University of Lampung | LPPM-UNILA Institutional Repository (LPPM-UNILA-IR)
PROSIDING SEMINAR NASIONAL TEKNIK KIMIA UNPAR 2017 Teknologi Proses dan Produk Berbasis Sumber Daya Alam Indonesia Bandung, 4 Mei 2017
Hak Cipta ada pada Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Universitas Katolik Parahyangan Jl. Ciumbuleuit No.94, Bandung, Jawa Barat, Indonesia (40141) Dilarang mengutip sebagian atau seluruh buku ini atau diperbanyak dengan tujuan Komersial dalam bentuk apapun tanpa seijin Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Universitas Katolik Parahyangan, kecuali untuk keperluan penulisan artikel atau karangan ilmiah dengan menyebutkan buku ini sebagai sumber.
Cetakan 1 : Mei 2017
ISSN 2477-1694 Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri
PRAKATA
Puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan anugerahNya sehingga Seminar Nasional Teknik Kimia Universitas Katolik Parahyangan (SNTKU) 2017 ini dapat terselenggara dengan baik. Seminar ini merupakan seminar nasional yang ke-13 kalinya yang diselenggarakan oleh Jurusan Teknik Kimia UNPAR sejak tahun 2003. Seminar ini dimaksudkan sebagai ajang tukar pendapat dan informasi, presentasi hasil-hasil penelitian, serta wahana komunikasi yang melibatkan berbagai institusi pendidikan, lembaga penelitian, industri, dan pemerintah untuk bersama-sama membangun jejaring dan sinergi untuk meningkatkan kemampuan riset dan teknologi serta ekonomi nasional.
Seminar nasional ini mengambil tema utama “Teknologi Proses dan Produk Berbasis Sumber Daya Alam Indonesia“. Pengambilan tema ini dilatarbelakangi oleh sangat diperlukannya inovasi dalam pengembangan teknologi proses dan produk untuk meningkatkan daya saing bangsa di tataran internasional.
Sebagai negara yang kaya dengan sumber daya alam, Indonesia perlu secara sadar dan terus-menerus berinovasi dan mengembangkan riset di bidang teknologi proses dan produk sehingga kekayaan alam yang melimpah tersebut dapat diolah, ditingkatkan nilai tambahnya, dan dimanfaatkan semaksimal mungkin untuk kesejahteraan masyarakatnya.
Kami mengucapkan terima kasih kepada semua pihak atas dukungannya dalam pelaksanaan seminar ini. Secara khusus, kami ingin menyampaikan apresiasi yang setinggi-tingginya kepada para pembicara utama, pembicara undangan, maupun pemakalah sesi paralel, yang dalam kesibukannya yang tinggi, masih dapat meluangkan waktunya untuk berpastisipasi secara aktif dalam seminar ini.
Kami juga memohon maaf jika dalam pelaksanaan seminar ini masih terdapat kekurangan atau hal-hal yang kurang berkenan. Kritik dan saran yang membangun dari Bapak/Ibu/Saudara/i sangat kami harapkan agar penyelenggaraan seminar kami pada tahun-tahun mendatang dapat lebih baik lagi.
Akhir kata, kami mengucapkan, “Selamat mengikuti seminar. Semoga seminar ini dapat memberikan manfaat bagi kita semua. Tuhan memberkati.” Bandung, 4 Mei 2017
Panitia Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri
Editor : Dr. Ir. Judy Retti Witono, M.App.Sc.
Putri Ramadhany, S.T., M.Sc., PDeng. Kevin Cleary Wanta, S.T., M.Eng.
Reviewer : Prof. Dr. Ir. Ign. Suharto, A.P.U.
Dr. Ir. Judy Retti Witono, M.App.Sc. Dr. Arenst Andreas, S.T.,S.Si.,M.Sc. Dr. Herry Santoso, S.T., M.T.M. Dr. Tedi Hudaya, S.T., M.Eng.Sc. Ratna Frida Susanti, Ph.D Dr. Asaf Kleopas Sugih, Ir.
Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri
Daftar Isi
Editor & Reviewer iii
MAKALAH PEMBICARA UTAMA
Pemanfaatan Sumber Daya Hayati Laut Nonkonvensional
Agus Heri Purnomo
Sinergi antara Teknologi Proses dan Produk
Christianto Wibowo
MAKALAH BIDANG KAJIAN A – KERAMIK DAN MINERAL Pembuatan
2 O 3 dari Bijih Besi Lampung dengan Proses Leaching Asam Klorida
α-Fe dan Roasting
Agus Budi Prasetyo, Puguh Prasetyo, Eni Febriana, dan Wulan Cahyani
Uji Karakterisasi Hasil Percobaan Optimasi Proses Peleburan Alkali terhadap Hasil Samping Peleburan Bijih Timah
Eko Sulistiyono, F.Firdiyono, dan Yosephin Dewayani
Pengaruh Suhu dan Ukuran Partikel Bijih Laterit terhadap Perolehan Aluminium dalam Proses Ekstraksi Menggunakan Asam Sitrat
Kevin Cleary Wanta, Himawan Tri Bayu Murti Petrus, Indra Perdana, dan Widi Astuti
Peran Ferri Oksalat Dihidrat dalam Multi-Stage Bioprocess Treatments Guna Desulfurisasi Sulfur Organik dalam Batubara Tondongkura Sulawesi Selatan
Yustin Paisal dan Siti Khodijah Chaerun
Pengaruh Kecepatan Putar Ball Mill terhadap Distribusi Partikel Padatan pada Kominusi Ore Emas Sumbawa
Himawan T.B.M. Petrus, Achmad Dhaefi Ferdana, Hadhiansyah Ilhami, Arini Muthiah Rosmaya Putri, dan Agus Prasetya
Karakterisasi Hasil Reduksi Selektif Bijih Nikel Limonit yang Diikuti Pemisahan Magnetik Menggunakan XRD dan SEM-EDS
Wahyu Mayangsari dan Agus Budi Prasetyo
Percobaan Pembuatan Sodium Stannat Menggunakan Mineral Kasiterit (p.a) dengan Sodium Karbonat (Na
2 CO 3 )
Lia Andriyah, Latifa Hanum Lalasari, dan Mitha Fitria Kurniawati
Kinetika Reaksi Pelarutan Mangan dari Bijih Mangan Kadar Rendah
Ahmad Royani dan Rudi Subagja
B – POLIMER DAN SUMBER DAYA ALAM Pembuatan Asam Laktat dari Tandan Kosong Kelapa Sawit Menggunakan Katalis Basa
Apsari Puspita Aini, Johnner Sitompul, dan Carolus Borromeus Rasrendra Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri
Sekam Padi sebagai Adsorben: Evaluasi Adsorpsi untuk Pewarna Tunggal dan Campuran
Lieke Riadi, Tuani Lidiawati, Tiara Hartono, dan Masruroh Deby Anggraini
2+ Preparasi Biosorben dari Ampas Tebu untuk Sorpsi ion Cu
I Made Bendiyasa, Sofiyah, dan Nursepma Rismawati
Peranan Proses Elisitasi dan Perkecambahan untuk Meningkatkan Aktivitas Antioksidan dan Kandungan Senyawa Bioaktif Beras Coklat
Jaya Mahar Maligan, Fajar Ari Nugroho, dan Olivia Anggraeny
Pengeringan Rimpang Jahe (Zingiber officinale) dan Model Matematis Pengeringannya
Lie Hwa, Lanny Sapei, dan Elieser Tarigan
Pengujian Kualitas Air pada Pencelupan Kain Batik Katun dengan Ekstrak Daun Jati
Dwi Suheryanto
Ekstraksi Gula Reduksi dari Alga Ulva Lactuca melalui Proses Pre-treatment secara
Liquid Hot Water dan Proses Hidrolisis Menggunakan Enzim
Tri Poespowati, Ardi Riyanto, Hazlan, Rini Kartika Dewi, dan Ali Mahmudi
Pengaruh Suhu dan Waktu Penggorengan terhadap Kadar Vitamin C Keripik Papaya yang Diolah dengan Vacuum Frying
Nia Hesti Aprilya, Ratna Frida Susanti, dan Andy Chandra
C – ENERGI TERBARUKAN DAN TEKNIK REAKSI Hidrolisis Tapioka Menggunakan Amilase Terimobilisasi pada Silika Mesostructured
Cellular Foam (MCF 9.2T-3D)
Bima Firmandana, Pirda Hiline N, Dian Anggitasari, Sherlyana, Lilis Hermida, dan Joni Agustian
Pembuatan Merkapto Etilester Asam Lemak dari Minyak Dedak Padi
