11209143152_3

Show Release Fertilizar sebagai Dasar Perumusan SNI Pupuk Urea (Prihadi W)

SLOW RELEASE FERTILIZER SEBAGAI DASAR PERUMUSAN SNI PUPUK UREA BERPELEPASAN DIPERLAMBAT

Prihadi Waluyo

Abstract

One of the efford to increase productivity of urea fertilizer can be done by modify the products in Slow Release of Fertilizer (SRF). One of the natural mineral which can be used as SRF matrix is the natural zeolit, this natural material has been choisen because of its too much found in Indonesia and it has edge characteristics to be used as the SRF matrix material. The zeolit edge characteristic including the broad open space, be polar, smooth relatively of space measurement between 4-7 Ao, and its have ion change capacity. In this research used the natural zeolit from the Malang area, and urea raw material which have been used by the products from PT Petrochemical Gresik. The preparation dan characterization of zeolit raw material to be used in this research have been done by four treatment variations, there were without activation, physical activation, acid activation, and basa activation. Physical activation with warming temperature of 250°C during 3 hours and 500°C during 4 hours. Acid activation used H2SO4 0,2 N which has been continued by temperature warming of 250°C about 3 hours, and be warming at temperature of 500°C for about 4 hours.Both in the Indonesia National Standards (SNI) about urea have not yet in the scope of SRF, so that for the next to be considered to formulate of SNI about SRF, which based on the standard development of Indonesia Technical Committee Memento is through 65-06 Indonesia Technical Committee:Chemical Products and Agrochemical Products which have ICS (the International Classification for Standard) 65.080 about Fertilizer, which have relation with the International Technical Committee: International Organization for Standardisation/Technical Committee ISO/TC 134, Fertilizer and soil conditioners, with scope of fertilizer and soil conditioner, the material with used to increased nutrition and soil characteristic. Keywords: Slow-Release Fertilizers (SRF), natural zeolit, urea 1. PENDAHULUAN Indonesia sebagai negara agraris merupakan konsumen pupuk yang cukup besar. Penggunaan pupuk yang cukup besar tersebut untuk menunjang keberhasilan di sektor pertanian yang merupakan salah satu komoditas sangat penting untuk meningkatkan ketahanan pangan nasional. Salah satu jenis pupuk yang digunakan sebagai sumber nitrogen adalah urea. Urea merupakan salah satu jenis pupuk nitrogen buatan yang banyak digunakan pada tanaman padi dan jagung di Indonesia. Jika dibandingkan dengan pupuk nitrogen lainnya, urea akan menjadi pilihan yang utama, karena mengandung unsur nitrogen tertinggi (46%).

Jenis pupuk urea yang ada di pasaran saat ini adalah dalam bentuk butiran (prill dan granul), bentuk pupuk urea seperti ini didalam aplikasinya menimbulkan masalah inefisiensi karena memiliki kelarutan dalam air yang sangat tinggi, sehingga pada kondisi tertentu akan terjadi kehilangan urea melalui beberapa cara antara lain disebabkan oleh run off, pencucian (leaching), dan penguapan.

Untuk mengatasi permasalahan terjadinya kehilangan urea yang cukup besar, maka kelarutan urea dalam air harus diperkecil atau dikendalikan pelepasannya sesuai kebutuhan tanaman selama proses pertumbuhannya.

Upaya pengendalian pelepasan urea secara perlahan ini dikenal dengan controlled release fertilizer atau Slow Release Fertilizer (SRF), yang secara awam dapat dianalogikan dengan Vitalong C yang melepas vitamin C secara perlahan di dalam tubuh. Usaha untuk meningkatkan efisiensi penggunaan pupuk nitrogen buatan (khususnya urea) telah banyak dilakukan. Usaha yang dilakukan umumnya dengan mengurangi kelarutan dari pupuk nitrogen itu sendiri. Beberapa cara yang telah dilakukan adalah: • Memperkeras butiran • Memperbesar butiran • Memperkeras dan memperbesar butiran sekaligus • Melapisi butiran dengan senyawa lain. Salah satu upaya untuk meningkatkan produktivitas dapat dilakukan dengan memodifikasi produk pupuk urea dalam bentuk slow release fertilizer. Berdasarkan hasil penelitian, bahwa proses blending antara zeolit sebagai supporting agent dan pupuk urea dapat meningkatkan efisiensi penggunaan pupuk, karena unsur nitrogen dalam urea diikat dan bereaksi pada seluruh permukaan zeolit yang luasnya mencapai 20 m2/g. Zeolit alam adalah merupakan salah satu mineral yang banyak terdapat di Indonesia. Zeolit mempunyai sifat-sifat: higroskopis, luas permukaan yang tinggi,


KTK (Kapasitas Tukar Kation) dan daya adsorpsi-desorpsi. PERMASALAHAN Permasalahan yang dihadapi oleh Pabrik Pupuk adalah: A. Perpabrikan a. Umur pabrik yang sudah di atas 30 tahun,

dimana pada saat ini pemakaian gas buminya 25% lebih tinggi dibandingkan dengan pabrik-pabrik yang menggunakan teknologi baru yang hemat energi.

b. Penggantian peralatan dalam jumlah besar akan menyebabkan membesarnya biaya investasi dan operasional. Peralatan yang tidak diganti, memiliki potensi yang besar terjadi kerusakan secara tiba-tiba. Hal tersebut menyebabkan turunnya on stream days dan meningkatnya biaya pemeliharaan dan menurunnya keandalan pabrik.

c. Spare-part peralatan sulit diperoleh di pasaran dan jika bisa dipenuhi oleh vendor maka harganya akan sangat mahal.

