Pendahuluan
Banjir bandang adalah fenomena alam yang terjadi akibat hujan intens yang berlangsung singkat namun dengan volume besar, sehingga air tidak dapat terserap oleh tanah dan mengalir cepat di permukaan hingga menyebabkan erosi, rusaknya infrastruktur, kerugian ekonomi, serta ancaman terhadap keselamatan manusia. Di Indonesia, fenomena banjir bandang semakin sering terjadi terutama di daerah pegunungan dan sungai yang mengalami degradasi tanah dan vegetasi, serta perubahan penggunaan lahan yang mengurangi kapasitas tanah dalam menyerap air hujan. Solusi untuk meningkatkan kemampuan tanah dalam menahan curah hujan ekstrem menjadi salah satu strategi penting untuk mitigasi banjir. Salah satu pendekatan yang semakin banyak diteliti adalah penggunaan biochar sebagai bahan amendemen tanah.
Biochar adalah material karbon stabil yang dihasilkan melalui pirolisis biomassa (seperti limbah pertanian atau kayu) dalam kondisi terbatas oksigen. Biochar memiliki struktur poro yang sangat besar, luas permukaan yang tinggi, dan kemampuan untuk menyimpan air serta nutrisi dalam tanah. Karena sifatnya yang mampu mempengaruhi karakteristik hidrologi tanah, banyak peneliti melihat potensi biochar tidak hanya sebagai pembenah tanah untuk pertanian tetapi juga sebagai alat mitigasi banjir bandang melalui peningkatan retensi air dan modifikasi aliran permukaan air. (Wikipedia)
Namun sampai saat ini masih banyak pertanyaan ilmiah terkait apakah biochar benar-benar mampu secara signifikan mengurangi kejadian banjir bandang melalui peningkatan penyerapan air tanah atau pengurangan aliran permukaan. Artikel ini akan menelaah bukti ilmiah dari penelitian-penelitian terpercaya tentang pengaruh biochar terhadap sifat hidrologis tanah yang relevan dengan mitigasi banjir bandang.
Biochar dan Kemampuan Menahan Air Tanah
Salah satu mekanisme utama yang sering dikaitkan dengan mitigasi banjir bandang adalah peningkatan kapasitas tanah untuk menahan air, yang secara teori dapat mengurangi seberapa cepat air hujan berubah menjadi aliran permukaan yang berkontribusi terhadap banjir. Biochar memiliki sifat struktural yang unik: porositas tinggi dan luas permukaan besar yang memungkinkan biochar menyimpan air dalam struktur mikro dan makronya. (Wikipedia)
Melalui meta-analisis terhadap banyak studi, biochar terbukti memiliki efek signifikan pada properti air tanah. Menurut meta-analisis oleh Zheng et al. (2020), aplikasi biochar meningkatkan volume air yang tersedia di tanah (available water content), kapasitas lapangan (field capacity), porositas total tanah, dan mengurangi konduktivitas hidraulik jenuh (saturated hydraulic conductivity) di beberapa jenis tanah. Perubahan ini menunjukkan bahwa biochar dapat meningkatkan kemampuan tanah dalam menyimpan air, terutama pada tanah bertekstur kasar seperti pasir, sehingga air hujan lebih banyak tertahan dalam profil tanah dan tidak langsung menjadi aliran permukaan. (PubMed)
Penelitian ini juga menemukan bahwa biochar lebih efektif pada tanah bertekstur kasar dibandingkan tanah liat berat, dan bahwa ukuran partikel serta luas permukaan biochar mempengaruhi peningkatan retensi air. Dengan kata lain, sifat biochar yang optimal dapat meningkatkan retensi air yang signifikan, satu mekanisme penting yang dapat membantu mengurangi laju aliran permukaan dan potensi banjir bandang.
Selain itu, studi khusus menunjukkan bahwa penambahan biochar pada tanah hasil pirolisis dapat mengurangi laju infiltrasi air ke dalam tanah dengan memperlambat aliran vertikal, yang pada gilirannya dapat memungkinkan air lebih banyak tertahan di zona permukaan tanah selama kejadian hujan besar. Penelitian di tanah berbukit karst menemukan bahwa setelah aplikasi biochar, penetrasi air ke kedalaman tanah menjadi lebih lambat, sehingga aliran bawah tanah menjadi lebih tertahan dan tidak cepat terbuang menjadi aliran permukaan. (ScienceDirect)
Pengaruh Biochar Pada Aliran Permukaan dan Runoff
Selain retensi air, aspek lain yang sangat penting dalam mitigasi banjir bandang adalah pembentukan aliran permukaan (runoff). Upaya untuk mengurangi runoff berarti memperlambat dan menahan air hujan agar tidak segera menjadi gelombang banjir besar.
