Biochar adalah residu yang kaya akan karbon, dihasilkan melalui pirolisis dan gasifikasi biomassa seperti kayu dalam kondisi anaerobik. Biochar telah banyak digunakan dalam aplikasi hortikultura, pertanian, dan teknik. Amandemen biochar telah menjadi metode yang layak untuk perbaikan tanah karena kepadatannya yang rendah, porositas yang tinggi, pH, kapasitas pertukaran kation, luas permukaan, dan gugus fungsi permukaan seperti karboksil, hidroksil, dan fenolik. Kemampuan biochar untuk menurunkan konduktivitas hidrolik dan meningkatkan imobilisasi logam berat menjadikannya bahan tambahan yang ideal untuk bahan penutup dan pelapis TPA.
Sampah organik merupakan salah satu komponen terpenting dari MSW, termasuk makanan, sampah kebun, kayu, dan pecahan organik lainnya. Empat proses utama dalam biodegradasi anaerobik sampah organik di TPA adalah hidrolisis, asidogenesis , asetogenesis , dan metanogenesis. Pertama, bahan organik bermolekul tinggi dihidrolisis menjadi massa molekul yang lebih sederhana seperti karbohidrat, polisakarida , protein, dan asam nukleat. Produk-produk tersebut kemudian terdegradasi menjadi asam lemak volatil (VFA), hidrogen, dan karbon dioksida selama asidogenesis. Komponen yang dihasilkan oleh asidogenesis selanjutnya diuraikan menjadi hidrogen, karbon dioksida, dan asam asetat melalui asetogenesis. Terakhir, produk tersebut diubah menjadi metana dan karbon dioksida melalui metanogenesis. Tingkat biodegradasi yang tinggi dan rasio C/N yang rendah dari sampah organik dapat berkontribusi terhadap pengasaman yang cepat selama pencernaan anaerobik. Pertumbuhan asidogenik yang cepat mikroorganisme selama fase pengasaman menurunkan aktivitas metanogen dan mengakibatkan akumulasi VFA. Rendahnya kondisi pH akibat VFA menghambat pertumbuhan bakteri hidrolitik, bakteri asetogenik penghasil hidrogen , dan archaea metanogenik. Pengurangan mikroorganisme tersebut mengurangi degradasi limbah. Penggabungan lapisan penetral asam meningkatkan kelimpahan metanogen dan hasil metana dari MSW. Hal ini disebabkan oleh peningkatan pertumbuhan bakteri metanogenik akibat penghambatan VFA, serupa dengan efek penggabungan biochar. Oleh karena itu, menambahkan tanah yang telah diubah biochar sebagai lapisan penetral asam di TPA dapat menjadi alternatif untuk menghilangkan atau menetralkan asam.
Selain itu, partikel biochar bekerja sebagai agen stabilisasi selama dekomposisi anaerobik sampah dengan mengubah akses nutrisi dan menghilangkan VFA dan NH 3. Penggabungan biochar dapat memberikan kondisi yang menguntungkan untuk fase metanogenesis , meningkatkan pembentukan biofilm mikroba, dan mendorong kolonisasi metanogen. Hal ini meningkatkan laju dekomposisi, produksi gas, dan hasil metana dari sampah perkotaan. Keuntungan lain dari biochar adalah meningkatkan kapasitas retensi air tanah. Di tempat pembuangan sampah, degradasi sampah kota mungkin melambat karena pasokan air yang tidak mencukupi, dan produksi gas akan kembali normal setelah tersedia kelembapan. Dengan kapasitas retensi air yang lebih tinggi, tanah yang telah diubah dengan biochar dapat mendorong dekomposisi dan pembentukan gas pada sampah. Selain itu, biochar dapat berfungsi sebagai bahan konduktif dan meningkatkan transfer elektron antarspesies langsung (DIET) melalui pembentukan jalur DIET antara bakteri elektroaktif. Karena gugus fungsi yang mengandung oksigen, biochar berfungsi sebagai pengantar elektron untuk meningkatkan DIET antara kemitraan sintrofik. Hal ini mendorong pencernaan bahan organik. Kajian yang ada terutama berfokus pada kelayakan tanah yang telah diubah biochar sebagai penutup akhir sehubungan dengan pengurangan retakan pengeringan, konduktivitas hidrolik dan gas, serta peningkatan oksidasi metana. Penambahan biochar berbutir halus berpotensi menurunkan konduktivitas hidrolik dan gas, emisi metana, dan berkembangnya retakan pengeringan. Namun, terdapat penelitian yang terbatas mengenai dampak tanah yang telah diubah biochar terhadap perilaku sampah padat di tempat pembuangan sampah bioreaktor. Penerapan tanah yang telah diubah biocharnya sebagai penutup perantara terhadap kinerja fisik dan biokimia MSW perlu diselidiki.
Namun, penambahan biochar dapat mendorong pertumbuhan bakteri metanotrofik dan meningkatkan kapasitas oksidasi metana. Hal ini menghambat produksi metana. Penurunan konsentrasi metana yang signifikan telah diamati oleh peneliti di dekat tutupan tanah yang telah diubah dengan biochar. Meskipun konsentrasi metana menurun, hasil metana dapat meningkat karena peningkatan total produksi gas dari sampah. Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa penambahan biochar mendorong pencernaan bahan organik dan meningkatkan hasil metana. Tidak jelas apakah penerapan tanah yang telah diubah biochar sebagai penutup TPA dapat meningkatkan atau menurunkan produksi metana dari sampah perkotaan. Oleh karena itu, pengaruh tanah yang telah diubah biochar sebagai bahan penutup TPA terhadap perilaku biokimia sampah harus diselidiki lebih lanjut untuk mengetahui dampaknya terhadap pembentukan metana.
Persentase penambahan biochar ke dalam tanah dapat berdampak signifikan terhadap sifat geoteknik tanah dan potensi MSW. Nilai pH cairan pori dapat sangat mempengaruhi indeks kompresi MSW. Indeks kompresi dan penurunan MSW meningkat seiring dengan pH cairan pori pada tingkat tegangan yang sama. Peningkatan laju amandemen biochar meningkatkan pH cairan pori dan kapasitas penetral asam, sehingga menyebabkan dekomposisi dan penyelesaian sampah pada tingkat tekanan yang sama. Namun, biochar dosis tinggi yang dihasilkan melalui pirolisis kulit kacang tanah pada suhu 500 ℃ (10 % b/b) secara signifikan meningkatkan konduktivitas hidrolik dan gas pada tanah yang telah diubah biochar dan mempengaruhi aliran gas dan cairan di dalam tempat pembuangan sampah. Hal ini dapat menyebabkan kebocoran gas dan air lindi. Oleh karena itu, tingkat amandemen biochar yang tepat harus dipilih untuk memberikan kapasitas penetralan asam yang cukup dan menghindari peningkatan signifikan dalam konduktivitas hidrolik atau gas tanah. Penelitian yang ada menunjukkan bahwa tingkat amandemen biochar yang optimal berkisar antara 2 % hingga 4 % (b/b). Tingkat amandemen tersebut berkontribusi pada pengurangan konduktivitas hidrolik dan retakan pengeringan pada tanah penutup. Karena kapasitas penyangga pH biochar cocok untuk penguraian limbah padat, maka tingkat amandemen sebesar 4 % dapat digunakan.
English