BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DESKRIPSI PROSES

BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DESKRIPSI PROSES

2.1 Bahan Organik Bahan organik merupakan bahan-bahan yang dapat diperbaharui, didaur ulang, dirombak oleh bakteri-bakteri tanah menjadi unsur yang dapat digunakan oleh tanaman tanpa mencemari tanah dan air. Bahan organik tanah merupakan penimbunan dari sisa-sisa tanaman dan binatang yang sebagian telah mengalami pelapukan dan pembentukan kembali. Bahan organik demikian berada dalam pelapukan aktif dan menjadi mangsa serangan jasad mikro. Sebagai akibatnya bahan tersebut berubah terus dan tidak mantap sehingga harus selalu diperbaharui melalui penambahan sisa-sisa tanaman atau binatang. Bahan organik yang ditambahkan ke dalam tanah, biasanya berupa pupuk. Pupuk merupakan bahan baik alami maupun buatan yang ditambahkan pada tanah supaya kesuburan tanah dapat meningkat (www.kmit.faperta.ugm.ac.id/artikel.html).

2.2 Klasifikasi Pupuk Pupuk dapat dibedakan berdasarkan bahan asal, senyawa, fasa, cara penggunaan, reaksi fisiologi, jumlah dan macam hara yang dikandungnya. A. Berdasarkan asalnya dibedakan : 1. Pupuk alam ialah pupuk yang terdapat di alam atau dibuat dengan bahan alam tanpa proses yang berarti. Misalnya: pupuk kompos, pupuk kandang, guano, pupuk hijau dan pupuk batuan P. 2. Pupuk buatan ialah pupuk yang dibuat oleh pabrik. Misalnya: TSP, urea, rustika dan nitrophoska. Pupuk ini dibuat oleh pabrik dengan mengubah sumber daya alam melalui proses fisika dan/atau kimia. B. Berdasarkan senyawanya dibedakan : 1. Pupuk organik ialah pupuk yang berupa senyawa organik. Kebanyakan pupuk alam tergolong pupuk organik: pupuk kandang, kompos, guano. Pupuk alam yang tidak termasuk pupuk organik misalnya rock phosphat, umumnya berasal dari batuan sejenis apatit [Ca3(PO4)2].

II-1 Universitas Sumatera Utara

II-2

2. Pupuk anorganik atau mineral merupakan pupuk dari senyawa anorganik. Hampir semua pupuk buatan tergolong pupuk anorganik. C. Berdasarkan fasa-nya dibedakan : 1. Padat. Pupuk padat umumnya mempunyai kelarutan yang beragam mulai yang mudah larut dalam air sampai yang sukar larut. 2. Pupuk cair. Pupuk ini berupa cairan, cara penggunaannya dilarutkan dulu dengan air, Umumnya pupuk ini disemprotkan ke daun. Karena mengandung banyak hara, baik makro maupun mikro, harganya relatif mahal. Pupuk amoniak cair merupakan pupuk cair yang kadar N nya sangat tinggi sekitar 83%, penggunaannya dapat diinjeksikan lewat tanah.

D. Berdasarkan cara penggunaannya dibedakan: 1. Pupuk daun ialah pupuk yang cara pemupukan dilarutkan dalam air dan disemprotkan pada permukaan daun. 2. Pupuk akar atau pupuk tanah ialah pupuk yang diberikan ke dalam tanah disekitar akar agar diserap oleh akar tanaman.

E. Berdasarkan reaksi fisiologisnya dibedakan: 1. Pupuk yang mempunyai reaksi fisiologis masam artinya bila pupuk tersebut diberikan ke dalam tanah ada kecenderungan tanah menjadi lebih masam (pH menjadi lebih rendah). Misalnya: Za dan Urea. 2. Pupuk yang mempunyai reaksi fisiologis basis ialah pupuk yang bila diberikan ke dalam tanah menyebabkan pH tanah cenderung naik misalnya: pupuk chili salpeter, calnitro, kalsium sianida.

