25
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1
Karakteristik Bahan Organik Asal Hasil analisis pH, KTK, kadar air, padatan terlarut (TSS), C-organik, N-
total dan C/N pada bahan serasah pinus (SP), gambut kering (GK), gambut basah (GB), limbah cair kelapa sawit kolam satu (SLA) dan kolam dua (SLB) disajikan pada Tabel 6. Tabel 6. Karakteristik Beberapa Bahan Organik Asal Kadar KTK Air TSS C-org N-total C/N me/100g ---------------------%--------------------SP 5,3 58,4 126,5 34,1 1,3 24,9 GK 4,7 118,1 385,8 34,2 1,6 21,4 GB 5,7 109 740,9 38,9 1,9 19,9 SLA 4,3 61,0 0,2 tu ~ SLB 4,4 25,8 0,3 ~ tu Keterangan : - : tidak dilakukan pengukuran, tu : nilai tidak terukur, ~ : nilai tidak terdefinisikan. Bahan Baku
pH
Nilai pH tertinggi terdapat pada gambut basah, yaitu sebesar 5,7, sedangkan nilai pH terendah terdapat pada limbah cair kelapa sawit kolam fakultatif satu (SLA), yaitu sebesar 4,3. Nilai pH limbah cair kelapa sawit dipengaruhi oleh tingginya senyawa-senyawa organik bersifat asam yang terlarut (Ahmad et al., 2011). Kedua tanah gambut Rawa Pening memiliki pH yang lebih tinggi dibandingkan nilai pH tanah gambut di Indonesia pada umumnya yang memiliki pH<4 (Barchia, 2006). Perbedaan ini disebabkan bahan pembentuk gambut di Rawa Pening yang berasal dari vegetasi tumbuhan non-kayu seperti rumput-rumputan yang memiliki kandungan lignin rendah, sedangkan pada tanah gambut lainnya di Indonesia umumnya bahan pembentuknya adalah tumbuhan kayu yang memiliki kadar lignin tinggi. Hasil analisis menunjukkan serasah pinus memiliki nilai pH sebesar 5,3, nilai ini lebih tinggi dari nilai pH yang diukur pada penelitian Komaryati et al. (2002), yaitu sebesar 4,3. Perbedaan nilai ini dapat
26
disebabkan karena perbedaan komposisi bahan serasah pinus yang digunakan pada penelitian ini dengan penelitian yang dilakukan sebelumnya oleh Komaryati et al. (2002). Aktivitas pertukaran kation terjadi karena adanya muatan negatif yang menjerap kation dalam bentuk dapat dipertukarkan. Koloid organik dapat meningkatkan kapasitas tukar kation (KTK) tanah hingga 30 kali lebih besar dibandingkan koloid anorganik (Hanafiah, 2005). KTK terbesar terdapat pada gambut kering, yaitu sebesar 118,1 me/100 g, sedangkan nilai KTK gambut basah sebesar 109,0 me/100 g dan serasah pinus sebesar 58,4 me/100 g. Menurut Kussow (1971 dalam Barchia, 2006) nilai KTK pada tanah gambut dapat mencapai kisaran 100-300 me/100 gram, dengan demikian nilai KTK pada pengukuran ini masih termasuk dalam nilai KTK yang umum pada tanah gambut di Indonesia. Pada limbah cair kelapa sawit tidak dilakukan pengukuran KTK karena padatannya terlarut dalam cairan. Tingginya nilai KTK pada masingmasing bahan organik asal disebabkan karena permukaan bermuatan negatif (misel) pada koloid organik yang lebih luas dari koloid anorganik, sehingga interaksi pertukaran kation lebih tinggi (Hanafiah, 2005). Tingkat dekomposisi bahan organik dilihat berdasarkan nisbah karbon (C) dan nitrogen (N). Analisis C-organik dan N-total pada bahan organik padat dilakukan untuk mengetahui nisbah C/N. Nisbah C/N pada serasah pinus, gambut kering dan gambut basah berturut-turut adalah 24,9, 21,4, dan 19,9, sedangkan nisbah C/N pada bahan limbah cair kelapa sawit nilainya tidak dapat terdefinisikan karena N-totalnya yang sangat rendah (tidak dapat terukur). Nisbah C/N yang lebih kecil dari 20 menunjukkan terjadinya mineralisasi unsur N dan bahan organik tersebut mudah untuk dirombak, sedangkan nilai diantara 20–30 berarti proses dekomposisi dan mineralisasi berjalan seimbang (Hanafiah, 2005). Hal ini menunjukkan bahan gambut Rawa Pening lebih mudah terdekomposisi dibandingkan serasah pinus. Nilai nisbah C/N pada tanah gambut Rawa Pening lebih rendah dari gambut di Indonesia pada umumnya yang memiliki C/N pada kisaran 31-49 (Barchia, 2006), hal ini dapat disebabkan karena vegetasi non kayu yang merupakan bahan pembentuk gambut Rawa Pening memiliki kadar C dan N
27
tidak setinggi pada tanaman-tanaman kayu yang umumnya merupakan bahan penyusun gambut di Indonesia.