d. Sebagian besar pabrik pupuk yang menggunakan bahan baku Gas Bumi belum mendapatkan alokasi jumlah gas yang cukup dalam jangka panjang.

e. Kapasitas produksi industri pupuk nasional saat ini terdiri dari 8,07 juta ton/tahun Urea, 1,0 juta ton/tahun SP-36 dan 0,65 juta ton/tahun ZA, sedangkan industri pupuk majemuk baru mencapai 0,8 juta ton/tahun. Produksi Urea tersebut mampu untuk memenuhi kebutuhan konsumsi pupuk nasional untuk berbagai tanaman, baik tanaman pangan, hortikultura, perkebunan, perikanan dan industri.

f. Khusus untuk pupuk SP-36 dan ZA, kebutuhan lebih tinggi dari produksi, maka kekurangannya diimpor. Kebutuhan pupuk KCl seluruhnya dipenuhi dari impor.

B. Bahan Baku a. Gas Bumi merupakan bahan baku

pembuatan pupuk Urea dan merupakan komponen terbesar biaya produksi pupuk Urea (sekitar 70%). Untuk menjaga sustainability produksi pupuk Urea nasional maka harus ada jaminan suplai Gas Bumi dengan harga yang reasonable.

b. Satu isu yang penting dalam rencana pengembangan pabrik pupuk adalah jaminan ketersediaan dan kontinuitas suplai bahan baku dalam periode yang panjang. Bahan baku pabrik pupuk Urea yang paling efisien selama ini adalah gas bumi. Sebagai alternatif pertama bahan baku diupayakan akan menggunakan gas bumi dengan jaminan suplai paling tidak selama 20 tahun. Untuk itu perlu diadakan koordinasi dengan BP MIGAS dalam mengupayakan sumber-sumber gas yang diprioritaskan sebagai bahan baku pupuk

c. Pemanfaatan gas bumi sangat tergantung pada tersedianya infrastruktur gas bumi yang dapat digunakan untuk mengalirkan gas bumi dari lapangan kepada konsumen gas bumi atau yang menghubungkan sumber-sumber gas bumi dengan pasar (konsumen). Sejauh ini perkembangan jaringan pipa gas di Indonesia bersifat piece-meal, suatu jalur pipa baru dibangun apabila terjadi transaksi pengiriman gas ke konsumen besar, yang kemudian diikuti oleh terbentuknya pasar di daerah yang dilewati jalur pipa.

g. Untuk pemanfaatan gas bumi Indonesia yang optimal dibutuhkan suatu jaringan pipa transmisi dan distribusi gas bumi yang terpadu yang menghubungkan multi produsen dan multi konsumen. Namun untuk membangun jaringan pipa gas terpadu tersebut diperlukan dana yang sangat besar, sedangkan dana yang dimiliki Pemerintah sangat terbatas, karena itu Pemerintah mendorong pemanfaatan gas bumi pada mulut tambang, dalam hal ini industri yang merupakan konsumen gas bumi dibangun disekitar lokasi cadangan gas bumi. Pembangunan industri dekat dengan sumber gas bumi akan mengurangi biaya yang diperlukan untuk pembangunan infrastruktur yang diperlukan untuk mengalirkan gas bumi, hal ini berakibat dapat menekan harga gas bumi yang harus dibeli oleh konsumen.

C. Produk Pupuk Hingga Sekarang Permasalahan utama yang dijumpai dalam penggunaan pupuk buatan, terutama pupuk urea adalah efisiensinya yang sangat rendah hingga kurang dari 50%.

Rendahnya efisiensi penggunaan pupuk nitrogen buatan, terutama urea prill disebabkan oleh banyak faktor, antara lain karena kehilangan N melalui proses denitrifikasi,


volatilisasi, dan tercuci(leaching) oleh aliran air/permukaan. Kehilangan N tersebut pada umumnya makin banyak dengan pemupukan N yang makin tinggi. Kehilangan N melalui denitrifikasi diperkirakan dapat mencapai sekitar 30-40% (yosida dan Padre, 1974), volatilisasi sekitar 45% (Anonim, 1987), pencucian sekitar 44% (De Datta et al. 1969) dan melalui erosi dapat mencapai 45%. Dengan demikian sisa urea padat dapat menyebabkan pencemaran lingkungan (tanah, air, dan atmosfer).

D. Keunggulan Pupuk SRF Melalui produk SRF ini akan dapat mengefisiensikan 20 – 30% kebutuhan urea. Saat ini kebutuhan pupuk urea dalam negeri adalah 5 juta ton/tahun. Produksi pupuk urea yang ada sekitar 7 juta ton/tahun, surplus 2 juta ton/tahun untuk diekspor. Dengan efisiensi sebesar 30% terhadap kebutuhan urea dalam negeri maka dapat menghemat penggunaan pupuk setara dengan Rupiah 3,6 Trilyun/tahun. Penghematan tersebut dapat diarahkan untuk meningkatkan devisa melalui ekspor dan mengurangi penggunaan gas sebagai bahan baku urea sehingga dapat digunakan pada Industri lain yang membutuhkan gas tersebut. ZEOLIT 3.1 Zeolit Sebagai Bahan Proses Blending

dengan Pupuk Urea Berdasarkan hasil penelitian, bahwa proses blending antara zeolit dan pupuk urea dapat meningkatkan efisiensi penggunaan pupuk, karena unsur nitrogen dalam urea diikat dan bereaksi pada seluruh permukaan zeolit yang luasnya mencapai 20m2/g. Zeolit alam adalah merupakan salah satu mineral yang banyak terdapat di Indonesia. Zeolit mempunyai sifat-sifat:higroskopis, luas permukaan yang tinggi, KTK dan daya adsorpsi-desorpsi.