I Dewa Gede Arsa Putrawan, Dinda Kirana Bestari, dan Cahya Adi Wicaksana
Pengembangan Pembangkit Listrik Biogas di Pabrik Kelapa Sawit Terantam, PTPN V, Riau
Irhan Febijanto
Dekarboksilasi Sabun Basa Mg/Zn/Cu/Al dari Lemak Biji Kayu Manis
Khairil Amri, Godlief Fredrik Neonufa, Tirto Prakoso, dan Tatang Hernas Soerawidjaja
Pengaruh Kombinasi Logam pada Reaksi Dekarboksilasi Sabun Basa terhadap Produk Biohidrokarbon Cairnya
Godlief Fredrik Neonufa, Khairil Amri, Tirto Prakoso, dan Tatang H. Soerawidjaja
Produksi Eksopolisakarida oleh Azotobacter pada Berbagai Konsentrasi Kadmium Klorida
Reginawanti Hindersah dan Pujawati Suryatmana
Studi Awal Produksi Dodecanedioic Acid melalui Proses Fermentasi Menggunakan
Candida tropicalis
Rifkah Akmalina, Johnner Sitompul, Ronny Purwadi, Listiani Artha, dan Vita Wonoputri
Formulasi Nanoemulsi Ekstrak Pegagan (Centella asiatica (L) Urb) dan Jahe (Zingiber officinale Roscoe) dengan Metoda Ultrasonik
Dewi Sondari Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri
Pengaruh Suhu terhadap Sineresis pada Pembuatan Set Yogurt dengan Metode Analisa Tingkat Keasaman (pH), Nilai Viskositas, dan Kadar Protein
Elvi Kustiyah, Reni Masrida, dan Teguh Eko Prasetya
D – ADVANCED MATERIAL DAN SISTEM PROSES Desain dan Optimasi Distilasi Ekstraktif Aseton-Metanol Menggunakan Air sebagai Pelarut
Sandy Wijaya, Andrew Mardone, Herry Santoso, dan Yansen Hartanto
Seleksi Inhibitor dan Aplikasinya untuk Larutan Pembersih Kerak Falling Film Plate
Evaporator di Pabrik Gula Sulfitasi
Risvan Kuswurjanto dan Linda Mustikaningrum
Pengaruh Tekanan pada Ekstraksi Fluida Superkritik terhadap Komponen Kimia dalam Zingiber officenale Rosc.
Dewi Sondari dan Eka Dian Pusfitasari
Simulasi Unsteady State Distilasi Reaktif Menggunakan Aspen Dynamics untuk Sintesis MTBE
David Delavo Setiadi, Tedi Hudaya, dan I Gede Pandega Wiratama
Simulasi Distilasi Vakum dan Thin-Film Evaporator untuk Memisahkan Lube Oil dari Fraksi Berat Minyak Pelumas Bekas
Renanto Handogo, Juwari Purwo Sutikno, Riszi Bagus Prasetyo, dan Hermansyah Citra
Model Laju Desorpsi Pupuk Urea Lepas Lambat yang Disintesis melalui Interkalasi Urea ke dalam Bentonit Alam Asal Lampung
Lilis Hermida, Joni Agustian, Ajeng Ayu Puspasari, Fitriani Wulandari, dan Lamando Aquan Raja
Rancangan Konseptual Pengolahan Nikel Kadar Rendah Skala Pilot Plant
Yustin Paisal, Andi Ilham Samanlangi, Andi Amrullah, dan Moh. Khaidir Noor
Combined Absorption Ion Exchange pada Gas Karbondioksida Menggunakan Resin Basah Penukar Anion untuk Pemurnian Biogas
N.F. Palestine, Wiratni, dan A. Mindaryani Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri
BAGIAN D:
Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri
ADVANCED MATERIAL DAN SISTEM PROSES
Model Laju Desorpsi Pupuk Urea Lepas Lambat yang Disintesis melalui Interkalasi Urea ke dalam Bentonit Alam Asal Lampung * Lilis Hermida , Joni Agustian, Ajeng Ayu Puspasari, Fitriani Wulandari, dan Lamando Aquan Raja Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Lampung Jl. Prof. Dr. Soemantri Brodjonegoro No. 1 Bandar Lampung 35145
- * Email: [email protected]
Abstrak
