Fertilizer  paper

Abstract

Fertilizer is one of the main sources of nutrients given to plants. In the process of growth, development and reproduction process every day plants need nutrients in the form of minerals and water. Potassium silica is an element that contains Silica (Si) and Potassium (K) elements, both of these elements are needed by plants. For example the benefits of silica are to increase the oxidation of plant roots, increase the activity of enzymes involved in photosynthesis, and increase the thickness of cell walls as pest protection. While the benefits of potassium for plants include, forming and transporting carbohydrates, as a catalyst in the formation of protein, increasing carbohydrate and sugar levels in fruit, and improving fruit quality due to better shape, content, and color. To find out the composition of potassium silica fertilizer products made using bamboo leaf ash as raw material with KOH reagent. Variable variables are KOH concentrations of 0.5, 1, 1.5, 2 and 2.5 N and stirring concentrations of 100,125,150,175, and 200 rpm for 120 minutes with a weight of 30 grams at 80 ⁰C. The best results were shown at a concentration of 2.5 N at 200 rpm with potassium levels of 2.63% and 0.034% Silica

Keywords : fertilizer, potassium silica, bamboo leaf ash

Abstrak

Pupuk merupakan salah satu sumber nutrisi utama yang diberikan pada tumbuhan. Dalam proses pertumbuhan, perkembangan dan proses reproduksi setiap hari tumbuhan membutuhkan nutrisi berupa mineral dan air. Pupuk kalium silika merupakan unsur yang mengandung unsur Silika(Si) dan Kalium(K), kedua unsur ini sangat dibutuhkan oleh tanaman. Misalnya manfaat silika yaitu untuk meningkatkan oksidasi akar tanaman,meningkatkan aktivitas enzim yang terlibat dalam fotosintesis, dan meningkatkan ketebalan dinding sel sebagai proteksi hama. Sedangkan manfaat dari kalium untuk tanaman diantaranya yaitu, membentuk dan mengangkut karbohidrat , sebagai katalisator dalam pembentukan protein, meningkatakan kadar karbohidrat dan gula dalam buah,dan meningkatkan kualitas buah karena bentuk,kadar, dan warna yang lebih baik. Untuk mengetahui komposisi produk pupuk kalium silika yang dibuat dengan menggunakan bahan baku abu daun bambu dengan pereaksi KOH. Variable peubahnya adalah konsentrasi KOH sebesar 0,5;1;1,5;2 dan 2,5 N dan konsentrasi pengadukam sebesar 100,125,150,175, dan 200 rpm selama 120 menit dengan berat 30 gram pada suhu 80⁰C. Hasil yang paling baik ditunjukkan pada konsentrasi 2,5 N pada 200 rpm dengan kadar kalium 2,83% dan 0,034% Silika.

Kata kunci : pupuk, kalium silika, abu daun bambu

I.          Pendahuluan

Pupuk merupakan salah satu sumber nutrisi utama yang diberikan pada tumbuhan. Dalam proses pertumbuhan, perkembangan dan proses reproduksi setiap hari tumbuhan membutuhkan nutrisi berupa mineral dan air. Silika merupakan unsur hara juga bagi tanaman,yang sangat bermanfaat bagi tanaman padi, karena dengan adanya unsur silika dalam daun padi, daun padi akan tetap tegak dan padi tidak mudah roboh serta memberikan resistensi terhadap penyakit. Pupuk kalium silika merupakan unsur yang mengandung unsur Silika(Si) dan Kalium(K), kedua unsur ini sangat dibutuhkan oleh tanaman. Misalnya manfaat silika yaitu untuk meningkatkan oksidasi akar tanaman,meningkatkan aktivitas enzim yang terlibat dalam fotosintesis, dan meningkatkan ketebalan dinding sel sebagai proteksi hama. Sedangkan manfaat dari kalium untuk tanaman diantaranya yaitu, membentuk dan mengangkut karbohidrat , sebagai katalisator dalam pembentukan protein, meningkatakan kadar karbohidrat dan gula dalam buah,dan meningkatkan kualitas buah karena bentuk,kadar, dan warna yang lebih baik. (Sumada,2016).

Pada umumnya pupuk terdiri dari dua jenis pupuk, yakni pupuk organik dan anorganik. Namun, pupuk sebenarnya dapat diklasifikasikan berdasarkan beberapa hal. Pupuk menurut Widya (2002), dapat digolongkan berdasarkan asalnya, senyawanya, fasanya dan cara penggunaannya.

1. Berdasarkan asalnya :

• Pupuk alam

Pupuk alam yakni pupuk yang terdapat di alam atau dibuat dengan bahan alam tanpa proses yang berarti. seperti , pupuk kandang, pupuk kompos, dan pupuk hijau.