Zeolit alam secara alami mempunyai beberapa kelemahan, antara lain adanya impurities, ukuran pori bervariasi, adanya struktur amorf.

Zeolit adalah mineral kristalin bersusunan dasar silika alumunium terhidrasi dengan kation basa yang dapat dipertukarkan dan mempunyai struktur tiga dimensi kristal yang tidak terbatas. Komposisi kimia kelompok zeolit dirumuskan dalam bentuk rumus umum yaitu (Mx

+,My2+)(Al(x+2y)Sin.(n+2y)O2n). mH2O dengan M+

dan M2+ masing-masing adalah kation monovalen dan divalen. (Mumpton,1993)

3.2 Sifat Dasar Zeolit Zeolit dimanfaatkan untuk berbagai keperluan disebabkan oleh beberapa sifat dasar yang dimiliki yaitu: 1) Mempunyai rongga yang luas dan saluran

sehingga dapat terisi oleh air dan apabila air ini dilepaskan, rongga akan dapat diisi kembali oleh bahan lain berupa cairan atau gas.

2) Bersifat sangat polar sehingga dapat menyerap jenis gas lebih banyak dengan daya serap yang diakibatkan oleh adanya medan listrik yang timbul dari muatan anion dan kation antar kristal.

3) Ukuran rongga relatif halus antara 4-7Ao yang dapat dimanfaatkan untuk sieving molekuler. Sifat molekuler ini dapat dirubah oleh adanya pertukaran ion. Hal ini disebabkan karena kedua kation yang diserap dan kation kerangka berada sama pada saluran rongga.

4) Pertukaran kation. Kation-kation yang dapat dipertukarkan terikat secara tidak kuat dalam kerangka tetrahedral dimana kation ini mudah ditukar dengan cara pencucian oleh larutan pekat dari kation-kation lain.(Hidayat dan Paliling, 2005).

Untuk dapat dimanfaatkan sebagai adsorben, zeolit alam yang diambil diaktivasi terlebih dahulu dengan tujuan untuk meningkatkan sifat-sifat khusus zeolit dengan cara menghilangkan unsur-unsur pengotor dalam mineral zeolit. Proses aktivasi dapat dilakukan dengan berbagai cara yaitu secara fisika atau secara kimia. Umumnya adsorpsi merupakan kombinasi dari kedua cara tersebut. (Rosita dkk, 2004).

Daya adsorpsi zeolit selain dipengaruhi oleh jenis aktivasi zeolit juga dipengaruhi oleh jenis adsorbat yang diadsorpsi, seperti laporan penelitian Rosita tahun 2004 yang menyimpulkan bahwa secara statistik perbedaan metode aktivasi: pemanasan, asam, maupun basa tidak memberikan perbedaan yang bermakna pada daya adsorpsi zeolit alam Malang terhadap kinina-HCL, tetapi daya adsorpsi zeolit terhadap biru metilen meningkat bila zeolit diaktivasi dengan cara basa. Aktivasi secara fisika antara lain dengan cara pemanasan, Pemanasan dilakukan dalam suatu tungku putar dengan menggunakan hembusan udara panas yang bersuhu 200-400 oC selama 2 – 3 jam, bergantung pada besarnya kandungan unsur pengotor yang ada serta stabilitas zeolit terhadap panas. Stabilitas ini dipengaruhi oleh jenis mineral zeolit yang terkandung, atau perbandingan atom Si dan Al. Sementara aktivasi secara kimia dilakukan


dengan cara perendaman dan pengadukan zeolit dalam suatu larutan asam (H2SO4 atau HCl) ataupun dalam larutan soda kaustik (NaOH). (Tim Peneliti BPPT, 2005). Rosita dkk (2004) melakukan aktivasi secara fisika dengan memanaskan zeolit alam pada suhu 250°C selama 3 jam. Aktivasi secara kimia dilakukan dengan cara asam dan basa. Aktivasi secara asam dilakukan dengan menggunakan H2SO4 0,2 N dan secara basa menggunakan NaOH 0,5N. Setyawan dan Handoko (2002) melakukan modifikasi zeolit alam dengan proses dealuminasi dengan perlakuan pengasaman dan hidrotermal serta pengembanan logam Cr. Pada dasarnya proses pengasaman ini untuk meningkatkan rasio Si/Al, larutan asam yang digunakan adalah HF 1%, HCl 6 M dan NH4Cl 0,1 M.

Proses hidrotermal dilakukan dengan mengalirkan uap air pada temperatur kalsinasi, sehingga zeolit yang diperoleh diharapkan akan stabil pada temperatur yang relatif tinggi.

Pupuk urea dibuat dengan mereaksikan karbon dioksida (CO2) dan ammonia (NH3). Kedua senyawa ini berasal dari bahan gas bumi, air dan udara. Pada proses pembuatan amoniak dengan tekanan tinggi dalam reaktor (±150 atmosfir) yaitu dengan reaksi reforming merubah CO menjadi CO2, penyerapan CO2 dan metanasi. Sifat fisika dari urea adalah : titik leleh urea adalah 132,7°C, larut 100% dalam air, dan 20% dalam alkohol dan volatilitas dari urea tergantung pada temperature dan pH.