Untuk meningkatkan effisiensi penggunaan pupuk urea dan meminimalisir dampak buruk terhadap lingkungan karena penggunaan pupuk urea yang berlebihan, maka penelitian mengenai pupuk urea lepas lambat (SRUF) perlu dikembangkan. Pada kajian ini, berbagai macam pupuk urea lepas lambat dalam bentuk struktur kisi tiga dimensi dibuat dengan cara interkalasi urea kedalam bentonit dengan variasi komposisi dan menggunakan variasi pengikat yaitu pati jagung dan HPMC(hydroxyl propylmethyl
cellulose ). Pada proses pembuatannya, campuran bentonit alam dan pengikat ditambahkan kedalam urea
yang meleleh. Kemudian campuran yang ditambahkan tersebut dimasukan ke dalam cetakan dan didinginkan pada suhu ruang agar terjadi pengkristalan kembali. Produk SRUF yang diperoleh
o
dikeringkan pada suhu 50 C selama 8 jam sebelum digunakan. Karakteristik desoprsi urea dari produk SRUF diperiksa melalui percobaan pelepasan statik didalam 500 ml air. Dari hasil percobaan pelepasan statik ditemukan bahwa SRUF yang menggunakan pati jagung (0,8 gr) sebagai pengikat dapat dilepaskan kedalam air dalam jangka waktu hingga 9 jam yang mana lebih lama daripada jangka waktu pelepasan SRUF yang menggunakan HPMC (0,8 gr) sebagai pengikat yaitu 1 jam 30 menit. Sementara pupuk urea konvensional dapat dilepaskan kedalam air dalam jangka waktu 23 menit. Cara pelepasan laju desorpsi SRUF dengan menggunakan pati jagung (0,8 gr) adalah secara anomalous trasnport dengan model laju
0,70097 pelepasan adalah y = 0,001497 t .
Kata kunci: bentonit alam; pupuk urea lepas lambat; struktur kisi tiga dimensi; pati jagung.
Abstract
In order to increase efficiency of urea fertilizer use and to minimize adverse environmental impact derived from its excessive use, researches on slow release urea fertilizer (SRUF)have to be developed. In this study, various slow release urea fertilizers (SRUF)in the form of a three-dimensional lattice structure were prepared by intercalation of urea into natural bentonite with different composition and using various binder i.e. corn starch and HPMC(hydroxyl propylmethyl cellulose). In the preparation, a mixture of natural bentonite and a kind of binder was added to melting urea. Then, the admixture was put into a mould and cooled at room temperature for recrystallization process. The SRUF product was dried
o
at 50 C for 8 hours before use. Urea desorption characteristics of the SRUF product were examined through static release experiment in 500 ml water It was found from the static release experiment that SRUF using corn starch (0,8 gr) as a binder was able to be released in water for up to 9 hours which was much longer than the release of SRUF using HPMC (0,8 gr) as a binder an hour 30 minutes. Meanwhile conventional urea fertilizer was able to be released in water for 23 mins. Release mecanism of the SRUF
0,70097 using corn starch was anomalous trasport with desorption rate equation of y = 0,001497 t .
Keywords: natural bentonite, slow release urea fertilizer; three-dimensional lattice structure; corn starch. PENDAHULUAN nitrogen berlangsung cepat dan lebih dari 50% nitrogen
dalam tanah hilang melalui proses pencucian, penguapan Urea (CO(NH
2 ) 2 meupakan salah satu contoh pupuk
udara dalam bentuk gas Nitrogen (N ), Dinitrogen oksida
2
konvensional yang sering digunakan di Indonesia. Urea (N
2 O), gas amoniak (NH 3 ), dan bentuk-bentuk lain yang
mengandung nitrogen yang diserap tanaman setelah tidak dapat dimanfaatkan oleh tanaman (Soepardi, 1983).
