Email Address

info@relung.or.id

Phone Number

+62 851-7544-2708

Our Location

Sleman, Yogyakarta 55573

Biochar Solusi Potensial untuk Perbaikan Lahan Pertanian dan Mitigasi Perubahan Iklim

Bioconversion dan Bioprocessing-Based Business,Inisiatif Pertanian Karbon

Pendahuluan

Perubahan iklim dan degradasi lahan pertanian merupakan tantangan global yang semakin mendesak. Menurut Organisasi Pangan dan Pertanian Dunia (FAO), sekitar 25% tanah di dunia mengalami degradasi moderat hingga parah akibat praktik pertanian yang tidak berkelanjutan dan erosi tanah[1]. Sementara itu, konsentrasi gas rumah kaca seperti karbon dioksida (CO₂) terus meningkat, menyebabkan pemanasan global dan perubahan iklim.

 

Biochar, bahan kaya karbon yang dihasilkan melalui pirolisis biomassa, muncul sebagai solusi potensial untuk kedua masalah ini. Biochar tidak hanya dapat meningkatkan kesuburan tanah tetapi juga berfungsi sebagai penyerap karbon jangka panjang, membantu mitigasi perubahan iklim[2].

Apa Itu Biochar?

Biochar adalah arang yang dihasilkan dari pemanasan bahan organik—seperti residu tanaman atau limbah pertanian—dalam kondisi minim oksigen, melalui proses yang disebut pirolisis. Struktur biochar yang berpori memberikan area permukaan yang luas, memungkinkan penyerapan dan retensi nutrisi serta air[3]. Keunikan struktur ini menjadikan biochar sebagai amandemen tanah yang efektif.

Perbaikan Lahan Pertanian dengan Biochar

1. Meningkatkan Retensi Air dan Nutrisi

Struktur pori-pori biochar memungkinkan tanah menahan lebih banyak air dan nutrisi. Penelitian menunjukkan bahwa aplikasi biochar dapat meningkatkan kapasitas tukar kation (KTK) tanah, meningkatkan ketersediaan nutrisi penting bagi tanaman[4]. Sebuah studi di Australia menemukan bahwa penggunaan biochar meningkatkan retensi air tanah hingga 18% dan meningkatkan hasil panen gandum sebesar 25%[5].

 

2. Memperbaiki Struktur Tanah

Biochar dapat meningkatkan agregasi tanah, mengurangi kepadatan, dan meningkatkan aerasi. Hal ini penting untuk pertumbuhan akar yang sehat dan penyerapan nutrisi yang efisien[6]. Di Cina, aplikasi biochar pada tanah lempung meningkatkan porositas tanah dan memperbaiki kondisi pertumbuhan tanaman[7].

 

3. Meningkatkan Aktivitas Mikroba Tanah

Biochar menyediakan habitat yang ideal bagi mikroorganisme tanah yang menguntungkan, seperti bakteri dan jamur mikoriza. Mikroorganisme ini berperan penting dalam siklus nutrisi dan kesehatan tanah[8]. Penelitian menunjukkan peningkatan aktivitas mikroba hingga 30% setelah aplikasi biochar[9].

 

4. Mengurangi Pencucian Nutrisi

Dengan kemampuannya menahan nutrisi, biochar mengurangi risiko pencucian unsur hara seperti nitrogen dan fosfor ke dalam air tanah, meningkatkan efisiensi penggunaan pupuk dan mengurangi dampak lingkungan[10].

Biochar dan Mitigasi Perubahan Iklim

1. Sekuestrasi Karbon Jangka Panjang

Biochar stabil secara kimia dan tahan terhadap dekomposisi, memungkinkan karbon yang terkandung di dalamnya tetap terperangkap di dalam tanah selama ratusan hingga ribuan tahun[11]. Menurut sebuah studi yang dipublikasikan di Nature Communications, biochar memiliki potensi signifikan untuk sekuestrasi karbon jangka panjang, dengan estimasi penyerapan hingga 1 gigaton karbon per tahun jika diterapkan secara global[12].

