Biochar dari Kayu: Material Karbon dengan Kekuatan Setara Baja Ringan

Sebuah terobosan signifikan dalam ilmu material telah dicapai oleh para peneliti di Universitas Toronto, yang menandai pergeseran paradigma dalam pemanfaatan biochar. Penelitian terbaru mengungkapkan bahwa material yang secara tradisional dikenal sebagai agen pembenah lingkungan ini kini dapat direkayasa untuk memiliki sifat mekanik yang setara dengan baja ringan. Penemuan ini, yang dipublikasikan dalam jurnal Biochar X pada 21 Oktober 2025, membuka cakrawala baru bagi pengembangan material karbon yang berkelanjutan.

Tim peneliti yang dipimpin oleh Profesor Charles Q. Jia di Laboratorium Teknologi Hijau Universitas Toronto menganalisis biochar yang dihasilkan dari tujuh spesies kayu berbeda, termasuk maple, pinus, bambu, dan kayu besi Afrika. Proses sintesis melibatkan pemanasan biomassa tanpa oksigen pada rentang suhu antara 600 hingga 1.000 derajat Celsius. Hasil pengujian menunjukkan bahwa biochar yang berasal dari kayu besi Afrika mencapai kekerasan aksial sebesar 2,25 gigapascal, sebuah nilai yang sebanding dengan baja ringan. Temuan ini menggarisbawahi bahwa biochar bukan lagi sekadar produk sampingan lingkungan, melainkan material struktural dengan potensi rekayasa yang terukur.

Salah satu temuan paling menarik dari studi tersebut adalah anomali arah kekuatan yang teramati pada biochar kayu hemlock. Kekerasan aksial material ini dilaporkan melampaui kekerasan transversal hingga 28,5 kali lipat. Analisis menggunakan teknik canggih mengaitkan ketergantungan arah ekstrem ini pada jaringan pori hierarkis kayu, bukan pada sifat intrinsik material karbonnya. Konsistensi pada skala nano, di mana dinding sel tetap seragam di seluruh spesies, memberikan dasar bagi para insinyur untuk merancang material karbon monolitik dengan perilaku mekanis yang dapat diprediksi.

Profesor Jia, bersama dengan rekan-rekannya seperti Qinyi Wang, Yating Ji, Mohana M. Sridharan, Lizhong Lang, Yu Zou, dan Donald W. Kirk, telah menetapkan kerangka kuantitatif pertama untuk desain material semacam ini. Profesor Jia menegaskan bahwa biochar kini dapat dipertimbangkan untuk aplikasi berkinerja tinggi, seperti elektroda berkekuatan tinggi, komposit ringan, dan filter pengarah aliran. Pergeseran fokus dari remediasi lingkungan ke kapabilitas struktural ini sangat selaras dengan dorongan global menuju teknologi yang lebih hijau. Secara historis, biochar dihargai karena kemampuannya memperbaiki tanah dan mengunci karbon untuk mitigasi iklim, namun penelitian ini menyoroti potensi tersembunyi material tersebut dalam meniru arsitektur alamiah kayu untuk menciptakan ketangguhan yang sebelumnya diasosiasikan dengan logam tradisional.