Sebuah studi dari Universitas Northwestern mengungkapkan bahwa ferrihydrite, mineral oksida besi yang umum, menangkap dan menyimpan karbon lebih efektif daripada yang dipahami sebelumnya berkat muatan permukaannya yang heterogen. Mineral ini menggunakan berbagai mekanisme ikatan untuk menahan molekul organik beragam, berkontribusi pada peran tanah sebagai penyerap karbon utama. Temuan ini menjelaskan bagaimana tanah menyimpan jumlah karbon yang sangat besar dalam jangka panjang, mendukung upaya iklim.
Para ilmuwan di Universitas Northwestern telah mengungkap rahasia kimia di balik kemampuan ferrihydrite untuk mengunci karbon di tanah. Mineral oksida besi ini, yang sering menyerupai karat, memiliki permukaan dengan pola nano skala muatan positif dan negatif, memungkinkannya mengikat berbagai senyawa organik dengan aman. Penelitian, yang dipimpin oleh Ludmilla Aristilde, profesor teknik sipil dan lingkungan, memeriksa interaksi ferrihydrite dengan organik tanah menggunakan pemodelan molekuler, mikroskopi gaya atom, dan spektroskopi inframerah. Meskipun muatan keseluruhannya positif, permukaan mineral tersebut mencakup wilayah dengan kedua muatan, memungkinkan tarikan terhadap molekul dengan sifat negatif, positif, atau netral. Misalnya, asam amino bermuatan positif menempel pada area negatif, sementara yang bermuatan negatif mengikat pada wilayah positif. Ribonukleotida membentuk ikatan listrik awal yang menguat menjadi ikatan kimia dengan atom besi, dan gula terhubung melalui ikatan hidrogen. «Mineral oksida besi penting untuk mengendalikan pelestarian jangka panjang karbon organik di tanah dan sedimen laut,» kata Aristilde. Ia menekankan bahwa memahami mekanisme ini krusial bagi siklus karbon global, karena mencegah materi organik berubah menjadi gas rumah kaca. Tanah menyimpan sekitar 2.500 miliar ton karbon, kedua setelah lautan, dengan oksida besi menyumbang lebih dari sepertiga penyimpanan ini. Ferrihydrite, yang umum dekat akar tanaman dan di sedimen kaya organik, memainkan peran kunci dalam menjaga karbon tetap di bawah tanah selama dekade atau abad. Studi ini, yang diterbitkan di Environmental Science & Technology pada 2025, menyediakan kerangka kuantitatif untuk asosiasi mineral-organik. Aristilde mencatat: «Sudah terdokumentasi dengan baik bahwa muatan keseluruhan ferrihydrite positif dalam kondisi lingkungan terkait... Pekerjaan kami mengilustrasikan bahwa itu adalah jumlah muatan negatif dan positif yang terdistribusi di seluruh permukaan.» Penelitian mendatang akan mengeksplorasi transformasi pasca-ikatan, menentukan senyawa mana yang tahan terhadap pemecahan mikroba. Pekerjaan ini, didukung oleh Departemen Energi AS, menyoroti adaptabilitas mineral dalam sekuestrasi karbon.