F. Berdasarkan jumlah hara yang dikandungnya dibedakan: 1. Pupuk yang hanya mengandung satu hara tanaman saja. Misalnya: urea hanya mengandung hara N, TSP hanya dipentingkan P saja (meskipun juga mengandung Ca). 2. Pupuk majemuk ialah pupuk yang mengandung dua atau lebih dua hara tanaman. Contoh: NPK, amophoska, dan nitrophoska.

Universitas Sumatera Utara

II-3

G. Berdasarkan macam hara tanaman dibedakan: 1. Pupuk makro ialah pupuk yang mengandung hanya hara makro saja: NPK, dan nitrophoska. 2. Pupuk mikro ialah pupuk yang hanya mengandung hara mikro saja misalnya: mikrovet, mikroplek, metalik. 3. Campuran makro dan mikro misalnya pupuk gandasil, bayfolan, rustika. Sering juga ke dalam pupuk campur makro dan mikro ditambahkan juga zat pengatur tumbuh (hormon tumbuh) (www.nasih.staff.ugm.ac.id). 2.3 Pupuk Guano Kotoran kelelawar yang sering disebut guano, ternyata menyimpan potensi besar sebagai pupuk organik. Salah satu penelitian yang mampu membuktikan kegunaan guano sebagai bahan dasar pupuk organik adalah penelitian Universitas Cornell di New York-Amerika Serikat. Perbandingan nutrient pada beberapa hewan dapat dilihat tabel 2.1 dibawah ini. Tabel 2.1 Perbandingan nutrien feses pada beberapa hewan : Jenis hewan

Nitrogen

P (P2O5)

K (K2O)

Ayam

3.6

1.3

1.3

Sapi potong

2.0

0.65

1.6

Sapi perah

3.3

0.35

2.0

Bebek

2.6

0.8

0.5

Kambing

4.0

0.61

2.8

Guano kelelawar

5.7

8.6

2.0

Kuda

2.5

0.25

0.8

Manusia

2

1

0.2

Babi

2.8

1

1.2

Burung merpati

6.5

2.4

2.5

Kelinci

4.8

2.8

1.2

Domba

3.5

0.55

1

Kalkun

5

0.6

0.8

Sumber : http.www.css. Cornell, educ. Fertilizer analisis.pdf. Dari tabel 2.1 diatas tersebut dapat dilihat bahwa guano memiliki tingkat nitrogen terbesar setelah kotoran merpati. Namun, menduduki urutan pertama dalam

Universitas Sumatera Utara

II-4

bagian kadar unsur fosfat dan menduduki urutan ketiga terbesar bersama kotoran sapi perah dalam kadar kalium. Dari keterangan tersebut guano kelelawar mengandung paling banyak fosfat. Fosfat merupakan bahan utama penyusun pupuk selain nitrogen dan Potasium. Guano juga mengandung unsur mikro seperti magnesium oksida (MgO) dan kalsium oksida (CaO) yang dibutuhkan tanaman. Tidak seperti pupuk kimia buatan, guano tidak mengandung zat pengisi. Guano tertahan lebih lama dalam jaringan tanah, meningkatkan produktivitas tanah dan menyediakan makanan bagi tanaman lebih lama dari pada pupuk kimia buatan. 2.3.1 Pembagian Pupuk Guano Pembagian pupuk guano dapat dibedakan atas sifat kelarutannya dalam air dan asam sitrat serta berdasarkan umur endapan guano. A. Menurut sifat kelarutannya dalam air dan asam sitrat, guano digolongkan atas 2 golongan, yaitu : 1. Guano Non Available Phospate, dimana posfat merupakan senyawa yang tidak larut dalam air maupun dalam asam sitrat 2. Guano Available Phospate, dimana posfat merupakan senyawa yang larut dalam air ataupun asam sitrat. B. Berdasarkan umur endapan guano dapat dibagi tiga jenis, yaitu : 1. Endapan guano baru, banyak mengandung senyawa organik berupa butiran berwarna hitam 2. Endapan