Penelitian Li et al. (2019) menunjukkan bahwa aplikasi biochar pada tanah bertekstur loam mengurangi volume runoff total sekitar 12% dan cenderung menunda waktu munculnya runoff, yang bisa berarti air hujan tertahan lebih lama di permukaan tanah sebelum menjadi aliran permukaan. Penelitian tersebut juga menunjukkan bahwa penambahan biochar meningkatkan stabilitas agregat tanah dan konduktivitas hidraulik jenuh, dua faktor yang berbeda dapat mempengaruhi respon hidrologi tanah saat hujan deras. (ScienceDirect)
Dalam eksperimen lain menggunakan simulasi curah hujan, aplikasi biochar tertentu pada lapisan permukaan tanah bahkan mencegah terbentuknya runoff sama sekali saat intensitas hujan simulasi tinggi, dengan demikian juga mencegah erosi tanah yang seringkali ikut terjadi bersamaan dengan banjir bandang. Hal ini menunjukkan bahwa penggunaan biochar yang cukup dan sesuai dosis dapat mengecilkan kontribusi aliran permukaan terhadap banjir bandang dalam skenario eksperimental terbatas. (Academia)
Namun, penting dicatat bahwa efek biochar pada aliran permukaan tidak selalu linier atau universal: pada beberapa kondisi, penambahan biochar justru dapat meningkatkan laju infiltrasi atau mempengaruhi pola aliran secara kompleks tergantung pada jenis tanah, ukuran partikel biochar, dan dosis aplikasi. Ini berarti bahwa strategi aplikasi biochar perlu disesuaikan dengan kondisi lokal secara hati-hati agar dampak terhadap banjir bandang dapat optimal.
Tantangan dan Batasan Dalam Hubungan Biochar–Mitigasi Banjir
Walaupun banyak penelitian mendukung bahwa biochar dapat meningkatkan retensi air tanah dan mengubah perilaku infiltrasi serta runoff, masih terdapat beberapa keterbatasan yang perlu diperhatikan sebelum menyimpulkan bahwa biochar secara langsung mencegah banjir bandang secara signifikan di lapangan nyata:
-
Konteks Penelitian Laboratorium vs. Lapangan: Sebagian besar studi dilakukan pada kondisi laboratorium atau plot skala kecil, dengan kontrol eksperimental yang ketat sehingga hasilnya mungkin berbeda dalam kondisi lapangan penuh yang kompleks. Faktor topografi, vegetasi, struktur tanah asli, dan kondisi hidrologi nyata dapat mengubah hasil secara signifikan.
-
Variabilitas Tanah dan Aplikasi: Efek biochar sangat dipengaruhi oleh jenis tanah (tekstur, struktur organik), ukuran partikel biochar, dosis aplikasi, dan metode aplikasi. Tanah berpasir dan tanah liat dapat merespons berbeda terhadap aplikasinya. (PubMed)
-
Skalabilitas dan Biaya: Implementasi biochar dalam skala luas untuk menangani banjir daerah besar memiliki tantangan biaya dan logistik, khususnya apabila biochar perlu diaplikasikan dalam jumlah besar untuk mencapai perubahan hidrologis yang bermakna.
Kesimpulan
Berdasarkan bukti ilmiah yang tersedia, biochar jelas menunjukkan potensi untuk meningkatkan kemampuan tanah dalam menahan air hujan dan memodifikasi perilaku aliran permukaan, dua mekanisme yang penting dalam mitigasi banjir bandang. Meta-analisis dan studi eksperimental memperlihatkan bahwa biochar dapat meningkatkan retensi air, menunda munculnya runoff, serta dalam beberapa kasus mengurangi volume runoff secara signifikan. (PubMed)
Namun, hingga saat ini belum ada bukti langsung kuat yang menyatakan bahwa biochar secara praktis dan konsisten akan mencegah banjir bandang dalam skala landscape nyata, tanpa mempertimbangkan faktor lain seperti topografi, vegetasi, dan manajemen lahan yang lebih luas. Biochar dapat menjadi salah satu elemen strategi mitigasi banjir, terutama di area lahan miring dengan degradasi tinggi, tetapi harus dipadukan dengan pendekatan pengelolaan tanah dan air lainnya seperti konservasi tanah, perbaikan vegetasi, dan sistem drainase ekologis.
Dengan penelitian lebih lanjut dan aplikasi lapangan yang disesuaikan, biochar bisa menjadi bagian dari solusi berkelanjutan terhadap tantangan banjir bandang, terutama bila dipadukan dengan strategi mitigasi hidrologi yang holistik.
Daftar Pustaka
-
Zheng, et al. “A meta-analysis on biochar's effects on soil water properties – New insights and future research challenges.” Soil & Tillage Research, 2020. (PubMed)
-
Peng, L., Yin, X., et al. “Biochar delays the downward water infiltration and improves soil moisture retention on cultivated sloping land in the karst region.” Soil and Tillage Research, Volume 256, 2026. (ScienceDirect)
-
Li, Y., et al. “Impacts of biochar application rates and particle sizes on runoff and soil loss.” Science of the Total Environment, 2019. (ScienceDirect)
-
“Biochar” Wikipedia (karakter dasar biochar, sifat hidrologis). (Wikipedia)