Kadar urea dapat diukur dengan metode Kjeldahl dan metode spectrometri yang dipublikasikan oleh Bojic. Prinsip analisa urea yang disampaikan oleh Bojic adalah methyl orange yang mudah mengalami oksidasi akan membentuk produk yang tidak berwarna dalam medium asam. Reaksi yang dihasilkan bromin dan klorin dengan methyl orange menyebabkan penghilangan warna dari larutan. Sehingga penentuan kadar urea berdasarkan pada efek penghabatan pada reaksi dari bromida dan asam klorida. Reaksi pengurangan warna dari methyl Orange oleh reaksi ini digunakan untuk memonitor reaksi secara spektrofotometri pada 505nm.

Proses adsorpsi dibedakan atas dua yaitu adsorpsi fisik dan kimia. Adsorben yang digunakan dalam adsorpsi fisik harus memiliki luas permukaan yang luas sebagai tempat terkumpulnya solut. Proses adsorpsi secara kimia terjadi karena adsorbent bereaksi dengan adsorbat dan biasanya bersifat irreversibel. (Smith,1981).

Proses pembuatan Slow Release Fertilizer dapat dikelompokkan menjadi empat

tahap utama, yaitu: Pretreatment, Formulasi, Granulasi dan drying. Pretreatment adalah tahapan awal yang sangat menentukan kualitas produk SRF yang akan disintesis. Yang termasuk dalam tahapan ini antara lain pemurnian (purification) dan pengecilan ukuran (size reduction). Sebelum zeolit alam diproses lebih lanjut menjadi matriks SRF maka tahapan kegiatan pemurnian (purification) dan pengecilan ukuran (size reduction) adalah proses yang sangat penting untuk memperoleh material matriks yang berkualitas. Proses pemurnian (purification) sederhana dilakukan untuk memisahkan komponen impurities yang tidak dikehendaki keberadaannya karena dapat menurunkan sifat-sifat spesifik zeolit khususnya daya adsorpsi atau KTK (Kapasitas Tukar Kation) sebagai salah satu karakteristik bahan baku yang sangat penting pada proses pembuatan SRF. (Hidayat dan Paliling, 2005).

METODE PENELITIAN Pada tahap persiapan penelitian, aktivitas yang dilakukan adalah mempersiapkan semua keperluan untuk pelaksanaan penelitian, khususnya yang terkait dengan pekerjaan penyiapan bahan-bahan dan alat-alat penelitian yang akan digunakan. Bahan digunakan adalah sebagai berikut : Zeolit alam dari Malang, Urea dari P.T. Petrokimia Gresik, Potassium Bromat (KBrO3), Asam Klorida (HCl), Methyl Orange (C14H14N3NaO3S) dan peralatan yang digunakan adalah Crusher, Hammer mill, Oven, Siever, Spektrofotometer UV-Vis, dan alat-alat gelas. Secara garis besar proses preparasi zeolit menjadi matriks yang dilakukan adalah: Grinding, Milling, Sieving, Aktivasi. Aktivasi dilakukan dengan cara fisika dan kimia yaitu: 1) Aktivasi zeolit secara fisika :Zeolit alam hasil

isolasi dipanaskan pada suhu 250 oC selama 3 jam;

2) Aktivasi Zeolit dengan cara Kimia: a) Aktivasi zeolit secara Asam Ditimbang sampel zeolit hasil isolasi masing-masing 15 garam, ditambahkan H2SO4 0,2N sebanyak 120ml. Campuran diaduk dengan Magnetic Stirer selama 60 menit dan kemudian dibilas dengan aquades sampai pH netral dan dikeringkan dalam oven pada suhu 250 oC selama 3 jam; b) Aktivasi zeolit secara Basa Ditimbang sampel zeolit hasil isolasi masing-masing 15 garam, ditambah NaOH 0,5 N sampai 30 ml. Campuran diaduk dengan Magnetic Stirer selama 180 menit, dibilas dengan aquades sampai pH netral dan


dikeringkan dalam oven pada suhu 250 oC selama 3 jam. (Rosita, 2004)

Untuk meningkatkan kualitas adsorpsi zeolit alam Malang dilakukan kalsinasi dengan variasi preparasi sampel zeolit sebagai berikut: a) Ditimbang sampel zeolit hasil isolasi masing-

masing 15 garam kemudian dikalsinasi dalam furnace pada suhu 500°C selama 4 jam disertai dengan pengaliran gas nitrogen;

b) Ditimbang sampel zeolit hasil isolasi masing-masing 15 garam, ditambahkan H2SO4 0,2 N sebanyak 120 ml. Campuran diaduk dengan Magnetic Stirer selama 60 menit kemudian dibilas dengan aquades sampai pH netral dan dilanjutkan dengan kalsinasi dalam furnace pada suhu 500°C selama 4 jam yang disertai dengan pengaliran gas nitrogen.

c) Ditimbang sampel zeolit hasil isolasi masing-masing 15 garam, ditambah NaOH 0,5 N sampai 30 ml. Campuran diaduk dengan Magnetic Stirer selama 180 menit, dibilas dengan aquades sampai pH netral dilanjutkan dengan kalsinasi dalam furnace pada suhu 500°C selama 4 jam disertai dengan pengaliran gas nitrogen.

Zeolit yang sudah dipreparasi dan diaktivasi kemudian dikarakterisasi. Karakteristik yang dianalisa antara lain 1) Luas area spesifik dianalisa dengan gas

sorption analizer NOVA 1000; 2) Analisa ikatan antara unsur-unsur penyusun

matriks dengan FTIR (Fourier transform infrared spectroscopy).

