SIDANG SKRIPSI Peran Mikroorganisme Azotobacter chroococcum, Pseudomonas putida, dan Aspergillus niger pada Pembuatan Pupuk Cair dari Limbah Cair Industri Pengolahan Susu Oleh:
Fitrilia Hajar Pambudi 2308100079
Khalimatus Sa’diyah 2308100085
Dosen Pembimbing :
Dr. Ir. Sri Rachmania Juliastuti, M. Eng. Ir. Nuniek Hendrianie, M. T. Laboratorium Pengolahan Limbah Industri Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya
Volume Limbah Susu Tinggi
Kebutuhan Buah Organik Meningkat
Pupuk Organik Cair
Kebutuhan Pupuk Tinggi
Memanfaatkan limbah cair pabrik susu sebagai bahan baku pembuatan pupuk organik cair untuk tanaman buah Mengamati pengaruh penambahan tepung tulang terhadap kandungan P pada pupuk organik cair dari limbah cair pabrik susu
Mengamati pengaruh penambahan biofertilizer pada kualitas pupuk organik cair dari limbah cair pabrik susu Membandingkan pengaruh antara pupuk organik cair, pupuk organik cair+tepung tulang+biofertilizer, dan pupuk anorganik
Memberikan alternatif bahan baku produksi pupuk organik cair dari limbah cair industri susu
Mengetahui pengaruh penambahan tepung tulang dan biofertilizer dalam produksi pupuk organik cair
Pupuk Anorganik Pupuk hasil proses rekayasa secara kimia, fisik, dan biologis
Organik Pupuk yang terdiri dari bahan organik yang berasal dari tumbuhan maupun hewan
Standar Kualitas Pupuk menurut Departemen Pertanian PERSYARATAN TEKNIS PUPUK ANORGANIK
BERDASARKAN PERATURAN MENTERI PERTANIAN RI No.09/KPTS/TP.260/1/2003 TENTANG PUPUK ANORGANIK
No
Jenis Hara
Pupuk Hara Makro Padat Pupuk Hara Makro Cair
1
Nitrogen (total)
Min. 30%
Min. 10%
2
Fosfor (P2O5)
Min. 30%
Min. 10%
3
Kalium (K2O)
Min. 30%
Min. 10%
4
Seng (Zn)
Maks. 0,5%
Maks. 0,25%
5
Baron (B)
Maks. 0,25%
Maks. 0,125%
6
Tembaga (Cu)
Maks. 0,5%
Maks. 0,25%
7
Mangan (Mn)
Maks. 0,001%
Maks. 0,001%
8
Molibden (Mo)
Maks. 0,002%
Maks. 0,0005%
9
Cobalt (Co)
Maks. 1%
Maks. 1%
Kandungan Limbah Cair Pabrik Susu
No 1 2 4 5 6 7
Komposisi BOD COD Nitrogen Fosfor Kalium pH
Satuan mg/l mg/l % % %
Jumlah 13750 23000 0,499 0,077 0,678 11,36
Perbandingan Kandungan P dari Berbagai Bahan Bahan
Abu tanaman Tepung ikan Tepung tulang Darah kering Tepung bekicot Dedak
%N 4,5 – 10 2 – 4,5 13 -
%P 2–5 3,4 – 7 15 – 35 2 20,3 1,43
Bahan hasil penggilingan tulang yang telah dihancurkan Sumber kalsium (Ca) dan fosfor (P) bagi tanaman dan ternak Pada beberapa jenis tanah memiliki efektivitas yang sama dengan pupuk superfosfat
Azotobacter chroococcum • Mempunyai kemampuan ganda yaitu sebagai penambat nitrogen dan penghasil zat pengatur tumbuh yang unggul.
