35448981 Teknologi Arang Aktif Untuk Pengendali Residu Pestisida Di Lingkungan Pertanian

http://www.balingtan.litbang.deptan.go.id 1

Teknologi Arang Aktif untuk Pengendali Residu Pestisida di Lingkungan Pertanian

Oleh

Asep Nugraha Ardiwinata Pestisida telah merupakan bagian yang tidak terpisahkan dari sistem pertanian di

Indonesia. Penggunaan pestisida telah dilakukan sejak tahun 1965. Pada saat

itu, jenis pestisida yang banyak digunakan adalah jenis organoklorin, contohnya

antara lain DDT (Dichloro Diphenyl Trichloroethane) dan lindan. Pada tahun

1970an penggunaan jenis organoklorin dilarang digunakan, karena tingkat

toksisitas dan persistensinya yang tinggi (tahan lama hingga berpuluh-puluh

tahun bahkan bisa mencapai seratus tahun). Sejak saat itu, barulah dimulai era

jenis pestisida organofosfat dan karbamat. Pada tahun 2002 tercatat sebanyak

813 formulasi dan 341 bahan aktif. Penggunaan pestisida tertinggi adalah di

lahan hortikultura dan diikuti pada lahan tanaman pangan. Frekuensi aplikasi

pestisida bisa mencapai 3-5 kali dalam seminggu. Dan jenis pestisida yang

digunakan bisa lebih dari 2 jenis pestisida, bahkan bisa mencapai 7 jenis

pestisida yang digunakan sekaligus/dioplos.

Salah satu dampak dari penggunaan pestisida adalah tertinggalnya residu

pestisida di dalam produk pertanian dan di dalam tanah. Walaupun telah lama

jenis organoklorin dilarang/tidak digunakan, namun residunya masih ditemukan

hingga kini baik di dalam tanah maupun pada produk pertanian. Hasil survey di

sentra produksi padi di Jawa Barat dan Jawa Timur menunjukkan adanya residu

insektisida ditemukan di dalam tanah sawah dengan kisaran konsentrasi 0,0008-

0,0563 ppm (Ardiwinata et al., 1999; Harsanti et al., 1999). Ardiwinata et al.

http://www.balingtan.litbang.deptan.go.id 2

(1997) melaporkan adanya residu insektisida di dalam beras yang berasal dari

beberapa pasar di DKI Jakarta dengan kisaran konsentrasi residu insektisida

antara 0,06 0,16 ppm.

Dampak Negatif Residu Pestisida Terhadap Kesehatan Manusia.

Pengaruh residu pestisida terhadap kesehatan manusia adalah dapat

mengganggu metabolisme steroid, merusak fungsi tiroid, berpengaruh terhadap

spermatogenesis; terganggunya sistem hormon endokrin (hormon reproduksi)

atau yang lebih dikenal dengan istilah EDs (Endocrine Disrupting Pesticides),

disamping dapat merangsang timbulnya kanker. Gejala keracunan akut pada

manusia adalah paraestesia, tremor, sakit kepala, keletihan dan muntah. Efek

keracunan kronis pada manusia adalah kerusakan sel-sel hati, ginjal, sistem

saraf, system imunitas dan sistem reproduksi.

Arang aktif sebagai pengendali residu pestisida

Gambar 1. Berbagai bentuk arang aktif Dari aplikasi pestisida pada suatu tanaman di lahan pertanian, maka kurang

lebih 60% pestisida akan jatuh ke tanah. Pestisida yang jatuh ke tanah tsb

kemudian menjadi permasalahan besar bagi kualitas lingkungan, karena akan

http://www.balingtan.litbang.deptan.go.id 3

terbawa aliran air dan akhirnya akan masuk ke sungai sehingga akan berpotensi

membahayakan hewan ternak bahkan manusia.

Agar residu pestisida di dalam tanah tersebut tidak terbawa aliran air maka

residu tersebut perlu ditahan dengan suatu bahan yang dapat menyerap

(imobilisasi). Bahan tersebut adalah arang aktif (Gambar 1) yang memiliki

kemampuan menyerap polutan. Arang aktif dapat dibuat dari limbah pertanian

yang melimpah yaitu sekam padi atau tempurung kelapa atau limbah pertanian

lainnya melalui proses pemanasan 500C selama 5 jam dan aktivasi pada

tungku listrik dengan suhu 900C selama 60 menit.

