Dalam diskusi teknik lingkungan, biochar sering digambarkan secara metaforis sebagai “spons” yang hanya menyerap racun. Meskipun mudah dipahami, metafora ini berbahaya secara ilmiah karena mengabaikan mekanisme kimia dominan yang berperan.
Jika kita memperlakukan biochar hanya sebagai penyerap fisik, kita akan melewatkan kinetika dan kimia yang sebenarnya mendorong remediasi. Ketika biochar dimasukkan ke tanah yang terkontaminasi logam berat kationik (seperti Pb, Cu, Zn, Cd), serangkaian reaksi berjenjang terjadi. Ini bukan sekadar penjebakan; ini adalah stabilisasi.
1. Penanggap Pertama: Manipulasi pH
Efek paling langsung dari biochar bukanlah adsorpsi—melainkan alkalinitas. Sebagian besar biochar yang berasal dari biomassa lignoselulosa (kayu, bambu, residu tanaman) bersifat basa (pH 7-11). Setelah diaplikasikan, ini meningkatkan pH tanah.
Ilmunya: Seiring kenaikan pH, kelarutan sebagian besar logam kationik menurun drastis.
Hasilnya: Logam semakin mengendap dari larutan tanah hanya karena lingkungan tidak lagi cukup asam untuk menjaga mereka tetap terlarut. Ini terjadi relatif cepat—dalam hitungan hari hingga minggu—dan mengurangi mobilitas logam sebelum interaksi permukaan yang ekstensif terjadi.
Catatan penting: Mekanisme ini berlaku untuk logam kationik. Metaloid anionik seperti Arsenik (As) dan Kromium (Cr⁶⁺) dapat menjadi LEBIH mobil pada pH tinggi dan memerlukan biochar termodifikasi dengan modifikasi permukaan spesifik atau lapisan oksida logam.
2. Jangkar Kimia: Presipitasi Permukaan
Di sinilah kandungan abu mineral berperan penting. Biochar yang mengandung Fosfor (P) dan Kalsium (Ca) bukan hanya “pupuk”; mereka adalah reagen.
Ilmunya: Ketika mineral seperti Kalsium dan Fosfor larut ke dalam larutan tanah, mereka bereaksi dengan ion logam terlarut.
Reaksinya: Sebagai contoh, ion timbal (Pb²⁺) yang bereaksi dengan fosfat membentuk mineral timbal fosfat yang sangat tidak larut (Pb₃(PO₄)₂, Ksp ~10⁻⁵⁴). Timbal tersebut tidak “menempel” pada arang; ia telah diubah secara kimia menjadi padatan kristal yang tidak dapat diserap oleh tanaman.
3. Perangkap Permukaan: Kompleksasi
Meskipun ion logam berat terhidrasi biasanya terlalu besar untuk masuk ke dalam mikropori terkecil, mereka berinteraksi dengan gugus fungsional permukaan karbon.
Ilmunya: Gugus yang mengandung oksigen (karboksil, hidroksil, fenolik) pada permukaan biochar bertindak sebagai ligan atau “cakar” kimia.
Mekanismenya: Melalui kompleksasi permukaan, gugus-gugus ini berikatan dengan ion logam, secara efektif mengikatnya pada dinding mesopori dan makropori serta permukaan eksternal.
Pengecekan realitas
Remediasi tidak instan. Reaksi-reaksi ini—khususnya pembentukan endapan stabil—membutuhkan waktu berminggu-minggu hingga berbulan-bulan untuk mencapai keseimbangan. Selain itu, efikasi meningkat seiring dengan laju aplikasi (biasanya 1–10% berat).
Kita perlu berhenti menjual “spons ajaib” dan mulai merekayasa untuk stabilisasi kimia. Kita harus mencocokkan sifat biochar (komposisi abu, kimia permukaan, alkalinitas) dengan profil kontaminasi spesifik dan kondisi tanah.