guano

sedang,

endapan

yang

sedang

mengalami

proses

demineralisasi, berupa butiran berwarna kuning kehitaman atau coklat 3. Endapan guano tua, endapan yang sudah mengalami proses demineralisasi, kadar posfatnya relatip lebih tinggi, berupa gumpalan yang kekerasannya bervariasi dari 2 sampai 4 menurut skala Mohs, berwarna kuning atau putih (Sianturi,dkk.1977). 2.3.2 Sumber Penghasil Pupuk Guano Gua merupakan salah satu habitat tempat tinggal sebagian besar jenis kelelawar. Indonesia sangat kaya akan gua, di Jawa dan Bali terdapat sekitar 1000 buah, dan 200 buah diantaranya telah dipetakan. Misalnya di Daerah Pamarican dan

Universitas Sumatera Utara

II-5

Padaherang, Kabupaten Ciamis, Jawa Barat, endapan posfat yang ditemukan termasuk ke dalam endapan posfat guano. Potensi endapan posfat guano di daerah Padaherang belum bisa diperhitungkan secara matematis karena sebarannya yang tidak merata dan kurangnya data tentang bentuk endapannya. Diperkirakan cadangan fosfat guano di daerah ini kurang lebih 35.000 ton. Sedangkan potensi endapan guano di daerah Pamarican dapat diperhitungkan secara matematis. Metode yang digunakan yakni Metode Penampang (Cross Section). Cadangan endapan posfat guano di lokasi Goa Bandung; berdasarkan data eksplorasi sebesar 25.186,901 ton, Sedangkan berdasarkan data realisasi penambangan sebesar 20.423,979 ton (www.mining.lib.itb.ac.id) Di daerah Sumatera Utara ada beberapa gua yang memiliki potensi sebagai deposit guano. Pada tabel 2.2 dibawah ini menunjukkan beberapa gua yang ada di Sumatera Utara yang memiliki potensi guano beserta posisi keberadaannya. Tabel 2.2 Beberapa gua di Sumatera Utara No

1

2

Lokasi

Tapanuli Utara

Tapanuli Selatan

Nama Gua

Posisi

Liang Pangarambang

99o 21’ BT, 2o 5’ LU

Liang Simarogung

99o 19’ BT, 2o 2’ LU

Liang Panggabe

99o 20’ BT, 2o 2’ LU

Liang Nigurit

99o 20’ BT, 2o 5’ LU

Liang Sipege

99o 5’ BT, 2o 19’ LU

Liang Ompu Sosuharan

99o 39’ BT, 2o 12’ LU

Liang Abuan

99o 28’ BT, 1o 19’ LU

Liang Siarsik – arsik

99o 27’ BT, 1o 7’ LU

Liang Manguap

99o 49’ BT, 1o 1’ LU

Liang Dahar Liang Telpus 3

Tanah Karo

98o 16’ BT, 3o 7’ LU

Liang Katimpines Liang Dokar

98o 15’ BT, 3o 1’ LU

Liang Kutabatu 4

Labuhan Batu

Pulodogom

-

6 Buah gua lainnya

-

( Sumber : Sianturi,dkk.1977)

Universitas Sumatera Utara

II-6

Berdasarkan survey yang dilakukan oleh Sianturi, dkk pada tahun 1977, perkiraan besarnya deposit guano yang terdapat didalam gua – gua yang ada di Sumatera Utara yakni sekitar 200.000 – 365.000 ton. Pada tabel 2.3 dibawah ini dapat dilihat perkiraan deposit guano di dalam gua – gua di Sumatera Utara. Tabel 2.3 Perkiraan Besarnya Deposit Guano di Sumatera Utara No Lokasi Deposit (ton) 1

