KabarHijau.com – Penelitian inovatif di bidang konstruksi berkelanjutan telah menghasilkan terobosan menarik dalam pengembangan bahan komposit semen yang ramah lingkungan. Artikel yang diterbitkan baru-baru ini di jurnal Construction and Building Materials (10/01) berjudul “Functionalized biochar for carbon neutral/negative cementitious composites with superior performances” (Biochar Fungsional untuk Komposit Semen Netral/Negatif Karbon dengan Performa Superior) yang ditulis oleh Nishad Ahmed dkk. dari University of Texas at Arlington, Amerika Serikat, memaparkan penelitian mutakhir tentang penggunaan biochar fungsional untuk menciptakan beton dengan jejak karbon yang rendah bahkan negatif.
Biochar adalah bahan seperti arang yang dihasilkan dari pemanasan biomassa seperti kayu, tanaman, atau limbah pertanian dalam lingkungan tanpa oksigen. Biochar sendiri dapat menyimpan karbon secara permanen, sehingga berpotensi mengurangi emisi gas rumah kaca di atmosfer. Namun, penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa memasukkan biochar dalam jumlah besar ke dalam campuran semen dapat berdampak negatif pada kekuatan beton.
Penelitian ini mengatasi tantangan tersebut dengan menggunakan biochar fungsional. Para peneliti menggunakan bahan aditif organik, yaitu polidopamin (PDA) dan asam poliakrilat (PAA), untuk mengubah biochar secara kimiawi dan mekanis. Modifikasi ini memungkinkan penambahan biochar dalam jumlah yang lebih tinggi, hingga 30% berat binder, ke dalam campuran semen tanpa mengurangi kekuatan beton.
Para peneliti menguji kinerja sampel mortar yang mengandung biochar fungsional dengan mengamati kekuatan tekan dan sifat mikrostrukturnya. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan biochar fungsional meningkatkan kemampuan kerja (workability) dan kinetika hidrasi (hydration kinetics) dari komposit semen dibandingkan dengan komposit yang mengandung biochar mentah. Tanpa modifikasi, penambahan biochar dalam jumlah tinggi hanya menghasilkan kekuatan tekan maksimum 8 MPa setelah 56 hari pengeringan. Namun, dengan modifikasi yang dikembangkan, biochar dengan jumlah yang sama menghasilkan kekuatan tekan maksimum 54 MPa setelah periode pengeringan yang sama.
Lebih lanjut, penelitian ini menemukan bahwa kekuatan tekan mortar yang mengandung biochar fungsional meningkat hingga 22% untuk pengeringan tertutup dan 24% untuk pengeringan karbonasi dibandingkan dengan kelompok kontrol (tanpa biochar) setelah 56 hari. Peningkatan kekuatan ini dikaitkan dengan PDA dan PAA yang meningkatkan kinerja komposit dengan memperkuat adhesi antara binder dan partikel biochar fungsional.
Analisis siklus hidup (LCA) menunjukkan bahwa hampir semua kelompok biochar yang mengalami pengeringan karbonasi menunjukkan jejak karbon negatif, dengan pengurangan GWP (Global Warming Potential) antara 90% hingga 170% dibandingkan dengan kelompok kontrol.
Secara keseluruhan, penelitian ini menunjukkan bahwa biochar fungsional memiliki potensi yang sangat besar untuk digunakan dalam pengembangan beton berkelanjutan. Dengan kemampuannya untuk meningkatkan kekuatan beton dan mengurangi jejak karbon secara signifikan, biochar fungsional dapat menjadi terobosan penting dalam industri konstruksi ramah lingkungan.
