10 AgroinovasI
“Zero Waste” Integrasi Pertanian Tanaman Pangan dan Ternak Pada Lahan Sawah Tadah Hujan Indonesia sebagai negara agraris yang beriklim tropis memiliki sumberdaya pertanian dan peternakan yang cukup besar. Sumberdaya tersebut, selain digunakan untuk kebutuhan pangan juga dapat berpotensi sebagai sumber energi dengan cara pemanfaatan kotoran ternak menjadi biogas. Sistem integrasi tanaman – ternak, mengintegrasikan seluruh komponen usaha pertanian baik secara horizontal maupun vertikal, sehingga tidak ada limbah yang terbuang. Sistem ini sangat ramah lingkungan dan mampu memperluas sumber pendapatan dan menekan resiko kegagalan. Pupuk kandang merupakan limbah ternak yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber bahan organik tanah. Semua limbah ternak dan pakan dapat diproses secara in-situ, untuk menghasilkan gas-bio sebagai alternatif energi. Residu pembuatan gas bio dalam bentuk cair (slury) dan padat (sludge) merupakan sumber pupuk organik yang sangat dibutuhkan tanaman, sekaligus menjadi pembenah tanah (soil amandement). Pemanfaatan limbah pertanian untuk pakan maupun kompos hingga tidak ada lagi limbah yang terbuang, akan bermakna melestarikan perputaran unsur hara dari tanah – tanaman – ternak – kembali ke tanah, secara sempurna. Kearifan lingkungan ini perlu ditumbuh-kembangkan secara luas hingga mampu menjaga kelestarian sumberdaya alam. Sistem Integrasi Tanaman dan Ternak merupakan strategi usahatani yang harus mampu : (1) memenuhi permintaan dan kebutuhan pasar, (2) memperkuat dan memperluas sumber pendapatan rumah tangga tani, (3) menekan resiko kegagalan dalam mengembangkan usaha, (4) memanfaatkan hubungan sinergis antara tanaman dan ternak, (5) menyediakan bio-energi pada tingkat rumah tangga dalam bentuk bio-gas dan (6) tidak mencemari lingkungan. Balai Penelitian Lingkungan Pertanian (Balingtan) mempunyai tugas pokok melaksanakan penelitian pencemaran lingkungan dan penanggulangannya di lahan pertanian. Salahsatu fungsi dari tugas pokok tersebut adalah melaksanakan penelitian komponen teknologi budidaya pertanian ramah lingkungan. Untuk melaksanakan tupoksi tersebut di Balingtan tersedia demplot “Sistem Integrasi Tanaman dan Ternak (SITT) Ramah Lingkungan” yang dapat dikunjungi setiap waktu (Gambar 1) Edisi 12-18 Juni 2013 No.3511 Tahun XLIII
Badan Litbang Pertanian
AgroinovasI
11
` X
Y
_
Z [
\
]
^
Gambar 1. Sistem Integrasi Tanaman dan Ternak (SITT) Ramah Lingkungan pada Lahan Sawah Tadah Hujan Keterangan : (1) Pembibitan sapi, (2) Instalasi biogas, (3) Gas bio untuk memasak, (4) Gas bio untuk penerangan, (5) Gas bio untuk pembuatan biochar/arang, (6) Ampas biogas cair (slury), (7) Ampas biogas padat (sludge), (8) pertanaman padi-jagung, (9) Jerami pakan ternak.
Pemanfaatan Biomassa Biomassa adalah bahan organik yang dihasilkan melalui proses fotosintesis, baik berupa produk maupun buangan. Contoh biomassa antara lain adalah tanaman, pepohonan, rumput, ubi, limbah pertanian, limbah hutan, tinja dan kotoran ternak. Biomassa tumbuhan bertambah karena tumbuhan menyerap karbondioksida (CO2) dari udara dan mengubah zat ini menjadi bahan organik melalui proses fotosintesis. Berbeda dengan hewan, tumbuhan membuat makanannya sendiri berupa produktivitas primer bersih dan produktivitas primer kotor. Produktivitas primer kotor adalah laju total dari fotosintesis, termasuk bahan organik yang habis digunakan di dalam respirasi. Sedangkan produktivitas primer bersih adalah laju penyimpanan bahan organik di dalam jaringan-jaringan tumbuhan. Pemanfaatan Kotoran Ternak untuk Gas Bio Bahan baku limbah organik (kotoran sapi) berfungsi sebagai sumber unsur karbon dan nitrogen. Pencampuran kotoran ternak sapi dengan air Badan Litbang Pertanian
