Dengan pertumbuhan industri obat tradisional Tiongkok (TCM), ada hampir 5.000 pabrik farmasi dan produksi Tahunan Residu Ramuan Tradisional Tiongkok (TCHR) telah melonjak lebih dari 60–70 juta ton. TCHR mengacu pada residu ramuan tradisional Cina (TCH) setelah proses rebusan (100 °C) untuk ekstraksi komponen obat yang efektif, yang memiliki kandungan air yang tinggi dan kaya akan bahan organik seperti protein, lipid, atau karbohidrat, dll. Karena TCHR mudah rusak dan berbau, metode umum seperti metode penimbunan dan penumpukan dapat menyebabkan pencemaran lingkungan sekunder. Sebaliknya, TCHR yang kaya akan bahan organik dapat diubah menjadi pupuk organik melalui proses pengomposan aerobik, yang dapat mencapai pembuangan cepat dan pemanfaatan sumber daya dari residu herbal pada saat yang bersamaan. Selain itu, pupuk organik dapat kembali ke proses budidaya TCHs, yang akan memenuhi tujuan pertanian berkelanjutan dan skenario ekonomi sirkular industri obat tradisional Tiongkok termasuk produksi TCHs, pengomposan TCHRs, dan budidaya TCHs. Singkatnya, teknologi pengomposan aerobik dapat mencapai pengurangan, pembuangan yang tidak berbahaya, dan pemanfaatan sumber daya TCHR, yang sejalan dengan konsep pembangunan Cina yang hijau dan efisien.
Terlepas dari semua ini, terdapat beberapa masalah seperti emisi gas rumah kaca dan kehilangan nitrogen selama proses pengomposan, yang sangat membatasi pemanfaatan sumber daya limbah herbal melalui proses pengomposan aerobik. Untuk mengatasi masalah ini, karena struktur porinya yang berkembang dan karakteristiknya yang luar biasa, biochar sebagai aditif dapat mengurangi emisi gas rumah kaca dan kehilangan nitrogen, sehingga mengurangi emisi karbon dan meningkatkan kualitas pupuk organik, yang telah menarik perhatian luas. Bahan baku pembuatan biochar berasal dari berbagai sumber, termasuk limbah pertanian atau kehutanan, kotoran unggas, lumpur limbah, dll (Das et al., 2021). TCHR memiliki kandungan logam berat yang lebih rendah daripada kotoran babi dan lumpur limbah, yang dapat mengurangi risiko pengayaan logam berat dalam produk pengomposan. Selain itu, jika biochar yang berasal dari TCHRs ditambahkan ke proses pengomposan TCHRs, dan kemudian pupuk organik dapat kembali ke proses budidaya TCHs, tidak hanya akan mengurangi toksisitas logam berat tetapi juga mencapai nol pembuangan limbah herbal dan skenario sirkular industri TCHs termasuk konsumsi TCHRs, pengomposan yang diubah biochar dan penanaman TCHs.
Pengaruh biochar pada proses pengomposan aerobik terutama tercermin dalam beberapa aspek. Pertama, biochar akan meningkatkan sifat fisikokimia campuran kompos seperti rasio C/N dan pH. Rasio C/N adalah indeks yang menggambarkan dekomposisi bahan organik, dan rasio C/N yang tinggi akan memperpanjang waktu proses pengomposan aerobik sementara rasio C/N yang rendah menyebabkan kehilangan nitrogen yang berlebihan melalui penguapan amonia. Oleh karena itu, rasio C/N yang optimal diperlukan dan dapat dikendalikan oleh aditif dalam kisaran 30–35. Selain itu, nilai pH pengomposan akan mempengaruhi kematangan pupuk organik dan pH pupuk organik yang lebih tinggi dapat dicapai dengan menambahkan biochar. Selain itu, biochar menyediakan habitat hidup bagi mikroorganisme selama proses pengomposan karena struktur berpori dan luas permukaannya. Terakhir, biochar dapat mengurangi risiko pengayaan logam berat dan meningkatkan kualitas kompos, yang dapat menurunkan toksisitas pupuk organik. Kinerja biochar yang berasal dari bahan baku yang berbeda menunjukkan perbedaan yang besar.
Biochar yang berasal dari jerami gandum menunjukkan ekstraksi dan imobilisasi tembaga dan seng yang lebih tinggi daripada biochar yang berasal dari kayu, yang sebagian disebabkan oleh gugus fungsi permukaan yang mengandung oksigen yang melimpah. Oleh karena itu, perlu diketahui pengaruh sifat bahan baku terhadap kinerja biochar yang berasal dari TCHRs untuk aplikasi dalam proses pengomposan aerobik.
Sifat bahan baku TCHRs sangat menentukan kinerja biochar, yang meliputi pengaruh proses decoction pada karakteristik residu herbal dan perbedaan besar karakteristik residu herbal dari berbagai bagian TCHRs. Residu herbal dihasilkan setelah proses rebusan dalam air mendidih pada suhu 100 °C untuk mengekstraksi bahan obat aktif. Struktur lignoselulosa TCHR berubah setelah proses decoction, yang berbeda dengan limbah bio lainnya seperti limbah pertanian atau kehutanan. Nilai puncak yang lebih rendah ditemukan pada kurva DTG Akar Achyranthes dan energi aktivasi juga meningkat setelah proses decoction, yang disebabkan oleh dekomposisi hemiselulosa. Oleh karena itu, perlu untuk mengeksplorasi secara komprehensif pengaruh proses decoction pada karakteristik residu herbal, yang dapat meletakkan dasar penelitian kinerja biochar dari TCHRs dan potensi aplikasinya dalam proses pengomposan. Di sisi lain, TCHR mencakup berbagai sumber. Kamus Pengobatan Tradisional Cina mencatat total 4773 jenis ramuan tradisional Cina, yang dapat dikategorikan sebagai daun, akar, dan bagian batang, dll. Kandungan selulosa, hemiselulosa dan lignin dari Glycyrrhiza Uralensis dari bagian akar masing-masing adalah 48,0 %, 19,5 % dan 28,7 %, sedangkan Cinnamomum cassia Presl dari bagian batang masing-masing adalah 25,6 %, 18,8 %, 14,2 %. Diperkirakan bahwa kandungan selulosa, hemiselulosa, dan lignin dari berbagai bagian TCHR menunjukkan perbedaan yang besar, yang juga akan mempengaruhi kinerja biochar selama proses pengomposan. Singkatnya, sifat bahan baku TCHRs tidak hanya mencakup pengaruh proses decoction tetapi juga karakteristik residu herbal dari bagian akar, batang, dan daun TCHRs. Ini akan mempengaruhi potensi aplikasi biochar dalam proses pengomposan aerobik, yang membutuhkan penyelidikan lebih lanjut. Oleh karena itu, mekanisme penggorengan TCHR diperlukan untuk mengungkap dasar ilmiah regulasi target kinerja biochar yang berasal dari residu herbal.
English