4.2
Gugus Fungsional Bahan Organik Metode Fourier Transform Infra Red (FTIR) Spectrophotometer
digunakan untuk mengidentifikasi kandungan gugus fungsional pada bahan organik asal. Hasil interpretasi FTIR pada Gambar 2 menunjukkan keragaman jenis gugus fungsional yang berbeda pada masing-masing bahan, sedangkan data spesifik jenis gugus fungsional beserta bilangan gelombang pada masing-masing bahan disajikan pada Lampiran 1.
Gambar 2. Keragaman Gugus Fungsional Pada Bahan Organik Keterangan : 1 : Serasah Pinus 2 : Gambut Basah 3 : Gambut Kering
4 : Limbah Cair Kolam Satu 5 : Limbah Cair Kolam Dua
Interperetasi FTIR terhadap gugus fungsional serasah pinus seperti yang terlihat pada Gambar 2 menunjukkan variasi gugus fungsional yang paling
28
sederhana dibandingkan dengan keempat bahan lainnya. Hal ini ditunjukkan dengan grafik yang relatif lebih landai dan memiliki sedikit lekukan, sedangkan variasi gugus fungsional yang paling kompleks ditemukan pada limbah cair kelapa sawit kolam dua dengan grafik yang memiliki banyak lekukan. Kurva interpretasi FTIR terhadap gugus fungsional masing-masing bahan organik terdapat pada Lampiran 2 hingga 6. Gugus fungsional yang ditemukan pada kelima jenis bahan di antaranya adalah gugus C-X, S=O, C-N, N-H, O-H, C-O, C=C dan C-H, sedangkan gugus fungsional yang identik pada bahan tertentu saja adalah gugus C=N (imines dan oximes) pada serasah pinus dan kedua jenis limbah cair kelapa sawit, gugus N-H (strecth) pada semua sampel kecuali limbah cair kelapa sawit kolam fakultatif dua, gugus O-H (alcohol-phenol free) pada serasah pinus, gambut kering dan limbah kelapa sawit kolam satu, gugus O-H (alcohol, phenol, H-bonded) pada semua bahan kecuali limbah cair kelapa sawit kolam dua, gugus C=O (amide) yang terdapat pada serasah pinus dan kedua jenis limbah cair kelapa sawit dan gugus C-H (aromatics) pada semua bahan kecuali gambut basah. Gugus fungsional yang hanya terdapat pada satu jenis bahan saja diantaranya adalah gugus X=C=Y pada serasah pinus, gugus C=O (aldehyde dan ester) dan gugus CH (alkenes, stretch) pada limbah cair kelapa sawit kolam satu. Gugus fungsional hidroksil (OH-) dan gugus karboksil (COO-) merupakan gugus fungsional penting yang terdapat pada semua jenis bahan organik. Kedua gugus ini merupakan penciri sifat hidrofilik yang menentukan kapasitas penyerapan air pada tanah gambut (Dikas, 2010). Menurut Kussow (1971 dalam Barchia, 2006) kedua gugus tersebut juga menentukan besarnya nilai kapasitas tukar kation (KTK) pada masing-masing bahan organik karena keberadaan muatan negatif bergantung pH pada keduanya, sehingga hal ini menjelaskan tingginya nilai KTK pada masing-masing bahan organik. Selain itu menurut Ismangil dan Hanudin (2005) gugus hidroksil (OH-) dan gugus karboksil (COO-) merupakan gugus yang berperan penting dalam pelapukan mineral melalui proses acidolysis dan complexolysis. Menurut Zech et al. (1997) kadar lignin menentukan pembentukan kedua gugus fungsional tersebut. Pada bahan yang memiliki kadar lignin tinggi seperti serasah pinus akan lebih banyak terbentuk
29
gugus fenol dan eter, sedangkan pada bahan yang mengandung selulosa akan terbentuk gugus karbonil dan senyawa-senyawa asetat sederhana (Wijaya et al., 2008).
