas memainkan peran penting dalam mengendalikan adsorpsi kimia CO2 melalui reaksi asam-basa Lewis. Sayangnya, mirip dengan biochar berbasis biomassa lainnya , biochar lignin memiliki struktur pori yang tidak berkembang karena penyumbatan abu dan/atau tar yang parah. Oleh karena itu, untuk meningkatkan kinerja biochar berbasis lignin untuk menangkap CO2 , pengolahan yang tepat sangat penting.
Berbagai metode telah dikembangkan untuk pengolahan biochar, dan sering dibagi menjadi tiga kategori: perlakuan termal, pra-perawatan dan pasca-perawatan. Perlakuan termal mempengaruhi kualitas biochar terutama dengan mengendalikan proses karbonisasi. Sedangkan untuk per-perlakuan, teknologi kimia dan biologi seperti aktivasi KOH, perendaman NH3 dan degradasi mikrobiologi telah banyak dilaporkan dengan hasil yang memuaskan.
Namun, masih ada beberapa kendala seperti proses yang membosankan, biaya tinggi, konsumsi waktu dan efisiensi yang rendah dalam perjalanannya untuk lebih mempopulerkan pra-perawatan. Pasca-perawatan, terutama pencucian asam, adalah metode langsung dan efektif untuk perbaikan biochar. Pencucian asam sangat efektif dalam menghilangkan abu anorganik pada permukaan biochar. Penelitian menemukan biochar yang dicuci dengan asam memiliki permukaan yang lebih halus dan lebih bersih karena penghilangan karbonat dan konstituen terlarut. Pencucian asam lebih efektif untuk biochar dengan komponen anorganik yang lebih tinggi, sehingga cocok untuk mengolah biochar berbasis lignin yang biasanya banyak mengandung garam logam.
Teknologi pasca perawatan lain yang menjanjikan adalah perawatan ultrasonik, yang juga telah digunakan dalam pembersihan membran, penghancuran patogen, dan degradasi polutan organik. Ultrasound dapat menginduksi kavitasi dalam air, yang dapat menghilangkan komponen organik dan anorganik dari biochar melalui efek termolisis , oksidasi radikal, dan gerusan aliran mikro-akustik. Meskipun pencucian dengan asam sangat efektif, terlalu banyak asam dapat menghasilkan limbah yang membutuhkan pemrosesan tambahan. Ultrasound mampu membersihkan partikel mineral dalam biochar berpori, sehingga menggabungkan pencucian asam dengan perawatan ultrasonik dapat menawarkan metode pasca perawatan yang lebih efektif dan ramah lingkungan untuk peningkatan biochar. Sepengetahuan kami, hanya sedikit penelitian yang mengeksplorasi efek sinergis dari pencucian asam dan perawatan ultrasonik pada pasca perawatan biochar. Selain itu, masih sedikit penelitian tentang perlakuan biochar berbasis lignin dengan teknologi ini untuk adsorpsi CO2 .
English