Proses Pencampuran Slow Release Fertilizer (SRF) a) Pencampuran padat-padat: Proses

pencampuran padat-padat dilakukan dengan cara urea dihaluskan kemudian dicampur dengan zeolit sampai homogen dengan perbandingan urea/zeolit 1:1; 1:2, dan 1:3 dengan disertai pemanasan sampai urea meleleh dan teradsorpsi dalam matriks zeolit.

b) Pencampuran padat-cair: Proses pencampuran padat-cair dilakukan dengan cara 10 gram urea dilarutkan dalam 100 ml aquades sehingga diperoleh larutan urea 10%, larutan ini kemudian di elusikan dalam 10 gram zeolit. Zeolit ini kemudian dipanaskan dalam oven pada temperatur ±100°C untuk menghilangkan kandungan airnya.

Proses Adsorpsi dan Desorpsi: a) Analisa daya adsorpsi dari zeolit terhadap urea dengan spektrofotometer UV-Vis :Uji daya adsorpsi dilakukan dengan mengelusikan larutan urea dengan konsentrasi 1% ke dalam 2 gram zeolit

yang sudah diaktivasi, daya adsorpsi zeolit dianalisa dari massa urea yang teradsorpsi. Massa urea yang teradsorpsi ini dihitung dari pengurangan konsentrasi urea setelah dielusikan pada sampel zeolit. Kadar urea dalam sample diukur secara spektrofotometri. (Bojic,2008); b) Analisa profil desorpsi urea dari SRF dengan spektrofotometer UV-Vis: Profil desorpsi dari SRF dianalisa dengan mengukur prosentase massa urea yang terdesorpsi dari SRF pada periode waktu tertentu. Sebanyak 3 gram SRF dielusi dengan eluen aquades, kemudian diukur kadar urea yang terdesorpsi tiap periode waktu tertentu secara spektrofotometri. (Bojic,2008)/ Variabel Penelitian: 1)Variabel Tetap: a) bahan baku: Urea; b) Jenis matriks: Zeolit alam dari Malang 2) Variabel Berubah: a) Ukuran Partikel:50, 100, dan 150 mesh; b) Perbandingan urea-zeolit : 1:1, 1:2 dan 1:3 3) Variabel Respon: a) Karakteristik matriks yang meliputi luas permukaan matriks; b) daya adsorpsi matriks zeolit; c) profil release SRF.

Data yang didapatkan berupa: 1) Luas area dan daya adsorpsi zeolit alam dari Malang; 2) Data hasil FT-IR; 3) Profil adsorpsi dan desorpsi urea dari matriks zeolit alam dari Malang; 4) Perbandingan zeolit alam-urea untuk produksi SRF.

Kualitas zeolit sebagai matriks SRF diukur dengan analisa karakteristiknya yang meliputi analisa luas area spesifik, daya adsorpsi dan profil releasenya terhadap urea. Luas area spesifik dianalisa dengan gas sorption analizer NOVA 1000, Analisa ikatan antara unsur-unsur penyusun matriks dengan FTIR (Fourier transform infrared spectroscopy), Analisa daya adsorpsi zeolit terhadap urea dengan spektrofotometer UV-Vis dan Analisa profil desorpsi urea dari matriks zeolit dengan spektrofotometer UV-Vis.

Luas area spesifik zeolit alam dari Malang pada ukuran partikel 150 mesh tanpa aktivasi, aktivasi fisika, aktivasi asam, dan aktivasi basa adalah 30.9636, 34.4960, 25.3959, 27.0741m2/g. Aktivasi kimia yang dilanjutkan dengan kalsinasi pada 500°C selama 4 jam memberikan luas area spesifik 32,2064m2/g untuk aktivasi asam dan 39,4962m2/g untuk aktivasi basa.

Pada ukuran partikel 50 mesh dalam waktu elusi 70 menit didapatkan daya adsorpsi zeolit alam Malang tanpa aktivasi, aktivasi fisika, aktivasi asam dan aktivasi basa adalah 0.3141, 0.4667, 0.2055, 0.2584 gurea/gzeolit. Prosentase urea yang terdesorpsi dari SRF tanpa aktivasi, aktivasi fisika, aktivasi asam dan aktivasi basa adalah 38.69, 32.59, 38.37, dan 39.15%. Perbedaan komposisi urea-zeolit 1:1, 1:2, 1:3 tidak memberikan perbedaan yang signifikan


pada prosentase desorpsi urea yaitu 32.59, 32.19, dan 31,81%. Metode pencampuran padat-padat memberikan prosentase desorpsi sebesar 32,59%, sedangkan pada metode pencampuran padat-cair sebesar 32,52%. Dan Pada ukuran partikel matriks zeolit 50, 100, 150 mesh urea yang terdesorpsi sebesar 32.59, 12.78, dan 11.30%.

HASIL DAN PEMBAHASAN Zeolit alam Malang yang semula memiliki warna hijau muda, setelah dihaluskan sampai dengan ukuran partikel 50, 100, dan 150 mesh, diayak dan diaktivasi baik secara fisika maupun secara kimia dengan asam atau basa menunjukkan terjadinya perubahan warna menjadi coklat muda.

Untuk optimalisasi impregnasi urea dalam matriks zeolit, proses pencampuran ini dilakukan dengan cara urea dihaluskan kemudian dicampur zeolit sampai homogen dengan disertai pemanasan sampai urea meleleh dan teradsorpsi dalam matriks. Hal ini bertujuan untuk menhindari terjadinya dekomposisi dan penguapan dari urea.