Tapanuli Utara

45.000 – 65.000

2

Tapanuli Selatan

3

Tanah Karo

35.000 – 50.000

4

Daerah Lain

25.000 - 50.000

Total

255.000 – 365.000

150.000 – 200.000

(Sumber : Sianturi,dkk.1977) 2.3.3 Kandungan Utama dan Kandungan Tambahan Pupuk Guano 2.3.3.1 Kandungan Utama Pupuk Guano Adapun kandungan – kandungan utama dalam pupuk guano yaitu : 1. Posfat (P) Posfat merupakan bahan utama penyusun pupuk. Posfat berfungsi untuk merangsang

pertumbuhan

akar

dan

pembungaan

pada

tanaman

(www.tumoutou.net/702_05123/m_fatah.htm). Besarnya kandungan posfat guano (basis kering) dapat mencapai lebih dari 40 % dihitung sebagai P2O5 (Sianturi,dkk.1977). 2. Nitrogen (N) Kandungan nitrogen berfungsi untuk merangsang pertumbuhan tanaman yang cepat (www.tumoutou.net/702_05123/m_fatah.htm). Besarnya kandungan nitrogen dalam guano berkisar antara 0,10 – 2,0 % sebagai N dalam amonia dan nitrat (Sianturi,dkk.1977). 3. Kalium (K) Kalium

berfungsi

untuk

merangsang

kekuatan

batang

tanaman

(www.tumoutou.net/702_05123/m_fatah.htm). Besarnya kandungan kalium dalam guano berkisar 0,1 – 7,0 % sebagai K2O (Sianturi,dkk.1977).

Universitas Sumatera Utara

II-7

4. Kandungan Lainnya Adapun kandungan-kandungan lain yang terdapat dalam guano adalah kandungan air sekitar 8 - 19 %; kalsium oksida (CaO) sekitar 2,03 %; magnesium oksida (MgO) sekitar 0,5 % , pasir kuarsa 1 % dan kandungan lainnya (Sianturi,dkk.1977). 2.3.3.2 Kandungan Tambahan Pupuk Guano Bahan – bahan tambahan dalam proses pengolahan pada pembuatan pupuk guano adalah sebagai berikut : 1. Belerang (S) Kandungan sulfur (S) ditambahkan dalam bentuk unsur kedalam tanah yang berfungsi menyehatkan tanaman dan sebagian kecil diubah mikroba menjadi senyawa yang dapat diabsorbsi oleh tanaman (Sianturi,dkk.1977). Belerang sebagai unsur (S) ditambahkan dalam proses produksi sehingga kadar belerang dalam produk sebesar 2 %. Deposit belerang di Sumatera Utara dijumpai di Gunung Sorik Marapi, Namora I Langit dan Gunung Sibayak. Pada tabel 2.4 dibawah ini dapat dilihat besarnya deposit belerang di Sumatera Utara. Tabel 2.4 Deposit Belerang Di Sumatera Utara No

Tempat

Lokasi

Besar Deposit

1

Sorik Marapi

Tapanuli Selatan

220.000 ton

2

Namora I Langit

Tapanuli Utara

70.000 ton

3

Gunung Sibayak

Kab.Karo

(belum disurvey)

(Sumber : Sianturi,dkk.1977)

2. Ammonium Sulphate (ZA) Ammonium Sulphate (ZA) ditambahkan ke dalam pupuk guano untuk mencapai kandungan nitrogen yang diinginkan. Ammonium sulphate (ZA) dalam bentuk sebuk ditambahkan dalam proses produksi sebesar 0 – 24 %.