Pseudomonas putida • Mampu meningkatkan kelarutan P dari AlPO4 sebesar 6-19 kali lipat • Mampu meningkatkan kandungan P dalam pupuk TSP sebesar 60-135 %
Aspergillus niger • Mampu meningkatkan kelarutan P dari AlPO4 sebesar 135% dan meningkatkan P pada tanah ultisol sebesar 30,4 %
Bakteri gram negatif yang bersifat aerobik Sensitif terhadap asam, konsentrasi garam yang tinggi, dan temperatur di atas 35oC
Tumbuh pada pH netral Bakteri ini mampu mengubah nitrogen (N2) dalam atmosfer menjadi ammonia (NH3) melalui proses pengikatan nitrogen serta mempunyai kemampuan menghasilkan zat pengatur tumbuh yang unggul
Bakteri aerob yang dapat tumbuh optimal pada suhu 25-30oC Tidak dapat tumbuh pada kondisi masam dengan pH 4-5 Mempunyai kemampuan yang tinggi dalam malarutkan fosfat serta menghasilkan zat pengatur tumbuh bagi tanaman
Tumbuh pada suhu 35oC-37oC (optimum) Memerlukan oksigen yang cukup (aerobik) pH optimum antara 4-5
Aspergillus niger mempunyai kemampuan dalam melarutkan fosfat
Membantu pertumbuhan pada fase vegetatif yaitu pertumbuhan cabang, daun, dan batang
Nitrogen Membantu proses pembentukan klorofil, fotosintesis, protein, lemak, dan persenyawaan organik lainnya
Fosfor Meningkatkan hasil biji-bijian dan umbiumbian Mempercepat penuaan buah Membentuk akar Memperkuat batang tanaman Membantu proses asimilasi dan respirasi
Membantu pembentukan protein dan karbohidrat Memperkuat jaringan tanaman
Kalium
Membentuk antibodi tanaman Melawan penyakit dan kekeringan
Merawat kondisi air di dalam sel dan jaringan Mengatur turgor (tegangan sel) dan menutup stomata Mengatur akumulasi dan translokasi karbohidrat yang baru terbentuk
No
Nama
Tahun
Judul
1
Sri Wedhastri
2002
Isolasi dan Seleksi Azotobacter sp. Penghasil Faktor Tumbuh dan Penambat Nitrogen dari Tanah Masam.
2
Yulya Fitria
2008
Pembuatan Pupuk Organik Cair dari Limbah Cair Industri Perikanan Menggunakan Asam Asetat dan EM4 (Effective Microorganisme 4).
3
G. Thirumaran, M. Arumugam, dan P. Anantharaman
2009
Effect of Seaweed Liquid Fertilizer on Growth and Pigment Concentration of Abelmoschus esculentus (l) medikus
4
Dita Prariesta, Renee Winata
2009
Peningkatan Kualitas Pupuk Organik Cair dari Limbah Cair Produksi Biogas.
Volume limbah cair pabrik susu
: 10 liter
Temperatur operasi
: 25 – 35oC
DO
: > 2 mg O2/liter
pH operasi : 4 – 5 (kondisi tumbuh Aspergillus niger) dan 7 (kondisi tumbuh Azotobacter chroococcum dan Pseudomonas putida)
Konsentrasi bakteri A. chroococcum, bakteri P. putida, dan jamur A. niger pada kondisi fase log
Konsentrasi tepung tulang • 4 % w/w = 404,3 gram • 7 % w/w = 707,1 gram
4
1
2
• Keterangan gambar : 1. Aerator 2. Selang bening 3. Bak plastik 4. Difusser
3
Persiapan limbah cair industri pengolahan susu sapi
Penyaringan
Padatan dibuang
Filtrat Analisa N, P, K, dan pH
Penambahan tepung tulang sesuai variabel
Pengadukan secara berkala selama 1 minggu
A
A
Penyaringan Filtrat
Analisa P
Sterilisasi
B
Padatan dibuang
B
Aerasi sampai kadar DO > 2 mg O2 per liter Penambahan Pseudomonas putida sesuai dengan variabel Pengaturan pH menjadi 4-5 Penambahan Aspergillus niger sesuai dengan variabel
C
C
Proses selama 3 hari
Sterilisasi Pengaturan pH menjadi netral
Penambahan Azotobacter chroococcum sesuai dengan variabel
D
D
Proses selama 3 hari
Sterilisasi
Pupuk organik cair Analisa N, P, dan K
Uji coba pupuk organik cair pada tanaman uji
40 35
Kadar (%)
30
Mula-mula
25 20
4% Tepung Tulang
15
7% Tepung Tulang
10 5 0 Phosphate
Nitrogen Komposisi Limbah Cair
Kalium
Grafik Kadar N, P, K setelah Penambahan Tepung Tulang
• Tepung tulang yang digunakan mengandung 3,65% N, 13,16% P, 0,16% K, dan 19,82% Ca. • Setelah penambahan 4% tepung tulang, kadar N, P, K meningkat menjadi 3,75% N ; 2,90% P ; 12,09% K.