Analisa FT-IR dilakukan untuk mengetahui terbentuk atau tidaknya ikatan baru dalam SRF. Terbentuknya puncak serapan baru menandakan terjadinya adsorpsi kimia, sebaliknya jika tidak ada puncak baru diperkirakan bahwa adsorpsi yang terjadi adalah adsoprsi secara fisika.

Hasil analisa FT-IR ditampilkan pada Gambar 1, berikut ini:

Sumber: (Hanif, 2009)

Gambar 1 Spectrogram FT-IR dari Zeolit Alam Malang dengan Ukuran Partikel 150mesh yang

Diaktivasi Secara Fisika Sebelum Dicampur dengan Urea

Gambar 1 menunjukkan serapan dari zeolit alam dari Malang sebelum diimpregnasi urea, getaran-getaran Si-O-Si memberikan serapan pada panjang gelombang 1110-1000cm-1 (9,01–10,00µm), Si-OH memberikan serapan pada 910-830cm-1 (11,00–12,05µm) dan daerah 3700-3200cm-1 (2,70–3,12µm) mirip serapan alkohol. (Silverstein et al, 1991). Sedang Spectrogram FT-IR kondisi lain tidak ditunjukkan karena mengandung kemiripan tampilan gambar grafik seperti di atas (terdapat delapan gambar). Analisa luas area dan volume pori dari matriks zeolit alam dari Malang dengan ukuran partikel 150mesh dengan variasi perlakuan ditunjukkan oleh Tabel 1 berikut:

Tabel 1 Luas area dan Volume Pori Zeolit Alam dari Malang dengan Ukuran Partikel 150mesh

No. Jenis Perlakuan Luas Area (m2/g) Volume Pori (cc/g)

1 Aktivasi Fisika 34,4960 0,0133

2 Aktivasi Basa (250 oC) 27,0741 0,0090

3 Aktivasi Asam (250 oC) 25,3959 0,0060

4 Aktivasi Basa (500 oC) 39,4962 0,0221

5 Aktivasi Asam (500 oC) 32,2064 0,0095 6 Tanpa Aktivasi 30,9636 0,0087


Dari Tabel 1 dapat diketahui bahwa aktivasi fisika dengan pemanasan pada 250°C selama 3 jam memberikan luas area lebih besar dibandingkan dengan aktivasi kimia yang dilanjutkan dengan pemanasan 250°C selama 3 jam. Aktivasi fisika dapat meningkatkan luas area sebesar 3,5324m2/g, sementara itu aktivasi kimia dengan asam mengurangi luas area spesifik zeolit sebesar 5,5677m2/g, dan aktivasi basa juga mengurangi luas area spesifik sebesar

3,8895m2/g. Aktivasi asam yang dilanjutkan dengan kalsinasi pada 500°C selama 4 jam meningkatkan luas area spesifik sebesar 1,2428 m2/g, dan aktivasi basa yang dilanjutkan dengan kalsinasi pada 500°C selama 4 jam meningkatkan luas area spesifik sebesar 8,5326 m2/g.

Aktivasi basa dilakukan dengan tujuan melarutkan pengotor yang bersifat asam misalnya kandungan asam organik yang ada


dalam zeolit alam. Sedangkan aktivasi asam untuk melarutkan logam-logam bebas dalam zeolit. Dengan aktivasi ini diharapkan luas area spesifik dari zeolit alam dapat meningkat, namun hasil analisa BET pada Tabel 1 menunjukkan terjadinya penurunan luas area dari zeolit alam. Hasil analisa dengan FT-IR menunjukkan bahwa penurunan luas area ini terjadi karena terbentuknya ikatan antara NaOH atau H2SO4 dengan muatan ion dari zeolit. Terbentuknya ikatan ini selain menurunkan luas area zeolit alam dari Malang juga mengurangi daya adsorpsinya terhadap urea, seperti pada tabel 2 berikut:

Tabel 2 Daya adsorpsi urea pada tiap 1 gram zeolit alam dari Malang dengan ukuran partikel

150 mesh (Sumber: (Hanif, 2009))

No. Jenis Perlakuan Massa Urea

Terserap (mg)

1 Aktivasi Fisika (250oC) 466,73 2 Aktivasi Basa (250oC) 258,37 3 Aktivasi Asam (250oC) 205,51 4 Aktivasi Fisika (500oC) 540,28 5 Aktivasi Basa (500oC) 502,18 6 Aktivasi Asam (500oC) 360,79 7 Tanpa Aktivasi 314,14

Dari Tabel 2 dapat diketahui bahwa aktivasi dengan pemanasan pada 500°C selama 4 jam

memberikan peningkatan daya adsorpsi yang lebih besar dibandingkan dengan aktivasi dilanjutkan dengan pemanasan 250°C selama 3 jam. Metode pencampuran urea zeolit padat-padat dan padat-cair memberikan profil release urea yang berbeda seperti ditunjukkan oleh Gambar 2 berikut:

0

100

200

300

400

500

600

0-10 10-20 20-30 30-40 40-50 50-60 60-70

Waktu Desorpsi (menit)

Mas

sa u

rea

(mg)

Solid-silid mixing

Solid-Liquid mixing


Gambar 2 Profil Desorpsi Urea dari Zeolit Alam Malang dengan Ukuran Partikel 50, dengan

Perbedaan Metode Pencampuran

Walaupun profil desorpsi dari dua metode pencampuran ini memiliki profil yang berbeda, namun dalam waktu 70 menit prosentase urea yang terdesorpsi hampir sama seperti yang ditunjukkan oleh Tabel 3 berikut ini:

Tabel 3 Prosentase Urea yang Terdesorpsi dari Matriks Zeolit dengan Ukuran Partikel 50mesh pada Perbedaan Metode Pencampuran

No. Metode pencampuran

Waktu Desorpsi(menit)

Massa Urea dalam Matriks (g)

Massa Urea Terdesorpsi (g)

Prosentase Urea Terdesorpsi

1 Padat-padat 70 1,50 0,4888 32,59 2 Padat-cair 70 1,47 0,4791 32,52

Sumber: (Hanif, 2009) Analisis keterkaitan SRF dengan SNI Dari Senarai (Katalog) Standar Nasional Indonesia tahun 2009, dijumpai SNI tentang

pupuk sebagaimana terdapat dalam Tabel 4 di bawah ini.