Universitas Sumatera Utara

II-8

3. Asam Sulfat (H2SO4) Asam sulfat ditambahkan kedalam guano untuk mengubah guano dari “non available phosphate” menjadi “guano available phosfate.” Asam sulfat (H2SO4) ditambahkan dalam proses produksi sebesar 0 – 50 %. 4. Amonia (NH3) Amonia (NH3) dibutuhkan untuk menetralisasikan kelebihan asam sulfat dalam proses. Hasil netralisasi adalah ammonium sulfat yang merupakan bagian daripada produk akhir. 2.3.4 Reaksi Kimia pada Pupuk Guano Reaksi – reaksi kimia yang terjadi pada saat mengubah pupuk guano menjadi pupuk superfosfat adalah sebagai berikut (Jacob,1953) : NH3 + H3PO4  NH4H2PO4 + panas ……………………………..……....(1) NH3 + CaH4(PO4)2  NH4H2PO4 + CaHPO4 + panas…………………….(2) 2NH3 + 2CaHPO4 + CaSO4  Ca3(PO4)2 + (NH4)2SO4………….………..(3) 2.3.5 Jenis – jenis Pupuk Guano Dipasaran Beberapa jenis guano yang dipasarkan dalam bentuk pupuk NPK dimana N sebagai N2, P sebagai P2O5 dan K sebagai K2O. Pada tabel 2.5 dibawah ini dapat dilihat beberapa jenis pupuk guano yang dipasarkan. Tabel 2.5 Jenis – jenis Guano yang dipasarkan No

Kadar %

Jenis Pupuk N

P2O5

K2O

1

Guano

9,8

38

14,3

2

Guano

5

20

7,5

3

Guano

5

10

7,5

Sumber : Kerjasama Ditjen Pertanian Tanaman Pangan dengan Asosiasi Produsen Pupuk Indonesia (APPI).2005

Universitas Sumatera Utara

II-9

Jenis pupuk guano yang direncanakan berbeda dari jenis guano yang telah ada dipasaran. Adapun jenis pupuk guano yang direncanakan mengandung komposisi unsur sebagai berikut : 

Kandungan Nitrogen (N) sebanyak 5 %,



Kandungan Posfat (sebagai P2O5) sebanyak 10 %,



Kandungan Kalium (sebagai K2O) sebanyak 3 % dan



Kandungan Sulfur (S) sebanyak 2 %.

2.4 Deskripsi Proses Adapun tahapan proses pengolahan pupuk guano adalah sebagai berikut : 2.4.1 Pengeringan dan Pemisahan Kotoran Bahan Baku Guano yang diperoleh dari penambangan di gua mempunyai bentuk batuan (guano phosphate rock) yang mengandung air dan kotoran berupa pasir (Sianturi,dkk.1977) sehingga diperlukan proses pengeringan. Pengeringan dilakukan di dalam truck drier (TD) dengan menggunakan bahan pengering udara panas yang bertemperatur 240 oC. Udara pengering ini dihasilkan oleh brander (BR) didalam satu unit hot chamber (HC). Agar pengeringan dapat berlangsung dengan lebih cepat, batuan guano ini lebih dahulu dipecah – pecahkan secara manual sehingga berukuran diameter 1,5 – 2 inchi. Kadar air dalam bahan baku keluar dari ruangan pengeringan sebesar 4 - 5 %. Untuk memisahkan kandungan pasir, bahan baku yang telah kering ini diangkut ke Penggiling roller mill (FR) dengan bucket elevator (BE). Pemisahan antara pasir dan bahan baku dilakukan berdasarkan perbedaan diameter yang dapat dihasilkan oleh operasi penggilingan pada roller mill (FR) dengan mengatur jarak antara roll penggiling sedemikian rupa sehingga praktis pasir – pasir tidak turut tergiling

Campuran tepung guano dan pasir yang keluar dari roller mill (FR)

kemudian diayak dengan vibrating screen (SS). Pada ayakan ini, pasir sebagai “oversize” terpisah dari tepung guano. Untuk memisahkan tepung yang lebih halus dengan yang masih kasar, dilakukan pemisahan pada air separator (AS-101). Tepung amonium sulfat yang dihasilkan oleh roller mill (FR-102) juga dimasukkan kedalam air separator (AS101) untuk mendapatkan pencampuran yang lebih homogen antara tepung halus