• Sedangkan untuk penambahan 7% tepung tulang, kadar N, P, K mencapai 39,86% N ; 4,82% P ; 16% K.
Kadar N (%)
300 270 240 210 180 150 120 90 60 30 0
Sebelum Penambahan Biofertilizer (4% Tepung Tulang) Setelah Penambahan Biofertilizer (4% Tepung Tulang) Sebelum Penambahan Biofertilizer (7% Tepung Tulang) Setelah Penambahan Biofertilizer (7% Tepung Tulang)
Ac : An Ac : An Ac : An Ac : An Ac : An Ac : An 0:0 0:1 0:2 1:0 1:1 1:2 Variabel Biofertilizer (% V/V) Grafik Pengaruh Penambahan Biofertilizer A. chroococcum dan A. niger terhadap
Kadar N untuk Berbagai Ratio Konsentrasi
•
Kadar N paling tinggi adalah pada variabel 4% tepung tulang
dengan perbandingan A. chroococcum : A. niger sebesar 1 : 0 yaitu 290,05% N. •
Nitrogen dalam pupuk cair berupa ammonia (NH4+) dan amoniak (NH3-).
24 21
Sebelum Penambahan Biofertilizer (4% Tepung Tulang)
Kadar P (%)
18 15
Setelah Penambahan Biofertilizer (4% Tepung Tulang)
12 9
Sebelum Penambahan Biofertilizer (7% Tepung Tulang)
6 3
Setelah Penambahan Biofertilizer (7% Tepung Tulang)
0 Ac : An Ac : An Ac : An Ac : An Ac : An Ac : An 0:0 0:1 0:2 1:0 1:1 1:2 Variabel Biofertilizer (% V/V)
Grafik Pengaruh Penambahan Biofertilizer A. chroococcum dan A. niger terhadap Kadar P untuk Berbagai Ratio Konsentrasi
•
Kadar P paling tinggi adalah pada variabel 7% tepung tulang dengan perbandingan A. chroococcum : A. niger sebesar 1 : 2 yaitu 23,49% P.
•
P dalam pupuk cair berupa P2O5. Peningkatan P pada variabel A. chroococcum : A. niger dengan perbandingan 0 : 2 lebih
besar daripada perbandingan 0 : 1 •
Pada perbandingan 1 : 2 lebih besar daripada perbandingan 1 : 1, yang berarti bahwa semakin banyak penambahan A. niger, maka semakin besar pula P yang dilarutkan.
24 Sebelum Penambahan Biofertilizer(4% Tepung Tulang)
21
Kadar K (%)
18 15
Setelah Penambahan Biofertilizer (4% Tepung Tulang)
12 9
Sebelum Penambahan Biofertilizer (7% Tepung Tulang)
6 3 0 Ac : An Ac : An Ac : An Ac : An Ac : An Ac : An 0:0 0:1 0:2 1:0 1:1 1:2
Setelah Penambahan Biofertilizer (7% Tepung Tulang)
Variabel Biofertilizer (% V/V) Grafik Pengaruh Penambahan Biofertilizer A. chroococcum dan A. niger terhadap Kadar K untuk Berbagai Ratio Konsentrasi
•
Kadar K paling tinggi adalah pada variabel 7% tepung tulang dengan perbandingan A. chroococcum : A. niger sebesar 1 : 2 dengan kadar K sebesar 22,83% K.
•
Terlihat juga bahwa semakin banyak biofertilizer yang ditambahkan maka kadar K yang dihasilkan juga semakin
banyak.