• Pupuk buatan

Pupuk buatan adalah pupuk yang dibuat oleh pabrik dengan mengubah sumber alam melalui proses fisika atau kimia. Misalnya, Urea, Nitrophoska, dan TSP.

1. Berdasarkan senyawanya :

• Pupuk organik

Pupuk yang berupa senyawa organik. Kebanyakan pupuk alam tergolong pupuk organik kecuali pupuk alam yang berasal dari batuan seperti apati [Ca₃(PO₄)₂].

• Pupuk anorganik

Pupuk anorganik atau mineral yakni pupuk dari senyawa anorganik. Hampir semua pupuk buatan tergolong pupuk anorganik.

1. Berdasarkan fasanya :

• Pupuk padat

Pupuk yang umumnya mempunyai kelarutan beragam mulai yang mudah larut air dan yang sukar larut air.

• Pupuk cair

Pupuk berupa cairan yang cara penggunaanya dilarutkan terlebih dahulu dengan air. Karena mengandung banyak unsur hara baik makro atau mikro, pupuk jenis ini relatif lebih mahal. Umumnya pupuk ini disemprotkan ke daun.

1. Berdasarkan cara penggunaannya :

• Pupuk daun

Merupakan pupuk yang cara pemupukannya dilarutkan terlebih dahulu dengan air lalu disemprotkan pada permukaan daun.

• Pupuk akar atau tanah

Yakni pupuk yang diberikan kedalam tanah disekitar akar agar diserapoleh akar tanaman.

Penelitian ini berfokus kepada pemanfaatan abu daun bambu sebagai bahan baku pembuatan pupuk cair anorganik. Mengingat mahalnya pupuk bersubsidi di Indonesia menjadi perhitungan dari penelitian ini untuk menghasilkan pupuk cair yang mudah didapatkan dengan harga yang relatif lebih murah. Keunggulan lain dari pupuk ini adalah mengandung lebih dari satu nutrient yang diperlukan bagi pertumbuhan tanaman. Adapun penelitian terdahulu yang dilakukan dengan menggunakan abu bagasse didapatkan hasil,kadar SiO2 dapat ditingkatkan dengan menambahkan konsentrasi KOH, karena semakin tinggi konsentrasi KOH yang digunakan maka semakin besar pula SiO2 yang ikut terekstrak. (Larissa,2018).

Daun Bambu (Bambusa sp) termasuk daun  lengkap karena memiliki ketiga syarat sebagai daun lengkap yaitu memiliki upih daun atau pelepah daun , tangkai daun, dan helaian daun. Bangun daun  pada daun Bambu yaitu termasuk bangun lanset karena bagian terlebar berada di tengah-tengah helaian daun. Tulang daun  pada daun Bambu adalah bertulang sejajar karena mempunyai satu tulang di tengah yang besar membujur daun, sedangkan tulang-tulang lainnya jelas lebih kecil dan nampaknya semua mempunyai arah yang sejajar. Warna daun pada daun Bambu adalah hijau tua. Berikut merupakan klasifikasi taksonomi dari daun bambu.

Regnum                 :     Plantae

Divisi                     :     Magnoliophyta

Kelas                      :     Monocotyledonae

Ordo                       :     Poales

Famili                     :     Poaceae

Genus                      :    Bambusa

Spesies                    :     Bambusa sp

(Thya, 2014).

Daun bambu dikeringkan terbuka lalu dipanaskan pada 600⁰ C selama 2 jam dalam tungku ditemukan dengan bahan amorf yang mengandung amorf silika. Abu itu ditandai dengan analisis kimia bubuk X-ray teknik difraksi dan SEM. Reaksi abu dengan kalsium hidroksida menunjukkannya menjadi pozzolan alam. Reaktivitas pozzolanic meningkat seiring waktu dan suhu. Komposisi kimia dari abu daun bambu sebesar 75,9 % (Olugbenga, 2010).

Komposisi kimia dari abu daun bambu terdiri dari beberapa senyawa yang dianalisa di Laboratorium Mineral & Material Maju, Universitas Negeri Malang, dapat dilihat pada Tabel 1. berikut.

Tabel 1. Hasil Uji Analisa XRF Abu Daun Bambu

Sumber : (Laboratorium Mineral & Material Maju, Universitas Negeri Malang, 2019).