- nitrogen dikonversi menjadi ammonium (N-NH )
4 Sebagai upaya untuk mengurangi kehilangan unsur
melalui proses hidrolisis dengan bantuan enzim urase nitrogen, para peneliti memodifikasi bentuk fisik dan (Soepardi, 1983). Namun unsur nitrogen di dalam urea kimia pupuk urea konvensional menjadi pupuk urea lepas yang dimasukkan ke dalam tanah hanya diserap 30-50% lambat atau slow release urea fertilizer (SRUF) karena saja (Prasad dan De Datta, 1979). Hal ini dikarenakan urea yang termodifikasi dapat memperlambat proses apabila urea dimasukkan ke dalam tanah proses hidrolisis
Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri
Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri hidrolisis nitrogen di dalam tanah. Penggunaan zeolit untuk melapisi urea sebagai SRUF telah banyak diteliti (Pratomo dkk, 2009; Nainggolan dkk, 2009; Zwingmann dkk, 2009; Jha dkk 2009). Namun pupuk urea lepas lambat yang dilapisi zeolit tersebut memilki laju pelepasan (desoprsi) yang sangat lama dan biaya proses pembuatannya mahal. Sehingga pupuk urea lepas lambat yang dilapisi (urea coated) tersebut lebih sesuai diaplikasikan di negara-negara maju daripada di negara- negara berkembang (Xiaoyu dkk., 2013).
C. Setelah aquadest mencapai suhu 60
SRUF-1 90 9,8 0,2 - SRUF-2 90 9,6 0,4 - SRUF-3 90 9,4 0,6 - SRUF-4 90 9,2 0,8 - SRUF-5 90 9,2 - 0,2 SRUF-6 90 9,2 - 0,5 SRUF-7 90 9,2 - 0,8
(gr) Bentonit (gr) Pati jagung (gr) Pati HPMC (gr)
Tabel 1. Jumlah dan Jenis Bahan yang Digunakan dalam Pembuatan Berbagai SRUF
SRUF
UreaC selama 8 jam kemudian dilakukan uji desorpsi melalui percobaan pelepasan statik. Jumlah dan jenis bahan yang digunakan dalam pembuatan berbagai SRUF pada penelitian ini dapat dilihat pada tabel 1.
o
C, aquadest diteteskan sebanyak 3 mL ke pati pengikat dalam cawan porselin dan diaduk sampai pati pengikat mengental. Kemudian pati pengikat yang sudah mengental dicampurkan ke campuran bentonit dan urea yang leleh lalu diaduk sampai merata. Setelah itu, campuran tersebut dimasukkan ke dalam cetakan dan didinginkan pada suhu ruang selama 3 jam agar terjadi pengkristalan kembali dan didapatlah SRUF. Kemudian SRUF dikeluarkan dari cetakan dan dikeringkan pada suhu 50
o
o
SRUF dengan struktur kisi tiga dimensi telah berhasil disintesis dengan proses yang lebih mudah dan murah oleh Xiaoyu dkk (2013). SRUF dengan struktur kisi tiga dimensi ini mempunyai mekanisme dan laju desorpsi (pelepasan) berbeda daripada SRUF yang dilapisi urea (urea coated) dan proses pembuatannya lebih sederhana. SRUF tersebut dibuat dengan cara interkalasi urea ke dalam bentonit alam asal China sebagai penyangga dan penambahan polimer organik sebagai binder. Namun, jenis polimer organik yang digunakan sebagai binder tidak dijelaskan di literatur tersebut. Oleh sebab itu penelitian yang dilaporkan ini bertujuan untuk mengkaji pengaruh jenis binder (pati jagung dan HPMC) dan penggunaan bentonit alam Lampung pada pembuatan SRUF terhadap struktur dan sifat kimianya serta karakteristik pelepasan SRUF. Model laju pelepasan SRUF dipelajari dengan cara melakukan uji pelepasan statik di dalam 500 ml air dan disimulasikan dengan
C. Setelah itu, bentonit dengan variasi berat tersebut diaduk secara merata menggunakan spatula selama 5 menit agar terjadi proses interkalasi. Pada saat interkalasi berlangsung, aquadest dipanaskan untuk melarutkan pati pengikat (pati jagung atau pati HPMC) dengan suhu 60
hot plate bersuhu 130 o
C selama 8 jam. Pembuatan berbagai pupuk urea lepas lambat dilakukan dengan menggunakan metode yang diadaptasi dari Xiaoyu dkk (2013) dengan modifikasi pemakaian variasi bentonit dan jenis pengikat. Mula-mula 90 gr urea dimasukkan dalam gelas beaker dan dilelehkan di atas
o
Pembuatan SRUF dengan struktur kisi tiga dimensi dimulai dengan menghaluskan bentonit alam Lampung menggunakan mortar sampai berukuran 200 mesh. Kemudian bentonit dicuci dengan aquadest sebanyak 3 kali untuk menghilangkan pengotor yang ada. Setelah itu, bentonit disaring dengan kertas saring lalu diletakkan di loyang untuk dikeringkan dengan oven bersuhu 105
METODE
software .