Kadar N (%)
300 270 240 210 180 150 120 90 60 30 0
Sebelum Penambahan Biofertilizer (4% Tepung Tulang) Setelah Penambahan Biofertilizer (4% Tepung Tulang) Sebelum Penambahan Biofertilizer (7% Tepung Tulang) Setelah Penambahan Biofertilizer (7% Tepung Tulang)
Ac : Pp Ac : Pp Ac : Pp Ac : Pp Ac : Pp Ac : Pp 0:0 0:1 0:2 1:0 1:1 1:2 Variabel Biofertilizer (% V/V) Grafik Pengaruh Penambahan Biofertilizer A. chroococcum dan P. putida terhadap Kadar N untuk Berbagai Ratio Konsentrasi
•
Kadar N paling tinggi adalah pada variabel 7% tepung tulang dengan perbandingan 1 : 1 antara A. chroococcum : P. putida yaitu sebesar 294,97% N.
•
Pada variabel dengan penambahan A. chroococcum
mempunyai kadar N yang lebih tinggi dibandingkan dengan variabel tanpa penambahan A. chroococcum.
14
Sebelum Penambahan Biofertilizer (4% Tepung Tulang)
12 Kadar P (%)
10
Setelah Penambahan Biofertilizer (4% Tepung Tulang)
8 6
Sebelum Penambahan Biofertilizer (7% Tepung Tulang)
4 2
Setelah Penambahan Biofertilizer (7% Tepung Tulang)
0 Ac : Pp Ac : Pp Ac : Pp Ac : Pp Ac : Pp Ac : Pp 0:0 0:1 0:2 1:0 1:1 1:2 Variabel Biofertilizer (% V/V)
Grafik Pengaruh Penambahan Biofertilizer A. chroococcum dan P. putida terhadap Kadar P untuk Berbagai Ratio Konsentrasi
•
Kadar P paling tinggi adalah pada variabel 7% tepung tulang
dengan perbandingan A. chroococcum : P. putida sebesar 1 : 2 yaitu 12,90% P. •
Semakin banyak penambahan P. putida maka semakin besar pula kadar P yang dihasilkan.
21 Sebelum Penambahan Biofertilizer (4% Tepung Tulang)
18
Kadar K (%)
15
Setelah Penambahan Biofertilizer (4% Tepung Tulang)
12
9
Sebelum Penambahan Biofertilizer (7% Tepung Tulang)
6 3 0 Ac : Pp Ac : Pp Ac : Pp Ac : Pp Ac : Pp Ac : Pp 0:0 0:1 0:2 1:0 1:1 1:2
Setelah Penambahan Biofertilizer (7% Tepung Tulang)
Variabel Biofertilizer (% V/V) Grafik Pengaruh Penambahan Biofertilizer A. chroococcum dan P. putida terhadap Kadar K untuk Berbagai Ratio Konsentrasi
•
Kadar K paling tinggi adalah pada variabel 4% tepung tulang
dengan perbandingan A. chroococcum : P. putida sebesar 1 : 2 yaitu 20,65% K. •
Terlihat juga bahwa semakin banyak biofertilizer yang ditambahkan maka kadar K yang dihasilkan juga semakin tinggi.
24 21 4% Tepung Tulang
Kadar P (%)
18 15
7% Tepung Tulang
12 9 6
3 0 Ac : An Ac : An Ac : An Ac : An Ac : An Ac : An Ac : Pp Ac : Pp Ac : Pp Ac : Pp Ac : Pp Ac : Pp 0:0 0:1 0:2 1:0 1:1 1:2 0:0 0:1 0:2 1:0 1:1 1:2
Variabel Biofertilizer
Grafik Kadar P pada berbagai variabel
Pertumbuhan rata-rata Batang (cm)
1.40 1.20 1.00 0.80 0.60 Cabai Terong
0.40 0.20 0.00 Blanko
Pupuk 1:2 Ac:Pp 7% 1:2 Ac:An 7% Anorganik Tepung Tepung Tulang Tulang Variabel
Grafik Rata-rata Pertumbuhan Tinggi Batang Tanaman per 5 Hari
•
Pertumbuhan batang cabai paling tinggi adalah pada variabel 7% tepung tulang dengan perbandingan A. chroococcum : A. niger sebesar 1 : 2 dengan kadar N, P, K sebesar 224% N, 23% P, 23% K. Rata-rata pertumbuhan batang adalah 1,07 cm per 5
hari. •
Dalam pupuk pada variabel tersebut, kadar N adalah kadar paling tinggi. N berfungsi untuk membantu pertumbuhan pada fase vegetatif, yaitu pertumbuhan cabang, daun, dan batang.