Silika yang diakumulasi dalam jaringan daun tanaman padi bisa mencapai 5% atau lebih. Konsentrasi Si yang tinggi di daun akan meningkatkan kanopi fotosistesis, meningkatkan ketahanan terhadap cekaman biotik dan abiotik serta berkontribusi terhadap pertumbuhan tanaman yang dan hasil yang tinggi (Ma JF, 2002). Fungsi utama Si pada tanaman tidak sepenuhnya diketahui, namun pada tanaman padi fungsi Si adalah menguatkan batang tanaman sehingga tidak mudah roboh atau lebih tahan terhadap serangan hama dan penyakit. (Miyake, 1983).

Kalium Hidroksida atau KOH biasa disebut potas api dengan rumus KOH. Nama lain kalium hidroksida adalah kaustik kalium, potash alkali, potassia, kalium hidrat. KOH adalah senyawa kimia alkali kaustik yang mudah larut dalam air dan mudah terbakar (Retta, 2016). Proses yang digunakan dalam pembuatan pupuk kalium silika yaitu reaksi yang terjadi apabila Kalium Hidroksida digunakan sebagai sumber Kalium,

SiO₂ + 2KOH à K₂O.SiO₂  + H₂O

(Amalinda, 2012)

Pupuk silika memiliki banyak manfaat dibanding pupuk kimia (urea, ZA, NPK, dan lain-lain), karena tanaman lebih banyak memerlukan unsur hara silika dibandingkan unsur Nitrogen. Secara umum, unsur silika pada pupuk silika diketahui dapat mengurangi pengaruh keracunan mangan (Mg), besi (Fe), dan Aluminium (Al), mencegah akumulasi mangan (Mn) pada daun tebu yang berupa spot spot hitam, menguatkan batang sehingga tahan rebah, meningkatkan ketersediaan hara P dalam tanah, mengurangi transpirasi, pada ketimun unsur silika dapat mengurangi penyakit embun tepung, dan dapat  meningkatkan kesehatan tanaman secara umum (Makarim, 2007).

Pemupukan silika (Si) pada lahan sawah di Indonesia tidak umum dilakukan mengingat pupuk ini belum dikenal luas. Beberapa hasil penelitian menunjukkan bahwa tanaman padi sangat memerlukan unsur Si untuk meningkatkan pertumbuhan dan ketahanan terhadap serangan hama penyakit. Menurut Subiksa (2018), pupuk kalium silika meningkatkan pertumbuhan tanaman dengan nyata ditandai dengan pertumbuhan tanaman lebih tinggi, anakan lebih banyak, batangnya lebih kuat dan biomasa lebih banyak dibandingkan perlakuan NPK standar. Proses produksi pupuk kalium silika ini dapat dilakukan dengan berbagai reaksi kimia diantaranya :

1. Silika (SiO₂) direaksikan dengan kalium karbonat (K₂CO₃). pada proses ini, silika dicampurkan dengan kalium karbonat dan dilakukan pembakaran dalam furnace yang bertemperatur diatas titik lebur campuran kuarng lebih diatas 1200 C, hasil pembakaran selanjutnya didinginkan, dan digrinding hingga terbentuk pupuk kalium silika powder. Apabila diinginkan bentuk pupuk berupa granul, maka dibutuhkan proses granulasi.
2. Silika (SiO₂) direaksikan dengan kalium hidrksida (KOH). pada proses ini, silika dicampurkan dengan kalium hidroksida (KOH)dan dilakukan pembakaran dalam furnace yang bertemperatur diatas titik lebur campuran kuarng lebih diatas 1200 C, hasil pembakaran selanjutnya didinginkan, dan digrinding hingga terbentuk pupuk kalium silika powder. Apabila diinginkan bentuk pupuk berupa granul, maka dibutuhkan proses granulasi (Sumada, 2013).

Dasar dalam pembuatan variabel ini ditentukan berdasarkan reaksi stochiometri dimana dari reaksi tersebut dihasilkan 2 mol KOH sehingga dapat dijadikan sebagai acuan untuk penentuan konsentrasi pelarut dalam 1 liter sehingga dapat kami simpulkan konsentrasi yang digunakan ialah 1;1,5;2;2,5;3N sebagai pembanding dengan acuan stochiometri (2N) untuk mendapatkan konsentrasi terbaik. Sedangkan untuk penentuan berat bahan yang digunakan ialah 60,70,80, 90,dan 100 gram sebagai uji coba untuk mendapatkan kadar silika murni.

