TINJAUAN PUSTAKA
Logam – Logam Berat Tanah
Larutan tanah mengandung berbagai zat terlarut
berbentuk ion, baik
kation maupun anion. Kation yang umum terdapat dalam larutan tanah ialah H+ , Al3+ , Fe3+ (dalam suasana aerob) , Fe2+ (dalam suasana anaerob) Na+ , K+, Ca+, Mg+, Mn+ dan NH 4 + . Anion yang umum dijumpai ialah SiO 4 4- dari asam monosilikat. NO 3 - , ortofosfat primer H 2 PO 4 - atau ortofosfat sekunder HPO 4 2dan SO 4 2- . Larutan tanah juga mengandung partikel – partikel koloid terdespersi berupa koloid anorganik (lempung) dan koloid organik (karbohidrat, asam amino, protein, bakteri, dan algae). Gas – gas yang terlarut dalam larutan tanah ialah CO 2 dan O 2 (Lahuddin, 2007). Logam Tembaga, Seng, Kadmium dan Timbal merupakan bahan pencemar tanah. Bahan pencemar tanah dapat dipilah menjadi dua, yakni bahan anorganik dan bahan organik. Bahan anorganik terutama logam berat seperti seng, tembaga, timbal, dan arsenikum. Bahan – bahan tersebut cenderung berada di dalam tanah dalam waktu yang lama, meskipun status kimianya kemungkinan berubah menurut waktu (Hanafiah , 2005). Walaupun tanah telah terkontaminasi bahan pencemar anorganik dalam jumlah yang cukup besar, tetapi kemungkinan masalah yang timbul berasal dari beberapa unsur saja. Unsur yang bersifat meracuni tanaman atau menurunkan produksi jika konsentrasinya tinggi yakni termasuk seng, tembaga, cadmium dan timbal. Namun dalam konsentrasi yang rendah, beberapa unsur mikro tersebut
Universitas Sumatera Utara
bermanfaat untuk tanaman. Kebanyakan senyawa organik hilang dari dalam tanah melalui proses volatilisasi atau terurai melalui proses dekomposisi dan hasil peruraian tersebut dapat berlaku sebagai bahan pencemar (Hanafiah , 2005). Tabel 1. Kisaran Logam Berat Sebagai Pencemaran Dalam Tanah Unsur
Kisaran Kadar Logam Berat Dalam Tanah (ppm)
As
0,1-4,0
B
2-100
F
30-300
Cd
0,1-7,0
Mn
100-4000
Ni
10-1000
Zn
10-300
Cu
2-100
Pb
2-200
(Pickering, 1980). Tembaga (Cu) Unsur Cu bersumber dari hasil pelapukan / pelarutan mineral – mineral yang terkandung dalam bebatuan. Penambahan Cu ke dalam tanah melalui polusi dapat terjadi pada industri – industri tembaga, pembakaran batu bara, minyak bumi dan buangan di area pemukiman (Lahuddin, 2007).
Universitas Sumatera Utara
Tembaga (Cu) dilepaskan oleh pelapukan sebagai Cu2+ diabsorbsi oleh tanaman dan diabsorbsi pada tempat kation tertukar. Tembaga dan bahan organik yang membentuk kompleks dan merupakan bukti bahwa pengkomplekan dapat mengurangi ketersediaan tembaga bagi tanaman dalam tanah dengan kandungan bahan organik yang tinggi. Tanah organik yang baru berkembang dan tanah berpasir yang tercuci kebanyakan seperti menjadi defesiensi tembaga bagi beberapa tanaman (Foth, 1994). Unsur tembaga diserap oleh akar tanaman dalam bentuk Cu2+ dibutuhkan dalam jumlah sedikit dan beberapa dalam proses oksidasi, reduksi dan pembentukan enzim (Plaster, 1992). Kebanyakan Cu- mineral dalam bentuk kristal dan bentuk lainnya lebih mudah larut daripada Cu-tanah. Cu tanah adalah Cu2+ yang terikat kuat oleh matriks tanah yang terdiri dari kompleks liat dan humus atau senyawa – senyawa organik yang berasal dari reaksi perombakan bahan organik (Anonimous, 2011). Kadar Cu dalam larutan tanah menurun dengan peningkatan pH disebabkan Cu terikat sangat kuat dan matriks tanah. Unsur Cu2+ terikat lebih kuat pada bahan organik dibandingkan dengan unsur mikro lainnya misalnya Zn2+ dan Mn2+ dan Cu kompleks berperanan penting dalam regulasi mobilitas dan ketersediaannya dalam tanah (Lahuddin, 2007). Tingkat oksidasi Cu umumnya kurang larut pada nilai pH yang biasa dalam tanah daripada tingkat reduksi.
