Biochar dari biomassa kelapa sawit: bagaimana arang meningkatkan kualitas tanah asam tropis dan mengurangi emisi

Setiap tahun, industri minyak sawit Malaysia menghasilkan biomassa dalam jumlah besar: tandan kosong kelapa sawit (TKKS), serat mesokarp, cangkang inti sawit, pelepah, dan batang dari penanaman kembali. Sebagian besar material ini dibiarkan di lapangan hingga membusuk, dibakar di boiler pabrik untuk energi atau, pada operasi yang lebih lama, dibakar secara terbuka di tempat pembuangan. Mengubah biomassa ini menjadi biochar menawarkan jalur yang berbeda: mengubah residu pertanian menjadi bahan pembenah tanah yang stabil yang dapat memperbaiki tanah tropis asam, mengurangi pencucian hara, dan menyimpan karbon di dalam tanah untuk waktu yang lama.

Biochar banyak diteliti sebagai cara menyimpan karbon dari residu tanaman di dalam tanah alih-alih melepaskannya ke udara, dan perkiraan untuk residu kelapa sawit Malaysia sangat bergantung pada bahan baku, proses pirolisis, dan cara biochar digunakan. Bagi industri yang menghadapi persyaratan keberlanjutan RSPO yang semakin ketat, biochar merupakan pilihan agronomis sekaligus aset akuntansi karbon yang potensial.

Apa yang dilakukan biochar terhadap tanah tropis asam

Biochar diproduksi dengan memanaskan bahan organik dengan sedikit atau tanpa oksigen: sebuah proses yang disebut pirolisis. Bahan mirip arang yang dihasilkan memiliki mikrostruktur yang sangat berpori, luas permukaan internal yang besar, dan pH yang sebagian besar bersifat basa (tingkat kebasaannya tergantung pada suhu produksi dan bahan baku). Sifat fisik dan kimia ini menghasilkan beberapa peningkatan tanah secara simultan ketika biochar dimasukkan ke dalam Ultisol dan Oksisol asam Malaysia.

Penyangga pH adalah efek yang paling langsung. Biochar TKKS bersifat basa, sehingga mencampurkannya ke tanah asam akan menaikkan pH tanah; besarnya kenaikan tergantung pada jenis biochar, dosis yang diberikan, dan daya sangga tanah. Tidak seperti kapur, yang bereaksi relatif cepat, biochar tahan terhadap dekomposisi mikroba, sehingga bertahan di dalam tanah selama bertahun-tahun dan sebagian efeknya terus berlanjut.

Kapasitas tukar kation (KTK) dapat meningkat setelah penambahan biochar. Luas permukaan partikel biochar yang besar, dikombinasikan dengan gugus fungsi bermuatan negatif pada permukaannya, menyediakan situs baru untuk menahan ion K+, Ca2+, Mg2+, dan NH4+. Uji pot dan lapangan melaporkan peningkatan KTK setelah penambahan biochar, paling jelas pada tanah berpasir dengan KTK rendah: tanah yang sama di mana pencucian kalium paling parah. Ketika KTK meningkat, lebih banyak hara yang diberikan dapat ditahan di zona akar alih-alih hilang ke drainase.

Pengurangan pencucian nitrogen adalah salah satu efek yang paling sering dilaporkan. Studi dengan biochar, termasuk biochar dari TKKS, melaporkan pencucian amonium-N yang lebih rendah dari tanah yang diberi biochar dibandingkan tanah tanpa biochar di bawah simulasi hujan lebat. Pada tanah miring di mana kehilangan nitrat dan amonium ke drainase merupakan biaya yang signifikan dan masalah lingkungan, penambahan biochar dapat membantu meningkatkan efisiensi penggunaan nitrogen dari pupuk urea dan pupuk majemuk yang diberikan.

Retensi air di tanah berpasir dan terdegradasi

Mikrostruktur biochar yang berpori menahan air di dalam saluran internalnya. Reservoir air mikro ini dapat menyangga kelembapan tanah selama musim kemarau singkat yang terjadi pada tahun-tahun El Nino di Semenanjung Malaysia dan Sabah. Pada tanah berpasir yang terdegradasi, petak yang diberi biochar dapat menahan lebih banyak air dalam beberapa hari setelah hujan dibandingkan tanah tanpa biochar. Untuk kelapa sawit yang mengalami aborsi tandan saat cekaman panas dan defisit air, penyangga tambahan ini dapat membantu mengurangi cekaman kelembapan selama musim kemarau singkat.

Biochar dan biologi tanah

Struktur biochar yang berpori menyediakan habitat bagi mikroorganisme tanah. Bakteri dan jamur mengolonisasi pori-pori biochar, di mana mereka terlindung dari predasi dan kekeringan. Dalam beberapa bulan hingga beberapa tahun setelah aplikasi, studi lapangan melaporkan karbon biomassa mikroba yang lebih tinggi, keragaman genus bakteri yang lebih besar, dan aktivitas enzim yang lebih tinggi (misalnya fosfatase dan urease) pada tanah yang diberi biochar dibandingkan kontrol tanpa biochar, meskipun hasilnya bervariasi menurut jenis tanah dan biochar.

Aktivitas biologis ini dapat menambah efek kimia biochar. Aktivitas fosfatase yang lebih tinggi melepaskan fosfor dari sumber organik, dan aktivitas urease yang lebih tinggi mempercepat perubahan urea menjadi amonium yang tersedia bagi tanaman. Jika digunakan bersama pembenah tanah seperti SoilBoost EA dan masukan organik, biochar dapat menjadi bagian dari program untuk membangun zona akar yang lebih kaya secara biologis.

Tingkat aplikasi dan pertimbangan praktis

Biochar TKKS tersedia dari beberapa pabrik kelapa sawit Malaysia yang telah berinvestasi dalam unit pirolisis. Tetapkan dosis untuk pembenahan awal tanah yang terdegradasi atau sangat asam, serta untuk aplikasi lanjutan, berdasarkan uji tanah dan uji coba blok kecil, karena respons yang dipublikasikan sangat bervariasi menurut tanah, kualitas biochar, dan dosis. Biaya biochar per ton biasanya lebih tinggi daripada kapur; apakah daya tahannya yang lebih lama membuatnya kompetitif tergantung pada harga biochar setempat dan respons yang diukur di tanah Anda sendiri.

Biochar paling efektif ketika dimasukkan ke dalam lapisan tanah atas daripada diterapkan di permukaan, karena penggabungan memaksimalkan kontak dengan zona akar. Pada saat penanaman kembali, biochar yang dicampur ke dalam lubang tanam memberikan peningkatan tanah yang terkonsentrasi pada titik di mana akar kelapa sawit muda pertama kali berkembang. Di perkebunan dewasa, biochar dapat diterapkan di permukaan ke lingkaran sawit dan diolah ke dalam tanah selama operasi pengelolaan antar baris normal.

Dikombinasikan dengan input organik seperti CSB Organico, mulsa TKKS, dan biomassa tanaman penutup tanah legum dari Pueraria javanica, biochar dapat menjadi salah satu bagian dari program pengelolaan tanah untuk tanah perkebunan asam Malaysia.