Biochar dapat menjadi pembawa yang efektif untuk inokulan mikroba karena sifatnya yang mendukung kehidupan mikroba. Amandemen tanah berbasis biochar diproduksi melalui pirolisis berbagai biowaste 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 amandemen tanah. Namun, biochar telah berkembang melampaui tujuan awalnya dan menawarkan aplikasi multifaset di bidang pertanian dan remediasi lingkungan. Sebagai pembenah tanah, dapat memperbaiki sifat, proses, dan kesehatan tanah, sehingga meningkatkan produktivitas.
Selain itu, karena bahan baku organik diperlukan untuk sintesis biochar, ia menyediakan sumber nutrisi untuk produksi pertanian dan hortikultura. Namun, ketersediaan nutrisi dalam biochar sangat bergantung pada bahan baku dan proses produksi, dengan nutrisi yang tersedia dapat diabaikan untuk sebagian besar bahan baku berkayu yang digunakan untuk penyerapan karbon. Biochar yang diperkaya, bagaimanapun, dapat berfungsi sebagai sumber nutrisi dan pembawa mikroba untuk aplikasi tanah karena sifatnya yang sangat berpori, yang meningkatkan daya dukung nutrisi dan mikroba ini. Peternak juga telah memanfaatkan suplemen pakan biochar untuk meningkatkan asupan gizi ternak, kesehatan, dan nilai ekonomi.
Peningkatan porositas dan dengan demikian luas permukaan selama pirolisis, ditambah dengan afinitasnya terhadap zat terlarut organik dan anorganik, juga memungkinkan penggunaan biochar sebagai amandemen potensial untuk remediasi tanah dan air yang terkontaminasi oleh kontaminan organik dan anorganik. Penggunaan alternatif biochar sebagai bahan yang sangat berpori dan kaya karbon memberikan pilihan sebagai pengganti katalis berbasis karbon tradisional. 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 adalah pembawa yang efektif untuk inokulan mikroba karena sifatnya yang mendukung kehidupan mikroba dan memungkinkan mereka melawan perubahan lingkungan eksternal, yang bermanfaat untuk meningkatkan aktivitas mereka dalam mendegradasi kontaminan organik. Sifat fisikokimia biochar yang sangat baik memungkinkan imobilisasi bakteri di permukaannya, yang mengarah pada penghilangan kontaminan organik. Dengan porositas yang tinggi dan luas permukaan yang spesifik, biochar dapat memberikan ruang hidup bagi mikroorganisme.
Fitur biochar yang mendukung tempat tinggal mikroba termasuk karbon organik dalam jumlah besar, nutrisi termasuk N, P, dan K, peningkatan porositas, dan kapasitas menahan air yang tinggi. Mikroorganisme yang diperkenalkan dengan biochar memungkinkan peningkatan tingkat kelangsungan hidup dan, dengan demikian, meningkatkan integrasi dan proliferasi mikroba di tanah dan rizosfer 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 remediasi tanah yang terkontaminasi kontaminan organik. Studi-studi ini menggambarkan potensi biochar untuk memformulasi inokulan mikroba. Ini dapat berkontribusi dengan sukses sebagai pengganti substrat tak terbarukan yang digunakan secara komersial lainnya, seperti gambut, terlepas dari ketidakramahan matriks lingkungan.
Beberapa tinjauan difokuskan pada penerapan biochar berdasarkan kasus per kasus, termasuk penyerapan karbon, pengkondisian tanah untuk remediasi kontaminan, pengurangan emisi gas rumah kaca, dan kinerja katalitik. Namun, sebagian besar ulasan ini berkonsentrasi pada produksi, karakterisasi, dan rekayasa biochar, serta pemanfaatannya untuk tujuan tertentu. Topik yang ditinjau terutama berfokus pada energi terbarukan dan remediasi lingkungan, dengan aplikasi seperti adsorpsi kontaminan, prekursor fungsi katalitik, dan substrat penyimpanan energi elektrokimia.
Meskipun penggunaan biochar sebagai pembawa nutrisi, kelembaban, dan mikroba semakin meningkat, hanya sedikit informasi yang dipublikasikan tentang penerapan biochar berbasis inokulan mikroba dalam aplikasi pertanian dan lingkungan. Meskipun beberapa ulasan telah membahas penerapan biochar di lingkungan terkait remediasi tanah dan air serta penyimpanan karbon, tinjauan ini terutama berfokus pada aplikasi pertanian atau perbaikan lingkungan dari inokulan mikroba berbasis biochar. Tinjauan ini mengusulkan untuk mengisi kesenjangan pengetahuan tentang peningkatan aplikasi inokulan mikroba biochar-imobilisasi untuk meningkatkan siklus nutrisi, kesehatan tanah dan remediasi kontaminasi tanah.
Informasi ini sangat penting untuk mengembangkan pedoman untuk mengoptimalkan bahan baku dan kondisi pirolisis untuk memproduksi biochar yang sesuai untuk melumpuhkan mikroba dan aplikasi yang menguntungkan dari mikroba yang diimobilisasi dengan biochar untuk produksi pertanian dan remediasi tanah. Selain itu, peningkatan pengetahuan tentang sintesis biochar dan modifikasi untuk memanfaatkan biochar sebagai pembawa mikroba akan menguntungkan ekonomi sirkular industri pengelolaan limbah dalam mempromosikan biowaste untuk sintesis biochar. Prioritas penelitian masa depan untuk pengelolaan biochar berkelanjutan sebagai pembawa mikroba juga diusulkan.
English