Hidroksida dari bentuk valensi tinggi
mengendap pada nilai pH yang lebih rendah dan sangat tidak larut (Foth, 1994).
Universitas Sumatera Utara
Unsur Cu dapat menjadi stabil dalam tanah setelah mengalami reaksi – reaksi hidrolisis, pembentukan kompleks anorganik dan kompleks organik, adsorpsi atau fiksasi Cu pada berbagai jenis mineral liat dan kemampuan fiksasi ini berbeda pada masing – masing mineral liat. Unsur Cu terikat lebih kuat pada bahan organik dibandingkan unsur mikro lainnya (Darmono, 1995). Tabel 2. Harkat Cu dalam Tanah. Harkat Sangat Tinggi Tinggi Sedang Rendah Sangat Rendah Sumber: MAFF, 1993.
ppm >200 75-200 25-75 15-25 <15
Seng (Zn) Seng berasal dari pelapukan mineral seperti Smithsonite. Pelarutan mineral dapat terjadi secara alami. Ion Zn yang terbebas mengalami proses lebih lanjut, terikat dengan matriks tanah atau bereaksi dengan unsur – unsur yang lain. Adsorpsi Zn yang kuat dalam tanah dapat terjadi dengan adanya bahan organik dan mineral liat (Anonimous, 2011). Pelarutan mineral – mineral yang mengandung Zn terjadi secara alami sehingga unsur – unsur yang terkandung didalamnya terbebas dalam bentuk ion. Ion Zn2+ yang kuat dalam dapat terjadi dengan adanya bahan organik dan mineral liat, dan hal ini berhubungan dengan kapasitas kation tanah dan keasaman tanah (Lahuddin, 2007).
Universitas Sumatera Utara
Kelihatan bahwa pada pH rendah (pH 4,5) kadar Zn2+ lebih tinggi dibanding dengan kadar Zn2+ pada pH 9. Dengan kata lain keasaman makin tinggi kelarutan Zn tinggi dan sebaliknya pada keasaman rendah kelarutan Zn rendah (Darmono, 1995). Penambahan Zn dalam tanah dapat terjadi dengan berbagai cara yaitu melalui polusi, penggunaan sarana produksi seperti pupuk sehingga terjadi kontaminasi logam – logam pada tanah (Foth, 1994). Tabel 3. Harkat Zn dalam Tanah. HARKAT Sangat Tinggi Tinggi Sedang Rendah Sangat Rendah Sumber: MAFF, 1993.
ppm >550 250-500 50-250 20-50 <20
Timbal (Pb) Timbal adalah sebuah unsur yang biasanya ditemukan di dalam batu batuan, tanah, tumbuhan dan hewan. Timbal 95% bersifat anorganik dan pada umumnya dalam bentuk garam anorganik yang umumnya kurang larut dalam air. Selebihnya berbentuk timbal organik. Timbal organik ditemukan dalam bentuk senyawa Tetra Ethyl Lead (TEL) dan Tetra Methyl Lead (TML). Jenis senyawa ini hampir tidak larut dalam air, namun dapat dengan mudah larut dalam pelarut organik misalnya dalam lipid. Waktu keberadaan timbal dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti arus angin dan curah hujan. Timbal tidak mengalami penguapan namun dapat ditemukan di udara sebagai partikel. Karena timbal
Universitas Sumatera Utara
merupakan sebuah unsur maka tidak mengalami degradasi (penguraian) dan tidak dapat dihancurkan (Lahuddin, 2007). Penyebaran logam timbal di bumi sangat sedikit. Jumlah timbal yang terdapat diseluruh lapisan bumi hanyalah 0,0002% dari jumlah seluruh kerak bumi. Jumlah ini sangat sedikit jika dibandingkan dengan jumlah kandungan logam berat lainnya yang ada di bumi (Palar, 2008). Selain dalam bentuk logam murni, timbale dapat ditemukan dalam bentuk senyawa inorganik dan organik. Semua bentuk Pb tersebut berpengaruh sama terhadap toksisitas pada manusia (Foth, 1994). Timbal (Pb) tidak akan larut ke dalam tanah jika tanah tidak masam. Pengapuran tanah mengurangi ketersediaan timbal (Pb) dan penyerapan oleh tanaman. Timbal akan diendapkan sebagai hidroksida fosfat dan karbonat (Plaster, 1992). Kandungan Pb total pada pertanian berkisar antara 2-200 ppm. Kadar unsur Pb yang tersedia dalam tanah sangat rendah, tetapi dibutuhkan tanaman dalam jumlah sangat sedikit. Hasil analisis jaringan tanaman (rerumputan) pada masa pertumbuhan aktif menunjukkan bahwa kandungan Pb berkisar dari 0,3-1,5 µg/kg bahan kering (Lahuddin, 2007).