 

2. Mengurangi Emisi Gas Rumah Kaca dari Tanah

Aplikasi biochar telah terbukti mengurangi emisi gas rumah kaca seperti nitrous oxide (N₂O) dan metana (CH₄) dari tanah pertanian. Sebuah meta-analisis menunjukkan penurunan emisi N₂O hingga 54% dengan penggunaan biochar[13].

 

3. Pemanfaatan Limbah Biomassa

Menggunakan limbah biomassa untuk produksi biochar mengurangi emisi dari pembakaran terbuka dan menyediakan metode pengelolaan limbah yang berkelanjutan[14]. Ini juga mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil dan sumber energi non-renewable lainnya.

Studi Kasus dan Aplikasi

  • Pertanian Padi di Asia Tenggara

Di Vietnam, aplikasi biochar pada lahan sawah meningkatkan hasil panen padi hingga 12% dan mengurangi emisi metana dari sawah[15]. Penelitian ini menunjukkan bahwa biochar dapat menjadi alat penting dalam pertanian padi berkelanjutan.

  • Restorasi Lahan Terdegradasi di Afrika

Proyek di Kenya menggunakan biochar untuk memperbaiki tanah terdegradasi, meningkatkan hasil panen jagung sebesar 50% dibandingkan dengan praktik konvensional[16]. Ini membantu meningkatkan ketahanan pangan dan ekonomi lokal.

  • Pengurangan Penggunaan Pupuk di Eropa

Petani di Inggris melaporkan bahwa penggunaan biochar memungkinkan pengurangan aplikasi pupuk nitrogen hingga 20%, tanpa mengorbankan hasil panen[17]. Hal ini tidak hanya mengurangi biaya produksi tetapi juga dampak lingkungan dari penggunaan pupuk berlebihan.

Tantangan dalam Penerapan Biochar

1. Biaya Produksi dan Skalabilitas

Produksi biochar dalam skala besar memerlukan investasi awal yang signifikan. Teknologi pirolisis yang efisien dan infrastruktur distribusi diperlukan untuk membuat biochar lebih terjangkau[18]. Pengembangan teknologi yang lebih murah dan efisien menjadi prioritas.

 

2. Variabilitas Kualitas Biochar

Kualitas biochar bergantung pada bahan baku dan kondisi produksi. Standarisasi proses produksi diperlukan untuk memastikan konsistensi dan efektivitas[19]. Regulasi dan pedoman industri dapat membantu mengatasi masalah ini.

 

3. Penelitian Jangka Panjang

Dampak jangka panjang biochar pada ekosistem tanah masih perlu diteliti lebih lanjut, termasuk interaksi dengan praktik pertanian lainnya dan potensi efek samping[20]. Penelitian berkelanjutan akan membantu memahami implikasi penuh dari penggunaan biochar.

Masa Depan Biochar

Untuk mewujudkan potensi biochar, diperlukan kolaborasi antara pemerintah, industri, dan komunitas ilmiah. Langkah-langkah yang dapat diambil meliputi:

 

  • Pengembangan Kebijakan dan Insentif

Pemerintah dapat memberikan insentif untuk produksi dan penggunaan biochar melalui subsidi atau program dukungan lainnya. Integrasi biochar dalam kebijakan pertanian dan lingkungan nasional akan mempercepat adopsinya.

 

  • Peningkatan Penelitian dan Pengembangan

Investasi dalam penelitian akan membantu mengatasi tantangan teknis dan meningkatkan efisiensi produksi biochar. Kolaborasi internasional dapat mempercepat inovasi dan penyebaran teknologi.

 

  • Edukasi dan Penyuluhan

Meningkatkan kesadaran dan pemahaman petani tentang manfaat biochar melalui program pelatihan dan demonstrasi lapangan akan mendorong adopsi yang lebih luas.

 

Kesimpulan

Biochar menawarkan solusi yang menjanjikan untuk perbaikan lahan pertanian dan mitigasi perubahan iklim. Dengan kemampuan meningkatkan kualitas tanah dan menyerap karbon atmosfer, biochar dapat menjadi komponen penting dalam strategi pertanian berkelanjutan. Meskipun tantangan masih ada, kemajuan teknologi dan dukungan kebijakan dapat membantu mewujudkan potensi penuh biochar. Masa depan pertanian dan lingkungan kita mungkin sangat bergantung pada bagaimana kita memanfaatkan inovasi ini hari ini.

