Tanah berbasis biochar dihasilkan melalui pirolisis berbagai limbah hayati berbasis karbon, seperti biomassa kayu, sisa tanaman, bangkai hewan, dan biosolid. Selama proses pirolisis, bahan organik dipecah menjadi syngas, bio-oil, dan biochar, yang berfungsi sebagai penyimpan karbon yang stabil untuk perbaikan tanah. Namun, biochar telah berkembang melampaui tujuan awalnya dan menawarkan aplikasi beragam dalam bidang pertanian dan remediasi lingkungan. Sebagai pengkondisi tanah, dapat memperbaiki sifat, proses, dan kesehatan tanah, sehingga meningkatkan produktivitas.
Selain itu, karena bahan baku organik diperlukan untuk sintesis biochar, bahan ini juga menyediakan sumber nutrisi untuk produksi pertanian dan hortikultura. Namun, ketersediaan unsur hara dalam biochar sangat bergantung pada bahan baku dan proses produksi, sehingga ketersediaan unsur hara untuk sebagian besar bahan baku kayu yang digunakan untuk penyerapan karbon dapat diabaikan. Namun, biochar yang diperkaya dapat berfungsi sebagai sumber nutrisi dan pembawa mikroba untuk aplikasi tanah karena sifatnya yang sangat berpori, sehingga meningkatkan daya dukung nutrisi dan mikroba tersebut. Petani juga telah memanfaatkan suplemen pakan biochar untuk meningkatkan asupan nutrisi, kesehatan, dan nilai ekonomi ternak.
Peningkatan porositas dan luas permukaan selama pirolisis, ditambah dengan afinitasnya terhadap zat terlarut organik dan anorganik, juga memungkinkan penggunaan biochar sebagai bahan perbaikan potensial untuk remediasi tanah dan air yang terkontaminasi kontaminan organik dan anorganik. Penggunaan alternatif biochar sebagai bahan yang sangat berpori dan kaya karbon memberikan pilihan dibandingkan katalis tradisional berbasis karbon. Porositas dan kimia permukaan ini memungkinkan biochar berfungsi sebagai penyerap karbon untuk membantu menangkap dan menyimpan emisi gas rumah kaca (GRK). Selain itu, dengan memodifikasi sifat permukaan biochar, kemampuannya untuk bertindak sebagai penyerap gas rumah kaca dan katalis dapat ditingkatkan.
Beberapa penelitian telah menunjukkan bahwa biochar merupakan pembawa yang efektif untuk inokulan mikroba karena sifatnya yang mendukung kehidupan mikroba dan memungkinkan mereka melawan perubahan lingkungan eksternal, sehingga bermanfaat untuk meningkatkan aktivitas mereka dalam mendegradasi kontaminan organik. Sifat fisikokimia biochar yang sangat baik memungkinkan imobilisasi bakteri di permukaannya, sehingga menghilangkan kontaminan organik. Dengan porositas yang tinggi dan luas permukaan yang spesifik, biochar dapat memberikan ruang hidup bagi mikroorganisme.
Ciri-ciri biochar yang mendukung tempat tinggal mikroba mencakup sejumlah besar karbon organik , nutrisi termasuk N, P, dan K, peningkatan porositas, dan kapasitas menahan air yang tinggi. Mikroorganisme yang dimasukkan dengan biochar memungkinkan peningkatan tingkat kelangsungan hidup dan, dengan demikian, meningkatkan integrasi dan proliferasi mikroba di tanah dan rhizosfer tanaman. Mikroba tanah ini diperlukan untuk meningkatkan kesehatan tanah dan memediasi siklus karbon dan nutrisi, proses biokimia tanah , dan remediasi tanah yang terkontaminasi. Inokulan berbasis biochar terbukti efektif dalam meningkatkan pertumbuhan tanaman dan memulihkan tanah yang terkontaminasi kontaminan organik. Penelitian tersebut menggambarkan potensi biochar untuk memformulasi inokulan mikroba. Hal ini dapat memberikan kontribusi yang sukses sebagai pengganti substrat tidak terbarukan yang digunakan secara komersial, seperti gambut, terlepas dari matriks lingkungan yang tidak ramah lingkungan.
English