Kadmium (Cd) Unsur Cd tanah terkandung dalam bebatuan beku, metamorfik, sedimen dan lain – lain. Kadar Cd dalam tanah dipengaruhi oleh reaksi tanah dan fraksi – fraksi tanah yang bersifat dapat mengikat ion Cd. Senyawa – senyawa tertentu
Universitas Sumatera Utara
seperti bahan ligand dapat mempengaruhi aktivitas ion Cd, yaitu membentuk kompleks Cd-ligand yang stabil, gugus – gugus karboksil dan fenoksil berperan mengikat semua unsur logam mikro (Pickering, 1980). Kadar Cd dalam tanah dipengaruhi oleh reaksi tanah dan fraksi – fraksi tanah yang bersifat dapat mengikat ion Cd. Dengan peningkatan pH kadar Cd dalam fase larutan menurun akibat meningkatnya reaksi hidrolisis, kerapatan kompleks adsorpsi dan muatan yang dimiliki koloid tanah. Disimpulkan bahwa pH bersama – sama dengan bahan mineral liat dan kandungan oksida – oksida hidrat dapat mengatur adsorpsi spesifik Cd yang meningkat secara linear dengan pH sampai tingkat maksimum (Pickering, 1980). Penambahan kadmium (Cd) pada tanah terjadi melalui penggunaan pupuk fosfat, pupuk kandang, dari buangan industri yang menggunakan bahan bakar batubara dan minyak dan buangan inkineratur (tanur) (Lahuddin, 2007).
Tabel 4. Konsentrasi Maksimum Unsur Potensial Meracun yang Diperbolehkan di Tanah Pertanian Sesudah diberi Limbah Cair.
Potensial Unsur Meracun
Maksimum Konsentrasi yang Diperbolehkan Unsur Meracun (mg/kg tanah kering) pH 5,0-5,5
5,5-6,0
6,0-7,0
>7,0
Seng (Zn)
200
250
300
450
Tembaga (Cu)
80
100
135
200
Kadmium (Cd)
3
-
-
-
Timbal (Pb)
300
-
-
-
Sumber: MAFF, 1993.
Universitas Sumatera Utara
Aplikasi Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (Land Application) Dalam Kepmen LH No 29 tahun 2009 dinyatakan bahwa air limbah yang dihasilkan dari industri kelapa sawit dapat dimanfaatkan untuk pemupukan pada tanah perkebunan karena air limbah tersebut pada kondisi tertentu masih mengandung unsur-unsur
hara yang dapat dimanfaatkan oleh tanaman.
Pemupukan dengan air limbah ini pada umumnya dilakukan dengan mengalirkan air limbah yang berasal dari kolam penanganan limbah ke parit-parit yang ada di perkebunan. Akan tetapi di sisi lain, pemupukan air limbah pada tanah juga secara potensial menimbulkan pencemaran lingkungan atau bahkan akan menyebabkan kematian tanaman kelapa sawit di kawasan pemanfaatan air limbah itu sendiri. Dengan melihat kondisi tersebut di atas dan untuk mengurangi resiko pencemaran lingkungan yang terjadi maka pemanfaatan air limbah pada tanah dapat dilakukan setelah pemerakarsa melakukan pengkajian akan pengaruh tersebut. Aplikasi limbah cair pabrik kelapa sawit pada perkebunan kelapa sawit dengan sistem flatbed sebagaimana yang dijelaskan Sitorus (2007) dalam Permadi (2010) menguraikan sebagai berikut: 1. Limbah cair pabrik kelapa sawit dapat digunakan sebagai pupuk. Aplikasi limbah cair memiliki keuntungan antara lain mengurangi biaya pengolahan limbah cair dan sekaligus berfungsi sebagai sumber hara bagi tanaman kelapa sawit. 2. Metode aplikasi limbah cair yang umum digunakan adalah sistem flatbed, yaitu dengan mengalirkan limbah melalui pipa ke bak-bak distribusi dan selanjutnya ke parit primer dan sekunder (flatbed).