Edisi 12 Juni 2013 No.3511 Tahun XLIII
12
AgroinovasI
dengan perbandingan 1:1 dialirkan ke bak biodigester melalui bak pengaduk sampai bak-bak biodigester penuh. Ada tiga tahap reaksi kimia, hingga terbentuk gas bio yaitu : 1) Tahap pelarutan bahan-bahan organik, pada tahap ini bahan padat yang mudah larut atau yang sukar larut akan berubah menjadi senyawa organik yang larut. 2) Tahap asidifikasi atau pengasaman, merupakan tahap terbentuknya asam-asam organik dan pertumbuhan atau perkembangan sel bakteri. 3) Tahap metanogenik, merupakan tahap dominasi perkembangan sel mikroorganisme dengan spesies tertentu (bakteri metahnogen) yang menghasilkan gas metan. Gas bio (methan) sebagai produk utama dari instalasi biogas merupakan campuran dari berbagai jenis gas dan gas methana merupakan kandungan yang paling besar. Nilai kalor gas metana murni (100%) adalah 8.900 kkal/ m3. Pembuatan gas bio dengan bahan baku kotoran sapi, nilai kalor yang diperoleh antara 4800–6700 kkal/m3 yang akan menghasilkan biogas dengan komposisi 54-70% metana, 27- 45% karbondioksida, 0,5-3,0% nitrogen, 0,1% karbonmonoksida, 0,1% oksigen dan sedikit sekali hidrogen sulfida, amoniak dan nitrogen oksida. Hasil pengamatan selama satu siklus produksi biogas kapasitas digester 9 m3 dengan pembibitan 7 ekor sapi, kotoran yang masuk bak biodigester sebesar 70% (67,2 kg) padatan dan sisanya 30% (12 kg) campuran kotoran hewan dan sisa pakan (rapen) sebagai bahan pembuatan kompos. Setelah kotoran dimasukkan bak biodegester sampai menghasilkan gas bio, kemudian tidak diisi lagi, gas bio yang diproduksi terlihat pada skala manometer setinggi 37 cm. Gas bio tersebut dapat dimanfaatkan untuk memasak dengan kompor satu tungku mampu selama 296 menit atau bila dikonversi dengan minyak tanah setara dengan ± 4,92 liter. Pemanfaatan Kotoran Ternak Sapi untuk Kompos Kotoran hewan bercampur dengan sisa pakan (rapen) yang tidak dimasukkan bak biodigester dapat digunakan bahan kompos. Prinsip pengomposan adalah untuk menurunkan rasio C/N bahan organik sehingga sama dengan C/N tanah (<20). Pengomposan secara aerobik : campuran kotoran dengan seresah sisa pakan ditambahkan bahan Aktivator (OrgaDec, StarDec, BioPos, EM4) atau jenis lainnya setelah ditumpuk tempat Edisi 12 - 18 Juni 2013 No.3511 Tahun XLIII
Badan Litbang Pertanian
AgroinovasI 13
pembuatan kompos ditutup rapat, setelah 2 minggu tumpukan dibongkar dan dibalik dalam waktu dua minggu kemudian kompos dibongkar sudah dapat diaplikasikan pada lahan pertanian. Pemanfaatan Ampas Biogas Residu dari biogas berupa ampas biogas cair (slury), dari 7 ekor sapi akan diperoleh slury sekitar 140 liter per hari. Slury langsung digunakan untuk lahan pertanian tanaman pangan dekat dengan reactor biogas. Dengan membuat bak pengendap, slury dapat dipisahkan dari cairannya sehingga didapat pupuk kompos padat (sludge). Pupuk kompos ini bisa langsung digunakan sebagai pupuk organik untuk berbagai macam tanaman. Pemanfaatan sludge mempunyai nilai ekonomi yang lebih tinggi dibanding dengan nilai biogas yang dihasilkan. Hasil demplot padi organik di Kebun Percobaan Balingtan Jakenan menggunakan padi varietas Inpari 13 cara tanam jajar legowo (5 x 1) jarak tanam 20 cm x 20 cm, pemupukan 5 t/ha kompos dan 5 t/ha sludge biogas tanpa pemberian pupuk anorganik, pengairan menggunakan air dari embung ditambah air limpasan dari pembersihan kandang ternyata hasil gabah pada musim tanam pertama mencapai 5,7-6,4 t/ha dan musim tanam kedua 4,1-5,5 t/ha (Gambar 2).