Gambar 2. Limbah sekam padi (kiri) dan tempurung kelapa (kanan) Berdasarkan hasil penelitian menunjukkan bahwa arang aktif yang berasal dari

sekam padi dan tempurung kelapa memiliki daya serap yang tinggi (yang

diekspresikan dengan angka Iod) terhadap residu pestisida masing-masing

sebesar. 460,4 dan 1191,8 mg/g (Tabel 1).

http://www.balingtan.litbang.deptan.go.id 4

Tabel 1. Karakteristik arang aktif tempurung kelapa dan sekam padi

Mekanisme degradasi residu pestisida

Rongga arang aktif sangat disukai oleh mikroba (bakteri tanah pendegradasi dan

bakteri pengikat nitrogen) sebagai tempat tinggalnya (rumah), sehingga populasi

mikroba tersebut menjadi meningkat dikarenakan di dalam rongga arang aktif

terdapat nutrien C dan N yang berasal dari residu pestisida (Gambar 3).

Kemudian, apabila residu pestisida masuk atau terperangkap di dalam rongga

arang aktif, maka residu pestisida tersebut akan di degradasi oleh mikroba

pendegradasi sehingga residu pestisida akan terurai/terdegradasi (Gambar 4).

Arang Aktif Parameter Tempurung Kelapa Sekam Padi

pH H2O 10,1 9,6 HCl 8,0 7,8 Bahan organik C (%) 6,5 2,3 N (%) 0,1 0,3 C/N 47 7 Nilai Tukar Kation Ca (me/100g) 0,7 1,7 Mg (me/100g) 0,6 0,5 K (me/100g) 3,5 0,8 Na (me/100 g) 1,2 0,3 KTK (me/100g) 1,3 3,1 Kerapatan (g/ml) 0,3 0,2 Porositas (%) 82,4 70,5 Kandungan air (%) 5,0 1,5 Kadar abu (%) 1,5 52,2 Luas permukaan (m2/g) 350,5 248,5 Angka Iod (mg/g) 1191,8 460,4 Karbon terikat (%) 89,1 41,6 Zat mudah terbang (%) 9,4 12,5 Ukuran partikel ( ? ) 500-1000 50-100

http://www.balingtan.litbang.deptan.go.id 5

Gambar 3. Efek karbon aktif di tanah terhadap bakteri tanah dan bakteri fiksasi nitrogen.

Gambar 4. Mekanisme terperangkapnya residu pestisida di dalam arang aktif

Hasil penelitian menunjukkan bahwa aplikasi arang aktif di tanah dapat

menurunkan residu pestisida organoklorin (lindan, aldrin, dieldrin, DDT,

endosulfan dan heptaklor), organofosfat (klorpirifos, diazinon) dan karbamat

(karbofuran) dengan kisaran 70-90%. Apabila konsentrasi residu pestisida di

0

10

20

30

40Ju

mla

h ko

loni

bak

teri

Karbon aktif Kontrol

Bakteri tanahBakteri pengikat nitrogen

Residu pestisida

Bakteri tanah

http://www.balingtan.litbang.deptan.go.id 6

tanah dapat ditekan, maka konsentrasi residu pada produk pertanian akan dapat

diminimalisir.

Hasil samping dalam proses pembuatan arang aktif

Pada proses pembakaran limbah pertanian (sebelum menjadi arang aktif-proses

karbonisasi), asap yang keluar dapat dimanfaatkan menjadi bahan kimia yang

mempunyai nilai tambah/jual tinggi melalui proses destilasi dan kondensasi

(Gambar 5). Dari pembakaran sekam padi/tempurung kelapa sebanyak 12 kg

dapat dihasilkan 2-4 liter destilat yang mengandung campuran bahan kimia

antara lain asam asetat, metanol, fenol, aseton, kresol, dan furfural.

Gambar 5. Alat destilasi dan kondesasi asap pembakaran limbah pertanian (skala petani) Keuntungan penggunaan arang aktif dari limbah pertanian

1. efektif mengendalikan residu pestisida, namun tidak menimbulkan

masalah baru bagi lingkungan pertanian karena mudah terdegradasi.

2. mengatasi pencemaran residu pestisida dan sekaligus mengurangi limbah

pertanian

3. arang aktif disenangi oleh mikroba pendegradasi sebagai rumah

tinggalnya

4. dari proses pembakaran limbah pertanian dapat dihasilkan bahan kimia

berguna

http://www.balingtan.litbang.deptan.go.id 7

Identitas Penulis: Nama Lengkap : Dr. Asep Nugraha Ardiwinata, MSi. NIP : 080 085 308 Tempat/Tgl Lahir: Bogor, 2 Maret 1961 Pekerjaan: Peneliti Muda pada Balai Penelitian Lingkungan Pertanian (Balingtan), Jakenan-Pati, Jateng. Alamat Kantor: Jl. Raya Jakenan-Jaken Km 05, Jakenan, Pati 59182. Telp/Fax. (0295) 381592 Pendidikan Terakhir: S3 MIPA-Kimia UI Depok. Bidang Kepakaran: Toksikologi, Kimia Residu Pestisida. No. HP : 081380659961 E-mail: [email protected]