4.3
Karakteristik Senyawa Organik Larut Air Senyawa organik larut air (SOLA) yang diperoleh dari bahan organik
setelah difiltrasi dengan membran berukuran 0,45 µm dianalisis beberapa parameternya seperti pH, daya hantar listrik (DHL) dan karbon organik terlarut (DOC). Karakteristik SOLA disajikan pada Tabel 7. Tabel 7. Nilai pH, DHL dan DOC pada SOLA DHL DOC (µS/cm) (mg/l)* SP 4,4 197,4 76,1 GB 6,9 41,6 4,1 GK 6,5 108,5 6,0 SLA 5,1 7160,0 158,3 SLB 6,5 6130,0 90,2 Keterangan : * : Telah memperhitungkan kadar air, SP : Serasah Pinus, GK : Gambut Kering, GB : Gambut Basah, SLA : Limbah Cair Kelapa Sawit Kolam Satu, SLB : Limbah Cair Kelapa Sawit Kolam Dua. Bahan Baku
pH
Nilai pH pada setiap SOLA menunjukkan peningkatan dibandingkan bahan organik asalnya, kecuali pada serasah pinus yang justru mengalami penurunan. Perubahan pH pada SOLA gambut basah, gambut kering dan limbah cair kelapa sawit kolam dua mendekati reaksi pH netral, yaitu nilai pH~7. Perubahan pH disebabkan karena terfiltrasinya senyawa-senyawa mengandung H+ yang berukuran kompleks dan meloloskan senyawa yang berukuran lebih sederhana pada saat filtrasi dengan membran berukuran 0,45 µm dilakukan, sehingga konsentrasi H+ pada SOLA hasil ekstraksi menurun. Electric Conductivity (EC) atau daya hantar listrik (DHL) merupakan parameter untuk mengukur akumulasi garam-garam atau konsentrasi ion terlarut (Ruliyani, 2011). Limbah cair kelapa sawit merupakan SOLA dengan nilai DHL tertinggi yaitu sebesar 6130,0 - 7160,0 µS/cm, lebih tinggi dari serasah pinus (197,4 µS/cm) dan gambut Rawa Pening (41,6 - 108,5 µS/cm). Nilai DHL
30
merupakan indikator salinitas yang menunjukkan besarnya kandungan elektrolit atau jumlah kation-kation di dalam SOLA. Menurut Turan (2008) SOLA yang memiliki nilai DHL diatas 2 mS/cm dapat dikatakan salin. Berdasarkan hasil analisis ini SOLA limbah cair kelapa sawit diketahui merupakan bahan yang salin akibat tingginya kation-kation yang terdapat di dalamnya. DOC merupakan fraksi senyawa karbon dari bahan organik yang dapat terlarut air. Nilai DOC tertinggi terdapat pada limbah cair kelapa sawit kolam fakultatif satu (SLA) dengan nilai 158,7 mg/l, sedangkan pada kolam fakultatif dua (SLB) sebesar 90,2 mg/l. Nilai DOC pada limbah cair kelapa sawit lebih tinggi dari serasah pinus (76,1 mg/l), gambut basah (4,1 mg/l) dan gambut kering (6,0 mg/l). Menurut Chantigny (2003) kadar DOC umum pada serasah hutan dapat berkisar antara 5 - 400 mg/l, berdasarkan asumsi ini maka kadar DOC pada SOLA serasah hutan pinus Gunung Walat tergolong normal. Meskipun kadar DOC pada SOLA limbah cair kelapa sawit merupakan yang paling tinggi, kadar karbon di dalam limbah cair kelapa sawit tetap dalam nilai yang rendah. Hal ini juga dapat dibuktikan dengan hasil analisis kadar C-organik pada limbah cair kelapa sawit yang sangat rendah, yaitu sekitar 0,2 - 0,3 %.