Setelah produk SRUF dibuat selanjutnya adalah mengkaji model pelepasan pupuk secara statik di dalam air. Peralatan eksperimen untuk melakukan percobaan pelepasan pupuk secara statik di dalam air ditunjukkan pada gambar 1. Prosedurnya adalah sebagai berikut: 6 gr pupuk dimasukkan dalam pipa dengan panjang 7 cm dan diameter 1,5 cm dengan salah satu ujungnya ditutup. Kemudian pipa diletakkan secara horizontal di dalam gelas beaker yang di dalamnya terdapat 500 mL air. Kecepatan pengadukan diatur 100 rpm. Pada interval waktu tertentu, sampel air yang mengandung urea diambil sebanyak 1 mL pada 3 titik yaitu pusat, pinggir kiri, dan pinggir kanan gelas beaker untuk dianalisa. Suhu air dikontrol pada suhu ruangan. Perlakuan ini dilakukan sampai pupuk yang ada di dalam pipa larut sempurna. Pengujian dilakukan untuk semua SRUF yang dibuat dan pupuk urea konvensional. menunjukkan laju pelepasan kumulatif dikarenakan difusi dan item kedua k
1 tm
2m
menujukkan laju kumulatif dikarenakan adanya air.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil yang akan dibahas pertama adalah tentang uji pelepasan statik di dalam air yang dapat dilihat pada gambar 2. Gambar tersebut berupa grafik hubungan konsentrasi urea terlarut vs waktu desorpsinya. Pada grafik tersebut terlihat bahwa SRUF-4 dengan komposisi urea 90 gr, bentonit 9,2 gr, dan 0,8 pati jagung memiliki waktu release selama 9 jam, sedangkan untuk SRUF-7 dengan komposisi yang sama tetapi menggunakan pati HPMC waktu release yaitu 1 jam 30 menit. Dari kedua jenis pati memiliki kecepatan release urea termodifikasi yang berbeda. Hal ini terjadi karena pati jagung lebih melekat dan tercampur sempurna dengan urea yang meleleh karena pati jagung larut pada lelehan urea yang panas, sedangkan pati HPMC memiliki sifat hidrofobik dan semi sintetik yang menyebabkan pati ini sulit untuk menyatu dengan campuran urea yang meleleh karena HPMC hanya larut pada air dingin sedangkan urea yang meleleh bersuhu 130
3. Termometer, 4. Air, 5. Geals beaker, 6. Batang magnetik, 7. Hot plate stirrer, 8. Clamp (diadaptasi dari Xiaoyu dkk, 2013)
o
C sehingga menyebabkan ikatan anatar materialnya kurang kuat maka waktu release pati jagung jauh lebih lama dibandingkan pati HPMC. Pada komposisi 9,2 gr pelepasan urea dalam air berlangsung lambat yang dilihat dari konsentrasi urea yang terakumulasi di dalam larutan urea. Hal ini disebabkan karena bentonit yang terkandung di dalam urea mengontrol pelepasn urea. Kekompakan kisi tiga dimensi yang terbentuk dari bentonit yang memiliki pori besar tertutupi oleh urea yang terintekalasi di dalamnya sehingga membuat pelepasan urea terkontrol dan release lebih lama. Pati menyebabkan rantai ikatan antar molekul semakin panjang sehingga tidak mudah putus. Semakin banyak pati yang digunakan maka rantai ikatan semakin panjang dan ikatan antar molekulnya semakin kuat, namun penyesuaian komposisi bentonit juga mempengaruhi kekuatan ikatan tersebut. Disamping itu, jenis pati yang digunakan sangat berpengaruh terhadap waktu pelepasan urea seperti pada SRUF-4 dan SRUF-7 yang mempunyai komposisi yang sama tetapi berbeda jenis pengikatnya.