Faktor – faktor yang mempengaruhi dalam reaksi pembuatan pupuk kalium silikat:

1.Suhu ,

Dapat mempercepat kelarutan zat terlarut. Pelarut dengan suhu yang lebih tunggi akan lebih cepat melarutkan zat terlarut dibandingkan pelarut dengan suhu lebih rendah. Ketika pemanasan dilakukan, partikel pada suhu tinggi bergerak lebih cepat dibandingkan pada suhu rendah. Akibatnya, kontak antara zat terlarut dengan zat pelarut menjadi lebih efektif. Hal ini menyebabkan zat terlarut menjadi lebih mudah larut pada suhu tinggi. Di samping itu, suhu akan mempercepat reaksi.

2. Perbandingan Bahan.

Volume pelarut yang besar dan konsentrasi yang tinggi akan lebih mudah digunakan untuk melarutkan zat terlarut dalam suatu bahan. Terdapat hubungan antara volume pelarut dengan konsentrasi pelarut, semakin banyak volume pelarut dengan konsentrasi rendah maka zat yang terlarut juga akan semakin sedikit dan begitu pula sebaliknya. Serta semakin banyak bahan yang digunakan maka semakin banyak zat yang terlarut oleh pelarut.

3.Pengadukan,

Menyebabkan partikel-partikel antara zat terlarut dengan pelarut akan semakin sering untuk bertabrakan. Hal ini menyebabkan proses pelarutan semakin lebih cepat (Jingga, 2011).

4.Waktu reaksi,

Semakin cepat waktu yang digunakan untuk mereaksikan suatu zat terlarut maka semakin banyak pula zat yang akan terlarut dalam pelarut. Waktu terbaik yang digunakan untuk melarutkan suatu zat ialah selama 2 jam.

5.Ukuran partikel,

Ukuran partikel reaktan sangat mempengaruhi kecepatan reaksi kimia. Semakin kecil ukuran partikel reaktan , maka semakin cepat reaktan bereaksi (Retnosari, 2013).

II.          Metode Penelitian

Peneliitian dilakukan di Laboratorium Riset Teknik Kimia Universitas Pembangunan Nasional ‘Veteran” Jawa Timur. Dengan bahan berupa abu daun bamboo,air dan KOH sebagai pereaksi, penelitian ini menggunakan alat magnetic stirrer, Erlenmeyer, kondensor, thermometer, corong dan kertas saring serta statif dan klem.

Gambar 1. Diagram alir penelitian.

Penelitian ini menggunakan Analisa XRF untuk mengetahui kadar senyawa kimia yang ada pada abu daun bambu. Uji AAS digunakan untuk mengetahui kadar kalium yang ada dan uji gravimetri untuk mengetahui kadar silika pada larutan kalium silika yang terbentuk. Abu daun bambu yang berasal dari Desa Nglebur, Kecamatan Kedungpring, Kabupaten Lamongan dimasukkan dalam beaker glass masing-masing seberat 30 gram. Buatlah larutan KOH dengan konsentrasi tertentu (0,5 ; 1 ; 1,5 ; 2 dan 2,5 N ) dengan volume 1000 ml ke dalam erlenmeyer sambil memasang seperangkat alat ekstraksi pada suhu 80°C. Setelah itu, atur kecepatan pengadukan sesuai dengan variabel pada masing-masing konsentrasi. Kemudian, proses ekstraksi berlangsung selama 120 menit. Hasil yang diperoleh berupa filtrat dan dianalisis kadar kalium dan silika terbentuk.

III.          Hasil dan diskusi

Analisis yang dilakukan dengan cara kualitatif dan kuantitatif yang mana uji bahan baku dan juga hasil dilakukan oleh Laboratorium Mineral dan Material Maju Universitas Negeri Malang. Pada penelitian pembuatan pupuk kalium silika berbahan baku abu daun bambu dengan variabel konsentrasi KOH dan kecepatan pengadukan, didapatkan hasil analisa kadar kalium sebagai berikut:

Tabel 2. Hasil Analisa Kadar Kalium dengan metode AAS

Dari table 2. Ditunjukkan hasil kadar kalium terbesar adalah 2,63% pada konsentrasi 2,5 N dengan 200 rpm. Kemudian untuk hasil uji kadar silika yang dilakukan diketahui sebagai berikut :

Tabel 3. Hasil Analisa Kadar Silika dengan Metode Gravimetri

Berdasarkan table 3. Diketahui bahwa hasil terbesar dari kadar silika adalah 0,034% pada 2,5 N dengan 200 rpm.

Gambar 2. hubungan antara kadar kalium dengan konsentrasi KOH.

Dari grafik diatas, dapat dilihat bahwa semakin besar konsentrasi KOH maka kadar Kalium (%) yang didapat juga semakin meningkat. Hal ini dikarenakan besarnya konsentrasi KOH berpengaruh terhadap kadar kalium. Kenaikan konsentrasi ini memperbesar permukaan abu daun bambu sehingga mempercepat proses pengikatan kalium ke pelarut KOH. Sehingga kadar Kalium mengalami kenaikan setiap kenaikan konsentrasi KOH.