Tabel 4 SNI tentang Pupuk

No ICS No. SNI Judul SNI English 65.080 Pupuk Fertilizer


02-0086-2005

Pupuk tripel superfosfat Triple superphosphate fertilizer

02-1760-2005 Pupuk amonium sulfat Ammonium sulphate fertilizer

02-2581-2005 Pupuk amonium klorida Ammonium chloride fertilizer

02-2800-2005

Pupuk tripel superfosfat plus-Zn Triple superphosphate plus-Zn fertilizer

02-2801-1998 Pupuk urea Urea fertilizer

02-2803-2000 Pupuk NPK padat Sold nitrogen phosphor potassium fertilizer

02-2804-2005

Pupuk dolomit Dolomite fertilizer

02-2805-2005

Pupuk kalium klorida Potassium chloride fertilizer

02-2806-1992

Pupuk kalsium nitrat Calsium nitrate fertilizer

02-2807-1992

Pupuk kiseret Kiseret fertilizer

02-2808-1992

Pupuk kalium nitrat Potassium nitrate fertilizer

02-2809-2005

Pupuk kalium sulfat Potassium sulphate fertilizer

02-2810-2005 Pupuk monoamonium fosfat Monoammonium phosphate fertilizer

02-2811-2005

Pupuk urea amonium fosfat Ammonium phosphate urea fertilizer

02-2857-1992

Pupuk-pupuk superfosfat tunggal dan rangkap. Mutu dan cara uji

Single and double superphosphate fertilizer.Specification and test methods

02-2858-2005

Pupuk diamonium fosfat Diammonium phosphate fertilizer

02-2859-1992 Hormon tanaman 2,4 D teknis (asam 2,4 diklorofenoksi asetat)

2,4 dichlorophenoxide acetic acid for plant hormone

Dari ketujuh belas SNI tentang Pupuk di atas, yang terkait dengan SRF terdapat dua SNI tentang urea, yaitu:

No ICS No. SNI Judul SNI English Pupuk Fertilizer

02-2801-1998 Pupuk urea Urea fertilizer 65.080

02-2811-2005 Pupuk urea amonium fosfat Ammonium phosphate urea fertilizer

Dalam kedua Standar Nasional Indonesia

tentang urea ini dari pengecekan isi/bedah dokumen SNI dimaksud ternyata belum termasuk lingkup Slow Release Fertilizer (SRF), sehingga di masa depan perlu dipertimbangkan untuk dirumuskan SNI tentang SRF, yang berdasarkan Memento Panitia Teknis Perumusan Standar, adalah melalui Panitia Teknis 65-06: Produk Kimia dan Produk Agrokimia yang mempunyai lingkup ICS (International Classification for Standard) nomor 65.080 adalah Fertilizer, yang mempunyai

keterkaitan dengan Panitia Teknis Internasional: the International Organization for Standardisation/Technical Committee ISO/TC 134, Fertilizer and soil conditioners, dengan ruang lingkup pupuk dan soil conditioner, bahan yang dimaksudkan untuk meningkatkan nutrisi dan sifat tanah/lahan. STATUS PENELITIAN PUPUK SRF SAMPAI

SEKARANG


• Pupuk yang telah dibuat dan diuji di berbagai

tempat adalah pupuk yang dapat menghasilkan efisiensi penggunaan pupuk urea sampai dengan 20% s/d 30%.

• Bahan baku pengganti urea adalah berbahan baku lokal demikian juga dengan teknologi yang digunakan sangat sederhana dan dapat diproduksi skala UKM maupun industri besar.

• Pupuk tunggal SRF N dan Pupuk Majemuk SRF NPK telah dilakukan uji untuk tanaman padi dan sekarang menunggu langkah selanjutnya.

• Pupuk majemuk SRF NPK, SRF NPK plus Mikoriza dan SRF NPK plus Trichoderma telah dilakukan uji kinerja pada tanaman jagung.

• Status sekarang adalah rekomendasi dari Departemen Pertanian.

KESIMPULAN DAN SARAN 7.1 Kesimpulan 1. Jenis pupuk urea yang ada di pasaran saat

ini adalah dalam bentuk butiran (prill dan granul), bentuk pupuk urea seperti ini didalam aplikasinya menimbulkan masalah inefisiensi karena memiliki kelarutan dalam air yang sangat tinggi, sehingga pada kondisi tertentu akan terjadi kehilangan urea melalui beberapa cara antara lain disebabkan oleh run off, pencucian (leaching), dan penguapan.