1 x t m
t
(2) Dimana: Q t = fraksi zat aktif yang dilepaskan pada waktu t k = konstanta yang berhubungan dengan sifat pembawa sistem zat aktif n = eksponen difusi menunjukkan mekanisme pelepasan Model lainnya dapat diadopsi dari Peppas dan Sahlin (1989) sebagai berikut: Q t = k
n
Untuk pemodelan pelepasan pupuk secara statik di dalam 500 mL air, percobaan dirancang berdasarkan prosedur Higuchi (1963). Pada kondisi ini diasumsikan bahwa jika permukaan (interface) antara urea air bergerak, gradien konsentrasi di dalam pipa dapat diabaikan dan konsentrasi urea dalam pipa seragam dan sama yang dilepaskan mengikuti persamaan pemodelan umumnya sebagai berikut (Peppas, 1985): Q t = k x t
Konsentrasi urea ditentukan dengan metode kurva standar urea yang dideteksi dengan spectrofotometer pada panjang gelombang 440 nm.
2 ) 0,8333.
Setelah mendapatkan sampel tiap waktu dilakukan penentuan konsentrasi urea di dalam air. Senyawa urea dideteksi dengan menggunakan spectrofotometer yang beroperasi pada panjang gelombang 440 nm (Xiayou dkk, 2013). Konsentrasi dihitung dari rumus: C t = (gr/mL) (1) Dimana: Ct adalah konsentrasi urea, A adalah nilai absorbansi dan koefisien determinasi (R
Gambar 1. Peralatan untuk uji desorpsi pupuk secara statik di dalam air. 1. Sampel pupuk, 2. Pipa sampel,
2
- k
m = eksponen difusi Item pertama k
2 = konstanta pelarutan erosi
Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri
1
(3) Dimana: Q t = fraksi zat aktif yang dilepaskan pada waktu t k
2 x t 2m
= konstanta difusi k jika permukaan (interface) antara urea air bergerak, gradien konsentrasi di dalam pipa dapat diabaikan, dan konsentrasi urea dalam pipa dapat diasumsikan seragam dan diasumsikan sama dengan konsentrasi di seluruh tangki. Untuk mengetahui mekanisme pelepasan, penelitian ini mengikuti model kinetika Higuchi dengan bentuk produk silinder. Pada SRUF menggunakan pati jagung dari grafik pada gambar 3 nilai k didapat sebesar 0,001497 dan nilai n dalah 0,700097. Sehingga persamaan kinetika desorpsinya adalah y = 0,001497
0,70097
t Dari nilai n yang dihasilkan menunjukkan bahwa mekanisme pelepasannya mengikuti non-fickian diffusion
(anomalous transport) artinya mengikuti model Higuchi dengan nilai n yang dihasilkan 0,45 < n < 0,89. Pelepasan pupuk SRUF dengan mekanisme non-fickian diffusion atau anomalous transport yang menunjukkan terjadinya
Gambar 2. Grafik hubungan antara konsentrasi urea
pelepasan pupuk melalui gabungan antara difusi yang
terlarut vs waktu desorpsinya pada percobaan
dipengaruhi oleh jumlah pati jagung sehingga
pelepasan pupuk secara statik di dalam 500 mL air
meningkatkan viskositas SRUF dan erosi yang dipengaruhi oleh jumlah bentonit. Hal ini menyebabkan kompaknya struktur kisi SRUF sehingga mengindikasikan pelepasan pupuk lebih dari satu. Sedangkan pada SRUF menggunakan pati HPMC sebagai pengikat dari nilai n yang dihasilkan menunjukkan bahwa mekanisme pelepasannya mengikuti
fickian diffusion artinya mengikuti model Higuchi dengan
nilai n < 0,45 yaitu 0,244088 dengan persamaan kinetika
0,244088
desorpsi adalah y= 0,0550847 t . Pelepasan pupuk SRUF dengan mekanisme fickian diffusion menunjukkan terjadinya pelepasan pupuk secara difusi dengan cara masuknya air ke dalam rongga SRUF sehingga mendorong urea keluar melalui pori-pori SRUF karena adanya beda konsentrasi dalam SRUF dan air.