 

Referensi:

[1] FAO. (2015). Status of the World’s Soil Resources.

[2] Lehmann, J., & Joseph, S. (2009). Biochar for Environmental Management: Science and Technology. Earthscan.

[3] Downie, A., Crosky, A., & Munroe, P. (2009). Physical properties of biochar. Dalam Biochar for Environmental Management (hlm. 13-32). Earthscan.

[4] Glaser, B., Lehmann, J., & Zech, W. (2002). Ameliorating physical and chemical properties of highly weathered soils in the tropics with charcoal–a review. Biology and Fertility of Soils, 35(4), 219-230.

[5] Van Zwieten, L., et al. (2010). Effects of biochar from slow pyrolysis of papermill waste on agronomic performance and soil fertility. Plant and Soil, 327(1-2), 235-246.

[6] Sohi, S. P., et al. (2010). A review of biochar and its use and function in soil. Advances in Agronomy, 105, 47-82.

[7] Zhang, A., et al. (2012). Effects of biochar amendment on soil quality, crop yield, and greenhouse gas emission in a Chinese rice paddy. Soil Science Society of America Journal, 76(2), 464-473.

[8] Thies, J. E., & Rillig, M. C. (2009). Characteristics of biochar: biological properties. Dalam Biochar for Environmental Management (hlm. 85-105). Earthscan.

[9] Lehmann, J., et al. (2011). Biochar effects on soil biota–a review. Soil Biology and Biochemistry, 43(9), 1812-1836.

[10] Laird, D. A., et al. (2010). Impact of biochar amendments on the quality of a typical Midwestern agricultural soil. Geoderma, 158(3-4), 443-449.

[11] Lehmann, J. (2007). Bioenergy in the black. Frontiers in Ecology and the Environment, 5(7), 381-387.

[12] Woolf, D., et al. (2010). Sustainable biochar to mitigate global climate change. Nature Communications, 1, 56.

[13] ] Cayuela, M. L., et al. (2014). Biochar’s role in mitigating soil nitrous oxide emissions: A review and meta-analysis. Agriculture, Ecosystems & Environment, 191, 5-16.

[14] Gaunt, J. L., & Lehmann, J. (2008). Energy balance and emissions associated with biochar sequestration and pyrolysis bioenergy production. Environmental Science & Technology, 42(11), 4152-4158.

[15] Zhang, A., et al. (2010). Effect of biochar amendment on yield and methane and nitrous oxide emissions from a rice paddy from Tai Lake plain, China. Agriculture, Ecosystems & Environment, 139(4), 469-475.

[16] Kätterer, T., et al. (2019). Biochar addition persistently increased soil fertility and yields in maize–soybean rotations over 10 years in sub-Saharan Africa. Agriculture, Ecosystems & Environment, 265, 104-110.

[17] Joseph, S., et al. (2013). Shifting paradigms: development of high-efficiency biochar fertilizers based on nanostructures and soluble components. Carbon Management, 4(3), 323-343.

[18] Schmidt, H. P., & Taylor, P. (2014). Kon-Tiki flame curtain pyrolysis for the democratization of biochar production. The Biochar Journal.

[19] International Biochar Initiative. (2015). Standardized Product Definition and Product Testing Guidelines for Biochar That Is Used in Soil.

[20] Biederman, L. A., & Harpole, W. S. (2013). Biochar and its effects on plant productivity and nutrient cycling: a meta-analysis. GCB Bioenergy, 5(2), 202-214.

 

Kontributor:

Meiardhy Mujianto

“Worry often gives a small thing a big shadow.”

-Swedish proverb

Tags :
Bioconversion dan Bioprocessing-Based Business,Inisiatif Pertanian Karbon
Share This :

Contact Info

Newsletter

Jaga lingkungan bersama Relung Indonesia Foundation! Dapatkan informasi terkini seputar kehutanan dan lingkungan di Indonesia.

Relung Indonesia Foundation

Copyright © 2023. All rights reserved.