Universitas Sumatera Utara

II-10

guano dan tepung amonium sulfat. Campuran tepung yang lebih kasar digiling kembali pada roller mill (FR) dan di recycle ke air separator (AS). 2.4.2 Pencampuran dan Solidifikasi Senyawa posfat dalam tepung guano direaksikan dengan asam sulfat 98 % yang disediakan oleh dilution tank (DTT). Reaksi dekomposisi ini akan mengubah “non available posfat” menjadi “available phosfat”. Agar reaksi terjadi dengan lebih sempurna perlu diadakan pencampuran yang lebih homogen antara tepung dengan larutan sulfat pada screw mixer (SM). Screw mixer (SM) ini merupakan suatu talang terbuka yang dilapis dengan logam timbal dan sebagai pengaduk dipasang plat screw (screw – type mixer). Kedalam screw mixer (SM) ini juga ditambahkan tepung belerang Untuk menyempurnakan reaksi dekomposisi diatas hasil campuran berupa pulp keluar dari screw mixer (SM) dimasukkan kedalam tangki Den (Den). Reaksi tersebut berjalan dengan perlahan – lahan dan eksotermis. Selain konsentrasi reaktor, kesempurnaan reaksi sangat dipengaruhi oleh temperatur. Temperatur yang optimal adalah 110 oC (Sianturi,dkk.1977). Oleh karena itu perlu dilakukan pembuangan panas reaksi yang timbul sampai temperatur optimal tersebut tercapai. Tangki Den dapat berputar diatas roller dan dilengkapi dengan scrapper, sekat (partition) dan saluran pengeluaran (discharge tube). Kecepatan putar 1,5 – 2 rph. Hasil reaksi diatas berupa padatan (yang telah bercampur dengan senyawa N dan S) dan dikeluarkan dari Den dalam bentuk tepung. Penepungan ini dilakukan oleh scrapper yang berputar berlawanan dengan putaran Den. 2.4.3 Pembutiran dan Pengantongan Hasil dari Den dimasukkan ke granulator trommel (G) untuk dijadikan butiran. Pembutiran dilakukan dengan menyemprotkan air kedalam curahan tepung didalam granulator. Granulator trommel ini terdiri dari suatu drum vertikal yang membentuk sudut 15o dengan bidang horizontal dan berputar pada sumbunya oleh sebuah motor listrik. Mutu butiran yang terbentuk sangat ditentukan oleh kecepatan putar dari granulator 2 – 3 rpm.

Universitas Sumatera Utara

II-11

Butiran yang terbentuk akan berguling keluar dari granulator secara kontinu. Butiran ini ditampung oleh sebuah belt conveyor (BC) dan dibawa ke pengering rotary drier (RD). Media pengering yang digunakan adalah aliran udara panas secara counter current yang dihasilkan oleh hot chamber (HC). Temperatur rata – rata pengeringan adalah 100oC. Tepung halus yang terbawa oleh aliran udara pengering keluar dari rotary drier ditampung pada cyclone (FG) dan dikembalikan ke granulator trommel (G). Kadar air rata – rata keluar dari pengering adalah 1 %. Untuk mendapatkan ukuran butir yang agak homogen 5 – 10 mesh, butiran kering tersebut diayak pada trommel screen (TS) dan selanjutnya diangkut dengan bucket elevator ke bin untuk dibungkus atau dikantongkan. Pengantongan dilakukan secara manual dengan kapasitas tiap kantong 50 kg. Butiran yang lebih besar atau lebih kecil digiling kembali di roller mill (FR) dan dikembalikan ke granulator.

Universitas Sumatera Utara

II-12

2.5 Diagram Pembuatan Pupuk Guano

Guano To Air

Hot Chamber

Pengering

Feed Roller Mill

Brander

Sand Vibrating Screen

Pasir H2SO4 98 %

Amonium Sulfat (NH4)2SO4

Fine Roller Mill

Air Separator

Blower

Dilution Tank

H2O

H2SO4

Sulfur

Sulfur Roller Mill

Mixer 100 mesh

DEN

Sulfur Screen

Granulator

T = 110 OC

H2O Sprayed

Cyclone Rotary Drier

Purge Gas

Blower Product Roller Mill

Halus dan kasar

Trommel Screen

Bagging

Bags

Storage

Gambar 2.1 Diagram Blok Pembuatan Pupuk Guano

Universitas Sumatera Utara