Peningkatan pesat urbanisasi, industrialisasi dan populasi manusia telah menyebabkan banyak masalah lingkungan termasuk polusi air dan kelangkaan air. Menurut laporan terbaru yang diterbitkan bersama oleh Organisasi Kesehatan Dunia (WHO) dan Dana Anak-anak Perserikatan Bangsa-Bangsa (UNICEF), sebanyak 2,1 miliar orang di seluruh dunia (yaitu 25%, sekitar 3 dari 10 orang) tidak memiliki akses terhadap air bersih yang aman. dan air minum yang tersedia di tempat tinggal mereka. Selain itu, sekitar 160 juta orang masih mengambil air langsung dari sumber air permukaan untuk keperluan minum, khususnya 58% orang yang tinggal di Afrika sub-Sahara. Polutan yang umum terdeteksi dalam air (misalnya air minum) dan air limbah adalah logam berat, nutrisi, senyawa organik dan mikroorganisme termasuk patogen. Kehadiran kontaminan dalam air dan air limbah dapat menimbulkan dampak buruk terhadap kesehatan manusia dan ekosistem. Menurut peneliti , hampir 2,3 miliar orang yang tinggal di berbagai belahan dunia menderita penyakit yang berhubungan dengan air dan mayoritas dari mereka (2,2 miliar) berasal dari negara berkembang karena konsumsi air yang terkontaminasi.
Di antara berbagai kontaminan, logam berat sering terdeteksi pada konsentrasi yang relatif tinggi di lingkungan perairan, dan polusi logam berat menjadi masalah lingkungan global. Logam berat adalah unsur dengan berat atom bervariasi antara 63,5 dan 200,6, dan kepadatan atom lebih besar dari 5 g/cm 3. Unsur-unsur umum yang termasuk dalam kategori bahan pencemar beracun dan/atau logam berat antara lain tembaga (Cu), perak (Ag), seng (Zn), kadmium (Cd), emas (Au), merkuri (Hg), timbal (Pb), kromium (Cr), besi (Fe), nikel (Ni), timah (Sn), arsen (As), selenium (Se), molibdenum (Mo), kobalt (Co), mangan (Mn) dan aluminium ( Al ). Berbagai sumber alami dan antropogenik seperti limpasan air hujan, pengendapan atmosfer dan berbagai aktivitas antropogenik berkontribusi terhadap pelepasan logam berat ke media air dan air limbah. Sumber penting logam berat antara lain air limbah industri yang dibuang dari pabrik kertas, industri pembuatan pupuk, pabrik tekstil, pengolahan logam, pertambangan, industri farmasi dan penyamakan kulit. Logam berat sangat larut dalam lingkungan perairan. Dalam kebanyakan kasus, konsentrasi logam berat dalam air dan air limbah lebih tinggi dari tingkat konsentrasi maksimum yang diijinkan (MCL) yang ditetapkan untuk air minum. Misalnya, konsentrasi Cr, Cd, dan Pb dalam air limbah yang dikeluarkan dari industri kulit masing-masing adalah 310,1, 210,5 dan 75,5 mg/L. Di stormwater , Zn merupakan logam berat paling dominan yang terdeteksi pada rentang konsentrasi 25 – 730 µg/L. MCL logam berat utama dalam air minum, dan potensi dampak buruknya terhadap kesehatan. Logam berat tidak dapat terurai secara hayati dan karenanya persisten di lingkungan perairan. Beberapa logam berat (misalnya Hg, Cr, As, Cd dan Pb ) dapat memberikan efek toksik dan menyebabkan kerusakan pada organisme hidup bahkan pada konsentrasi yang lebih rendah, sehingga menyebabkan akumulasi dalam rantai makanan. Selain itu, keberadaan logam berat pada air dan air limbah dapat menyebabkan munculnya bakteri yang resisten terhadap logam berat.
Metode remediasi berbasis adsorpsi telah mendapat perhatian yang meningkat untuk menghilangkan logam berat karena beberapa keuntungan termasuk pengoperasian yang sederhana, efisiensi tinggi, biaya rendah dan regenerasi adsorben yang menguntungkan untuk penggunaan berkelanjutan. Selain itu, adsorpsi efektif untuk menghilangkan logam berat bahkan pada konsentrasi logam yang lebih rendah.
Adsorpsi adalah fenomena permukaan di mana polutan yang larut dalam air melekat pada bahan padat melalui ikatan kimia (disebut kemisorpsi) atau kekuatan fisik (disebut fisisorpsi ). Bahan padat yang digunakan dalam proses adsorpsi disebut adsorben, sedangkan bahan pencemar terlarut yang menempel pada permukaan bahan padat (adsorben) disebut dengan adsorbat. Adsorben tradisional seperti karbon aktif (AC) mahal dan mungkin efektif untuk menghilangkan logam berat tertentu secara optimal dari media berair. Namun, untuk mengurangi biaya pengolahan keseluruhan yang terkait dengan teknologi adsorpsi, adsorben berbiaya rendah seperti biochar, produk sampingan industri, limbah pertanian/tanaman, limbah makanan laut, sisa makanan dan tanah dieksplorasi.
Selain adsorben yang berasal dari biomassa, beberapa penelitian telah melaporkan penggunaan adsorben alami (misalnya zeolit alam, diatomit alami, tanah liat alami, dll.) untuk menghilangkan logam berat dari air dan air limbah karena harganya yang ekonomis. Di antara berbagai jenis adsorben, biochar semakin banyak digunakan untuk beragam aplikasi remediasi pencemaran lingkungan termasuk penghilangan logam berat dari lingkungan perairan karena sifat permukaannya yang unik dan sangat baik. Selain itu, ini dianggap sebagai adsorben berbiaya rendah, terbarukan, dan ramah lingkungan.
English