2. Untuk mengatasi permasalahan terjadinya kehilangan urea yang cukup besar, maka kelarutan urea dalam air harus diperkecil atau dikendalikan pelepasannya sesuai kebutuhan tanaman selama proses pertumbuhannya. Upaya pengendalian pelepasan urea secara perlahan ini dikenal dengan Controlled Release Fertilizer atau Slow Release Fertilizer (SRF),

3. Usaha yang dilakukan umumnya dengan mengurangi kelarutan dari pupuk nitrogen itu sendiri. Beberapa cara yang telah dilakukan adalah : • Memperkeras butiran • Memperbesar butiran • Memperkeras dan memperbesar butiran sekaligus • Menyelaputi (melapisi) butiran dengan senyawa lain

4. Berdasarkan hasil penelitian, bahwa proses blending antara zeolit dan pupuk urea dapat meningkatkan efisiensi penggunaan pupuk,

karena unsur nitrogen dalam urea diikat dan bereaksi pada seluruh permukaan zeolit yang luasnya mencapai 20 m2/g.

5. Zeolit alam adalah merupakan salah satu mineral yang banyak terdapat di Indonesia. Zeolit mempunyai sifat-sifat : higroskopis, luas permukaan yang tinggi, KTK dan daya adsorpsi-desorpsi.

6. Zeolit adalah mineral kristalin bersusunan dasar silika alumunium terhidrasi dengan kation basa yang dapat dipertukarkan dan mempunyai struktur tiga dimensi kristal yang tidak terbatas. Komposisi kimia kelompok zeolit dirumuskan dalam bentuk rumus umum yaitu (Mx+,My2+)(Al(x+2y)Sin.(n+2y)O2n). mH2O dengan M+ dan M2+ masing-masing adalah kation monovalen dan divalen. (Mumpton,1993)

. 7.2 Saran 1. Perlu peremajaan pabrik pupuk untuk

mengantisipasi gangguan teknis tiba-tiba yang dapat menyebabkan tidak berjalannya pasokan pupuk nasional sebagaimana mestinya.

2. Perlu dijadikan kebijakan nasional penggunaan pupuk urea SRF.

3. Perlu dirumuskan Standar Nasional Indonesia (SNI) tentang Pupuk berpelepasan lambat/Slow Release Fertilizer, beserta lembaga penilaian kesesuaiannya dan regulasi teknis terkait.

4. Perlu studi kelayakan / pembangunan pabrik pupuk SRF.

DAFTAR PUSTAKA

1. Amri, A. Suprapto, Fahrurozi, M. 2004.

Kesetimbangan Adsorpsi Optimal Campuran Biner Cd(II) dan Cr(III) dengan Zeolit Alam Terimpregnasi 2-merkaptobenzotiazol, Jurnal Natur Indonesia Vol 6, No. 2, hal 111-117

2. Bansiwal, A.K. Rayalu, S.S. Labhasetwar, N.K. Juwarkar, A.A. Devotta, S. 2006. Surfactant-Modified as a Slow Release Fertilizer for Phosphorus, Jurnal Agric. Food Chem, Vol 54, hal 4773-4779

3. Bekkum, H.V. 1991. Introduction to Zeolite Science and Practice, Vol 58., ELSEVIER., Amsterdam, hal 242-283

4. Bojic,J. Radovanovic,B. Dimitrijevic,J. 2008. Spectrophotometric Determination of Urea in Dermatologic Formulation and cosmetics,


The Japan Society for Analytical Chemistry, Vol 24, hal 769-774

5. Dyer A. 1988. An Introduction to Zeolite Molecular Sieves, John Wiley & Sons, New York

6. Fogler, Scott H. 1991. Element of Chemical Reaction Engineering, University of Machigan, USA

7. Hidayat, A.S, Paliling,L. 2005. Zeolit Alam Asal Mula, Karakteristik dan Penerapannya, P3TIP-BPPT, Jakarta, hal 1-124

8. Levenspile, O. 1999. Chemical Reaction Engineering, edisi ketiga, John Wiley and Sons, New York

9. Lowell, S dan J E Shield. 1984. Powder Surface Area and Porosity, edisi kedua, Chapman and Hall, London

10. Mumpon, F.A. 1993. Mineralogy and Geology of Natural Zeolites, International Committee on Natural Zeolites, New York

11. Rosita, Erawati, Moegihardjo. 2004. Pengaruh Perbedaan Metode Aktivasi Terhadap Aktivitas Zeolit Sebagai Adsorben, Majalah Farmasi Universitas Airlangga, Surabaya, Vol 4 No.1, hal 20-22

12. Setyawan, D. dan Handoko, P. 2002. Preparasi Katalis Cr/Zeolit Melalui Modifikasi Zeolit Alam, Jurnal Ilmu Dasar Universitas Jember, Jember,Vol 3 No.1, Hal: 15-23

13. Silverstein, R.M., Bassler, G.C., Morrill, T.C. 1991. Spectrometric Identification of Organic Compounds, fifth edition, John Willey & Sons, Inc., New York

14. Smith,J.M. 1981. Chemical Engineering Kinetics, edisi ke-3, Kosaido Printing Co LTD, Tokyo, Hal 298-358

15. Tim Peneliti BPPT. 2005. Pengembangan dan Penerapan Teknologi Produksi Zeolit Slow Release Fertilizer, P3TIP-BPPT, Jakarta, Hal 4-38

16. Hanif Yuliani. 2009. Preparasi dan Karakterisasi Matriks Slow-Release Fertilizer (SRF) dari Bahan Baku Zeolit Alam, Tesis, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh November

BIODATA

Prihadi Waluyo Penulis dilahirkan di Pare-Pare pada tanggal 11 Desember 1951. Penulis menamatkan pendidikan S1 di Teknik Industri, ITB pada tahun 1977. Pada tahun 1992, penulis melanjutkan pendidikan

master di bidang Manajemen, Bisnis dan Administrasi Teknologi, ITB. Saat ini penulis menjabat sebagai peneliti madya di BPPT

11209143152_3

Documents