Universitas Sumatera Utara
3. Pembangunan instalasi apliksi limbah cair membutuhkan biaya yang relatif mahal. Namun investasi ini diikuti dengan peningkatan produksi TBS dan penghematan biaya pupuk sehingga penerimaan juga meningkat. Aplikasi limbah cair 12,6 mm ekuivalen curah hujan (ECH)/ha/bulan atau 126 m3/ha/bulan dapat menghemat biaya pemupukan 46%/Ha. Disamping itu, aplikasi limbah cair juga akan mengurangi biaya pengolahan limbah. Kebanyakan kandungan BOD atau COD dalam limbah minyak kelapa sawit berasal dari minyak yang tercecer. Untuk mendapatkan pengolahan dan pengurangan pencemaran yang efektif, perlu diusahakan perolehan kembali minyak yang efisien. Temperatur minyak di dalam perjernihan di atas 900oC untuk mendapatkan pemisahan minyak yang efektif. Pengolahan limbah cair kilang minyak sawit meliputi pengolahan kimia-fisik untuk menghilangkan padatan dan minyak dan pengolahan biologi untuk mengurangi beban organik yang sangat besar (Santi, 2004). Limbah yang dihasilkan dari proses pengolahan minyak kelapa sawit adalah limbah cair dan limbah padat. Limbah padatnya berupa tandan buah kosong umumnya dapat dimanfaatkan kembali di lahan perkebunan kelapa sawit untuk dijadikan pupuk kompos. Prosesnya terlebih dahulu dicacah sebelum diaplikasikan (dibuang) ke lahan. Sedangkan cangkang buah sawit dapat dimanfaatkan kembali sebagai alternatif bahan bakar (alternative fuel oil) pada boiler dan power generation. Limbah cair yang dihasilkan dari kegiatan industri pengolahan minyak kelapa sawit merupakan sisa dari proses pembuatan minyak sawit yang berbentuk cair. Limbah ini masih mengandung unsur hara yang dibutuhkan oleh tanaman dan tanah. Limbah cair ini biasanya digunakan sebagai
Universitas Sumatera Utara
alternatif pupuk di lahan perkebunan kelapa sawit yang disebut dengan land application (Agustina, 2006). Erik (2008) menyatakan bahwa kualifikasi limbah cair yang digunakan mempunyai kandungan BOD 3.500-5.000 mg/L yang berasal dari kolam anaerobik primer. Kandungan hara pada 1 m3 limbah cair setara dengan 1,5 kg urea, 0,3 kg SP-36, 3,0 kg kieserit. Pabrik kelapa sawit dengan kapsitas 30 ton/jam akan menghasilkan sekitar 480 m3 limbah cair per hari, sehingga areal yang dapat diaplikasi sekitar 100-120 Ha. Untuk melakukan pengolahan limbah cair diwajibkan melakukan kajian terlebih dahulu tentang kelayakan pemanfaatan air limbah sebagai pupuk pada tanah di perkebunan. Hasil kajian ini akan menjadi dasar dalam pemberian ijin pemanfaatan tersebut. Peraturan yang secara spesifik air limbah industri kelapa sawit yang dikeluarkan oleh kementerian lingkungan hidup yang mengatur tentang baku mutu air limbah yang boleh diaplikasi ke lingkungan yaitu Keputusan
Menteri
Negara
Lingkungan
Hidup
No
51
Tahun
1995
(Agustina, 2006). Selanjutnya, tentang pedoman teknis pengkajian pemanfaatan air limbah dari industri minyak kelapa sawit pada tanah di perkebunan kelapa sawit secara rinci diatur dalam Kepmen LH No 28 Tahun 2003. Pasal 6 berbunyi “pelaksanaan pengkajian pemanfaatan air limbah industri minyak kelapa sawit pada tanah di perkebunan kelapa sawit dilakukan minimal selama 1 (satu) tahun”, serta ayat dua pasal ini berbunyi “pengkajian pemanfaatan air limbah industry minyak kelapa sawit hanya dilakukan 1 (satu) kali pada lokasi dan tempat yang sama.
Universitas Sumatera Utara