•
Pertumbuhan batang terong paling tinggi adalah pada variabel 7% tepung tulang dengan perbandingan A. chroococcum : A. niger sebesar 1 : 2.
•
Rata-rata pertumbuhannnya adalah 1,29 cm per 5 hari, dimana pertumbuhannya lebih tinggi daripada pemakaian pupuk anorganik.
Pertumbuhan rata-rata Daun (cm)
0.60 0.50 0.40 0.30 Cabai
0.20
Terong
0.10 0.00 Blanko
Pupuk 1:2 Ac:Pp 7% 1:2 Ac:An 7% Anorganik Tepung Tulang Tepung Tulang Variabel
Grafik Rata-rata Pertumbuhan Lebar Daun Tanaman per 5 Hari
•
Pertumbuhan lebar daun cabai paling tinggi adalah pada variabel 7% tepung tulang dengan perbandingan A.
chroococcum : A. niger sebesar 1 : 2 dengan rata-rata pertumbuhan batang adalah 0,23 cm per 5 hari. •
Apabila dilihat dari segi warna daun, pada variabel 7% tepung tulang untuk dengan perbandingan A. chroococcum : A. niger sebesar 1 : 2 mempunyai warna daun yang lebih hijau
daripada variabel lain.
•
Pertumbuhan lebar daun terong paling tinggi adalah pada variabel
7%
chroococcum
tepung :
A.
tulang Niger
dengan
sebesar
perbandingan 1
:
2.
A.
Rata-rata
pertumbuhannnya adalah 0,74 cm per 5 hari. •
Tetapi pada variabel 7% tepung tulang dengan perbandingan
A. chroococcum : P. putida sebesar 1 : 2 dengan kadar N, P, K sebesar 7% N, 10% P, 21% K pertumbuhan lebar daun lebih kecil daripada pupuk anorganik, rata-rata pertumbuhannya yaitu 0,21 cm per 5 hari.
Hasil Panen (gram/tanaman)
180 160 140 120 100 80 60 40 20 0
Cabai Terong
Blanko
Pupuk Anorganik
1:2 Ac:Pp 7% 1:2 Ac:An 7% Tepung Tulang Tepung Tulang
Variabel
Grafik Hasil Panen Tanaman
•
Hasil panen cabai dan terong paling bagus adalah pada variabel 7% tepung tulang dengan perbandingan A. chroococcum : A.
niger sebesar 1 : 2 dengan kadar N, P, K sebesar 224% N, 23% P, 23% K. •
Hasil panen tanaman cabai adalah 56,66 gram/tanaman dan untuk tanaman terong adalah 164,75 gram/tanaman.
•
Pada pupuk anorganik, yaitu sebesar 44,28 gram/tanaman
untuk cabai dan 116,66 gram/tanaman untuk terong.
1.
Limbah cair dari limbah pabrik susu dapat digunakan sebagai pupuk organik cair untuk tanaman buah.
2.
Penambahan tepung tulang mampu meningkatkan kadar N, P, K dalam limbah cair dan variabel yang paling baik adalah 7% w/w
tepung tulang. 3.
Penambahan biofertilizer mampu meningkatkan kadar N, P, K dengan baik pada variabel 7% tepung tulang dengan penambahan A.
chroococcum : A. niger sebesar 1 : 2 yaitu 224% N, 23% P, 23% K dan 7% tepung tulang dengan penambahan A. chroococcum : P. putida sebesar 1 : 2 yaitu 245% N, 13% P, 19% K.
4. Berdasarkan hasil pengamatan tanaman uji, pupuk organik
cair dengan variabel 7% tepung tulang dengan penambahan A. chroococcum : A. niger sebesar 1 : 2 mampu meningkatkan pertumbuhan tinggi batang, lebar daun dan hasil panen yang lebih baik daripada pupuk anorganik yang dijual di pasaran.