PENUTUP
Simpulan
Berbagai macam pupuk urea lepas lambat (SRUF) dalam bentuk struktur tiga dimensi berhasil dibuat melalui intekalasi urea ke dalam bentonit dan menggunakan variasi jenis pengikat yaitu pati jagung dan pati HPMC. Dari hasil uji desorpsi pupuk secara statik di dalam air didapatkan bahwa SRUF yang dibuat menggunakan pati jagung menunjukkan jangka waktu pelepasan urea yang jauh lebih lama dibandingkan dengan SRUF yang dibuat menggunakan pati HPMC. Hal ini mungkin disebabkan ikatan antar molekul di
Gambar 3. Model kinetika desorpsi daripada (A)
dalam SRUF-pati jagung jauh lebih banyak dibandingkan
SRUF-pati jagung dan (B) SRUF-pati HPMC
di dalam SRUF-HPMC. SRUF yang dibuat dengan komposisi urea 90 gr, bentonit 9,2 gr, dan pati jagung 0,8 Kemudian analisa meodel kinetika desorpsinya gr memilki jangka wakyu pelepasan (releaase) paling ditentukan berdasarkan persamaan untuk orde satu lama yaitu 9 jam pada uji desorpsi statik dalam air. (persamaan garis lurus antara jumlah urea terlarut vs
Sementara pupuk urea konvensional memiliki jangka waktu). Percobaan uji desorpsi dalam air dirancang waktu pelepasan hanya 23 menit. Model kinetika berdasarkan prosedur Higuchi (1963). Dalam kondisi ini
Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri
UCAPAN TERIMA KASIH
Journal of Hazardous Materials , 169,29-35.
Zwingmann, N., Singh B., Mackinnon, I. D. R., Glikes, R. J. (2009). Zeolite from alkali modified kaolin increases NH4+ retention by sand soil. Column experiments. Applied Clay Science,46, 7-12
F. (2011). Slow-release nitrogen and boron fertilizer from a functional superabsorbent formulation based on wheat straw and attapulgite. Chemical Engineering Journal , 167, 342-348.
Biosystems Engineering , 115, 274-282 .Xie, L. H., Liu, M. Z., Ni, B. L., Zhang, X., & Wang, Y.
Guannan, Q., Lixiang, Y. (2013). A novel slow- release urea fertilizer: Physical and chemical analysis of its structure and study of its release mechanism.
.Soepardi, G., 1983. Sifat dan Ciri Tanah. Departemen Ilmu Tanah, Fakultas Pertanian Bogor, IPB. Bogor. Xiaoyu, N., Yuejin, W., Zhengyan, W., Lin, Wu.,
Zeolit Indonesia , 8(2) 76-83
Pratomo, K. R., Suwardi, Darmawan, (2009). Pengaruh Pupuk Urea-Zeolit-Asam Humat (UZA) terhadap Produktivitas Tanaman Padi Var. Cihereng. Jurnal
Nainggolan, G.D., Suwardi, Darmawan, (2009). Pola Pelepasan Nitrogen dari Pupuk Tersedia Lambat Urea-Zeolit-Asam Humat. Jurnal Zeolit Indonesia, 8 (2) 83-89.
Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri desorpsi dari SRUF-pati jagung komposisi terbaik adalah y = 0,001497 t
0,70097
University (Natural Science Edition) , 23, 84-86 He, X. S., Liao, Z. W., Huang, P. Z., Duan, J. X., Ge, R.
Preparation and characterization of polyacrylamide/montmorillonite intercalated composite. Journal of South China Agricultural
DAFTAR PUSTAKA Chen, M., Yang, L. M., Luo, Z. G., & Lu, Q. M. (2002).
Penulis mengucapkan terimakasih kepada Kementrian Riset Teknologi dan Pendidikan Tinggi (RISTEKDIKTI) atas dana hibah penelitian produk terapan untuk melakukan penelitian ini.
Pada penelitian ini yang harus sangat diperhatikan adalah suhu pelelehan urea karena jika suhu tersebut di atas titik didih urea maka urea tersebut akan menjadi racun dalam tanaman. Dalam hal penelitian hal yang perlu diperhatikan adalah waktu intekalasi yang harus tepat sehingga menghasilkan SRUF yang diinginkan dan untuk hal lain seperti jenis pati yang digunakan bisa diganti jenisnya dengan pati lain yang sifatnya dapat larut dalam suhu tinggi.
Saran
yaitu mekanisme pelepasannya adalah fickian diffusion.
0,24408
yaitu mekanisme pelepasannya adalah non-fickian diffusion (anomalous trasnport) sedangkan model kinetika desorpsi SRUF-pati HPMC komposisi terbaik adalah y = 0,0550847 t
S., Li, H. B.(2007). Characteristics and performance of novel waterabsorbent slow release nitrogen fertilizers. Agriculture Science in China, 6, 338-346. Jha, V. K., Hayashi, S. (2009). Modification on natural clipnotilolite zeolite for its NH4 retention capacity.