4.4
Kadar Unsur Hara Dalam Bahan Organik Asal dan SOLA Hasil analisis kandungan hara pada masing-masing bahan organik padat
pada Tabel 8 menunjukkan gambut basah dan gambut kering Rawa Pening memiliki kandungan hara yang relatif paling tinggi pada semua jenis unsur hara, kecuali pada unsur hara K. Gambut Rawa Pening diketahui termasuk dalam gambut yang memiliki kandungan unsur hara tergolong tinggi jika dibandingkan dengan gambut di beberapa daerah lain di Indonesia. Hal ini disebabkan pada tanah gambut Rawa Pening terdapat pengaruh dari abu volkan yang disebutkan dalam penelitan Hastuti (2000), sehingga memungkinkan kadar unsur hara pada gambut Rawa Pening tinggi. Meskipun demikian masih diperlukan penelitian lebih lanjut untuk mengetahui berapa besar kadar abu volkan sebenarnya yang terdapat di gambut Rawa Pening. Serasah pinus Gunung Walat memiliki kandungan unsur hara yang relatif lebih rendah dibandingkan kedua bahan gambut Rawa Pening, namun kandungan
31
hara serasah pinus lebih tinggi dari kedua bahan limbah cair kelapa sawit selain pada unsur K. Daun pinus yang merupakan bahan dominan pada serasah pinus merupakan bahan dengan kandungan unsur hara yang relatif rendah. Rendahnya kadar unsur hara serasah pinus Gunung Walat juga dibuktikan pada penelitian yang dilakukan oleh Komaryati et al. (2002) dengan hasil analisis beberapa unsur hara diantaranya unsur K (0,15 %), Ca (2,97 %) dan Mg (0,37 %). Limbah cair kelapa sawit merupakan bahan dengan kandungan unsur hara yang paling tinggi hanya pada unsur hara K (5.908 - 6.245 ppm), sedangkan pada jenis unsur hara lain jumlahnya relatif paling rendah dibandingkan kedua bahan lainnya. Sama seperti penyebab kadar C dan N yang rendah, rendahnya kandungan unsur hara pada limbah cair kelapa sawit dikarenakan kandungan hara di dalam tandan dan buah kelapa sawit sudah hilang pada saat proses pengolahan buah kelapa sawit, sehingga kadar hara yang tersisa hanya berasal dari campuran ampas pengolahan dengan air limbah yang jumlahnya sangat rendah. Tabel 8. Kandungan Unsur Hara Dalam Bahan Organik Asal Fe K Ca Mg Bahan Baku ------------------------------------ppm--------------------------------* SP 15.346 500,5 9.817 5.415 GK* 66.051 484,5 39.572 19.313 GB* 70.945 728,0 53.687 29.568 SLA** 1.224 6.245 2.638 5.193 ** SLB 199,0 5.908 2.282 4.472 Mn Zn Cu Na Bahan Baku ------------------------------------ppm--------------------------------* SP 1.208 64,0 69,7 207,4 * GK 993,6 81,8 153,6 507,3 * GB 2.364 112,2 78,0 750,0 ** SLA 59,0 6,0 6,0 30,0 ** SLB 52,0 3,0 1,0 52,0 *) **) Keterangan : Kadar unsur hara terhadap bahan padat, Kadar unsur hara terhadap cairan ; tu : tidak terukur ; SP : Serasah Pinus, GK : Gambut Kering, GB : Gambut Basah, SLA : Limbah Cair Kelapa Sawit Kolam Satu, SLB : Limbah Cair Kelapa Sawit Kolam Dua. Filtrasi bahan organik asal dengan menggunakan membran saring 0,45 µm memberikan perubahan kadar hara pada masing-masing SOLA dengan bahan organik asalnya, yaitu menjadi lebih rendah dibandingkan dengan kadar unsur
32
hara bahan organik asal. Penurunan kadar hara pada setiap SOLA sangat tinggi. Unsur hara Zn mengalami penurunan terbesar, dimana penurunan kadar hampir mencapai 100 % pada semua SOLA. Gambut Rawa Pening mengalami penurunan kadar paling tinggi dengan persentase penurunan hampir mencapai 100 % pada semua jenis unsur hara, sedangkan komposisi kandungan unsur hara pada SOLA yang tertinggi terdapat pada kedua jenis limbah cair kelapa sawit, kecuali pada unsur hara Zn. Kandungan unsur hara pada SOLA disajikan pada Tabel 9. Tabel 9. Kandungan Unsur Hara dalam Senyawa Organik Larut Air (SOLA) Fe K Ca Mg Mn Zn Cu Na Bahan Baku ----------------------------------ppm--------------------------------------* SP 0,3 61,7 30,8 33,0 0,2 0,3 25,4 tu * GK 2,4 5,4 6,6 17,3 0,1 0,2 tu tu * GB 3,0 3,5 8,0 4,0 0,4 0,2 5,2 tu ** SLA 58,0 3.271 980,3 2.067 13,3 0,1 0,3 tu ** SLB 50,0 2.901 768,3 1.875 7,6 0,1 0,1 tu *) **) Keterangan: ppm unsur hara terhadap bahan padat, ppm unsur hara terhadap cairan, tu : tidak terukur, SP : Serasah Pinus, GK : Gambut Kering, GB : Gambut Basah, SLA : Limbah Cair Kelapa Sawit Kolam Satu, SLB : Limbah Cair Kelapa Sawit Kolam Dua. Analisis kandungan unsur hara dalam SOLA membuktikan terdapat korelasi positif antara nilai daya hantar listrik (DHL) dengan kandungan unsur hara pada SOLA. Hal ini terlihat pada SOLA limbah cair kelapa sawit. Selain memiliki nilai DHL yang paling tinggi, juga ditemukan kandungan unsur hara yang tinggi melebihi kandungan hara pada SOLA lainnya, sedangkan pada SOLA gambut Rawa Pening yang memiliki nilai DHL rendah ditemukan juga kandungan unsur hara yang rendah. Berdasarkan hasil analisis ini maka terbukti bahwa nilai DHL SOLA berkorelasi positif dengan kandungan kation-kation dalam SOLA.