Gambar 3. Hubungan antara kadar silika dengan konsentrasi KOH.

Dari grafik diatas, dapat dilihat bahwa semakin besar konsentrasi KOH maka kadar Silika (%) yang didapat juga semakin meningkat. Hal ini dikarenakan besarnya konsentrasi KOH berpengaruh terhadap kadar silika. Kenaikan konsentrasi ini memperbesar permukaan abu daun bambu sehingga mempercepat proses pengikatan silika ke pelarut KOH. Sehingga kadar silika mengalami kenaikan setiap kenaikan konsentrasi KOH.

IV.          Kesimpulan

Berdasarkan penelitian yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa semakin besar konsentrasi KOH maka semakin besar juga kadar Kalium(%) yang didapatkan. Lalu semakin besar konsentrasi KOH maka semakin besar juga kadar Silika(%) yang didapatkan. Selain itu kadar kalium terbesar didapat pada konsentrasi KOH 2,5 N dan kecepatan pengadukan 200 rpm sebesar 2,63%. Serta kadar silika terbesar didapat pada konsentrasi KOH 2,5 N dan kecepatan pengadukan 200 rpm sebesar 0,034%

Daftar Pustaka

Balai Penelitian Tanah. 2015. “Petunjuk Teknis Pelaksanaan Penelitian Kesuburan Tanah”. Menghitung Takaran Pupuk Untuk Percobaan Kesuburan Tanah. Hal. 91-105. Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian. Kementerian Pertanian.

Clark W. Gellings, Kelly E. Parmenter. 2004. “ENERGY EFFICIENCY IN FERTILIZER PRODUCTION AND USE” , in Efficient Use and Conservation of Energy, [Eds. Clark W. Gellings, and Kornelis Blok], in Encyclopedia of Life Support Systems (EOLSS), Developed under the Auspices of the UNESCO, Eolss Publishers, Oxford ,UK

Kemenhut, Mau Tahu Tentang Bambu, Jakarta : Kementerian Kehutanan Badan Penyuluhan Dan Pengembangan SDM Kehutanan Pusat Penyuluhan Kehutanan, 2012.

Ma JF, Takahashi E. 2002. Soil, fertilizer and plant silicon research in Japan. Elsevier Science B. V. Amsterdam.

Makarim, A.K., Suhartatik, E., Kartohardjono, A. 2007. “Silikon : Hara Penting pada Sitem Produksi Padi”. Iptek Tanaman Pangan Vol. 2 No. 2 – 2007 : Peneliti Balai Besar Penelitian Tanaman Padi.

Miyake Y, Takahashi E. 1983. Effect of silicon on growth of solution culture cucumber plant. Soil Sci. Plant Nutrition 29:71-83.

O.Amu, Olugbenga, Akinwole A. Adetuberu, “Characteristics of Bamboo Leaf Ash Stabilization on Lateritic Soil in Highway Construction”, International Journal of Engineering and Technology, Vol. 2, No. 4, 2010.

Retta, T. 2016. KOH. (https://id.scribd.com/doc/130309580/KOH-brian). Diakses pada 15 Januari 2019.

Savant NK, Snyder GH, Datnoff LE. 1997. Silicon management and sustainable rice production. In Advances in Agronomy, 58: 151-199.

Sharma, R., Wahono, J., Baral, H. 2018. “Bamboo as an Alternative Bioenergy Crop and Powerful Ally for Land Restoration in Indonesia”. (https//:www.mdpi.com/journal/sustainability). Diakses pada 15 Januari 2019.

Subiksa, M. G. I. 2018. Pengaruh Pupuk Silika terhadap Pertumbuhan dan Hasil Tanaman Padi Sawah pada Inceptisols. Jurnal Tanah dan Iklim Vol. 42 No. 2, Desember 2018: 153-160.

Sumada, K dan Muljani, S. 2016. Pupuk Kalium Silika (K2O.SiO3) Berbahan Baku Geothermal Sludge Dengan Metode Gelling. Surabaya: Seminar Nasional Teknik Kimia Soebardjo Brotoharjono XII.

Sumada, Ketut. 2013. Produksi Pupuk Kalium Silika. (Ketutsumada.blogspot.in/ 2013/04/Produksi-pupuk-kalium–silika). Dikutip pada tanggal 15 Januari 2019.

Widya, N. Y., Rosmarkam, A. 2002. “Ilmu Kesuburan Tanah”. Penerbit Kanisius : Yogyakarta.