Gambar 2. Hasil gabah padi organik MT.1 dan MT.2 tahun 2012 di KP. Balingtan Jakenan
Gas Bio untuk Pembuatan Biochar Biochar adalah karbon hitam dari residu biomassa pertanian dan kehutanan yang dihasilkan melalui proses pirolisis biomassa. Penerapan biochar di sektor pertanian adalah langkah untuk menurunkan emisi gas rumah kaca (GRK). Penambatan karbon (carbon sequestration) dalam tanah Badan Litbang Pertanian
Edisi 12 - 18 Juni 2013 No.3511 Tahun XLIII
14 AgroinovasI pertanian melalui perbaikan praktek pengelolaan merupakan salahsatu opsi utama untuk mengurangi emisi CO2 ke atmosfir karena biochar persisten dalam tanah bahkan dilaporkan sampai ribuan tahun. Manfaat biochar di bidang pertanian, biochar dimanfaatkan sebagai bahan ameliorant tanah atau bahan pembenah tanah. Biochar ini tidak dapat dikatakan sebagai pupuk organik, karena biochar tidak dapat menambah unsur hara dari kandungan yang terdapat di dalamnya. Hanya saja KTK (kapasitas tukar kation) biochar tinggi sehingga mampu mengikat kation-kation tanah yang dapat dimanfaatkan bagi pertumbuhan tanaman. Bahan yang dipergunakan pembuatan biochar adalah sekam padi, jerami, tongkol jagung, tempurung kelapa, limbah biji sawit ataupun limbah kayu dan limbah lainnya dari sisa hasil panen yang sudah tidak dimanfaatkan. Pembuatan biochar menggunakan energi gas bio : bahan sekam padi atau tongkol jagung dimasukkan dalam bak pengarangan (pirolisator). Suhu dikontrol melalui termometer yang dipasang di bagian ujung dan tengah alat. Pemanasan dilakukan secara lambat dan suhu kamar sampai dicapai suhu 200°C tanpa adanya oksigen. Waktu proses pengarangan selesai hingga tidak ada lagi gas yang keluar (proses pengarangan sudah sempurna), bak pirolisis dibiarkan dingin selama 24 jam. Hasil akhir yang diperoleh berupa bio-oil atau minyak nabati dan biochar/arang. Dibutuhkan waktu sekitar 9-12 jam dari bahan sekam berat 20 kg sedangkan bahan cangkang kelapa sawit berat 55 kg dibutuhkan waktu yang lebih lama. Penyusutan bahan mentah sampai menjadi arang, untuk bahan sekam penyusutan mencapai 40-50%, sedangkan bahan cangkang kelapa sawit penyusutan bahan lebih rendah. Dalam proses pengarangan pirolisis juga menghasilkan produk bio-oil atau minyak nabati. Bio-oil atau minyak nabati dapat digunakan sebagai bahan pengawet ikan pengganti formalin, bio pestisida dan kosmetik. Limbah Pertanian untuk Pakan Ternak Jerami padi dijadikan pakan utama setelah rumput karena jumlah melimpah terutama pada panen raya April-Mei. Bahan ini hanya mampu dikonsumsi ternak sebanyak 1,3% dari bobot badannya. Dengan upaya fermentasi bahan ini dapat diberikan 2% dari bobot badannya. Jerami Edisi 12-18 Juni 2013 No.3511 Tahun XLIII
Badan Litbang Pertanian
AgroinovasI
15
jagung jarang diberikan ternak kecuali jerami jagung muda yang dipanen sebagai jagung bakar dapat diberikan sebagai pakan tunggal atau dicampur rumput. Jerami kacang tanah dapat menggantikan rumput sebagai pakan ternak. Bahan pakan saat surplus perlu diolah atau diawetkan, tujuannya untuk menyimpan pakan limbah yang berlimpah dan menggunakannya saat diperlukan terutama musim paceklik. Caranya adalah pembuatan silase (ensilase) dan pengeringan. Silase jerami padi atau jerami jagung muda bahan adalah tetes 3% dari bobot segar dan urea 1% dari bobot segar dapat disimpan sampai 6 bulan. Ensilase penambahan tetes (2% dari bahan segar atau 8,3% dari bahan kering) ini memakan banyak ruang dan cocok untuk persediaan musim paceklik. Dedak padi sudah menjadi pakan tambahan yang populer pada peternakan berbasis tanaman pangan. Bahan ini dapat menjadi satu-satunya pakan penguat pada ruminansia, dalam ransum komplit penggunaan pada sapi sampai 40%. Sementara itu onggok dari hasil ikutan pabrik tapioka sebagai sumber energi dapat mengisi 15-60% dalam pakan penguat. Onggok dan tetes mengandung protein yang rendah, namun kedua bahan ini potensial sebagai sumber energi. Sedangkan ampas tahu dan ampas kecap mengandung protein dalam level medium di antara pakan tambahan asal limbah tanaman pangan. Mulyadi
[email protected] Balai Penelitian Lingkungan Pertanian, Balai Besar Litbang Sumberdaya Lahan Pertanian
Badan Litbang Pertanian
Edisi 12 Juni 2013 No.3511 Tahun XLIII
16
AgroinovasI
a
c
b
d
Keterangan : (a) sekam padi, (b) tempurung kelapa, (c) dan (d) biochar/arang
Petunjuk Cara Melipat: Cover
Cover Cover
1. Ambil dua Lembar halaman 13,14, 19 dan 20 2. Lipat sehingga cover buku (halaman warna) ada di depan.
Edisi 12 - 18 Juni 2013 No.3511 Tahun XLIII
3. Lipat lagi sehingga dua melintang ke dalam kembali
Cover
Cover
4. Lipat dua membujur ke dalam sehingga cover buku ada di depan
5. Potong bagian bawah buku sehingga menjadi sebuah buku
Badan Litbang Pertanian
