PENGEMBANGAN METODE DISPERSI

PENGEMBANGAN METODE DISPERSI

PADA KOPOLIMER CONTROLLED RELEASE

FERTILIZER

Laporan Penelitian

Disusun untuk memenuhi tugas akhir guna mencapai gelar sarjana di

bidang ilmu Teknik Kimia

oleh :

Martina Herlambang (6215083)

Pembimbing :

Prof. Dr. Judy Retti Witono, Ir., M. App. Sc.

PROGRAM STUDI SARJANA TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS KATOLIK PARAHYANGAN

BANDUNG

2020

iii

PROGRAM STUDI SARJANA TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS KATOLIK PARAHYANGAN

SURAT PERNYATAAN

Saya, yang bertanda tangan di bawah ini :

Nama : Martina Herlambang

NRP : 6215083

Dengan ini menyatakan bahwa laporan penelitian dengan judul :

PENGEMBANGAN METODE DISPERSI PADA KOPOLIMER CONTROLLED

RELEASE FERTILIZER

adalah hasil pekerjaan saya, dan seluruh ide, pendapat materi dari sumber lain, telah dikutip

dengan cara penulisan referensi yang sesuai.

Pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya dan jika pernyataan ini tidak sesuai

dengan kenyataan, maka saya bersedia menanggung sanksi sesuai peraturan yang berlaku.

Bandung, Januari 2020

Martina Herlambang

(6215083)

v

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena berkat dan

rahmat-Nya laporan penelitian yang berjudul “Pengembangan Metode Dispersi Pada

Kopolimer Controlled Release Fertilizer” ini dapat diselesaikan dengan baik dan tepat pada

waktunya. Laporan penelitian ini dibuat untuk melengkapi salah satu tugas akhir dari Jurusan

Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Katolik Parahyangan, Bandung.

Proses pembuatan laporan penelitian ini tidak mudah. Namun, pada akhirnya laporan

penelitian ini dapat terselesaikan dengan baik. Keberhasilan dari laporan penelitian ini tidak

dapat tercapai tanpa bantuan dan dukungan dari orang – orang terkasih, baik secara langsung

maupun tidak langsung. Maka dari itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Tuhan Yesus yang selalu memberikan jalan dan petunjuk dalam menghadapi segala

situasi,

2. Prof. Dr. Judy Retti Witono, Ir., M. App. Sc. selaku dosen pembimbing yang telah

membantu penulis dalam proses menyelesaikan laporan penelitian,

3. Keluarga, sahabat, Zeal Bandung, dan rekan – rekan seperjuangan yang selalu

memberikan dukungan, semangat, dan juga doa kepada penulis selama proses

penyusunan laporan penelitian,

Penulis menyadari bahwa laporan penelitian ini jauh dari sempurna. Oleh karena itu,

penulis bersedia menerima kritik dan saran untuk pengembangan laporan penelitian ini

agar dapat bermanfaat bagi penelitian selanjutnya.

Bandung, Januari 2020

Penulis

vi

DAFTAR ISI

COVER .............................................................................................................................. i

LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................................... ii

SURAT PERNYATAAN ................................................................................................. iii

LEMBAR REVISI ............................................................................................................ iv

KATA PENGANTAR ....................................................................................................... v

DAFTAR ISI .................................................................................................................... vi

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................................ xi

DAFTAR TABEL........................................................................................................... xiv

INTISARI ........................................................................................................................ xv

ABSTRACT ..................................................................................................................... xvi

BAB I PENDAHULUAN .................................................................................................. 1

1.1 Latar Belakang ..........................................................................................................1

1.2 Tema Sentral Masalah ...............................................................................................2

1.3 Identifikasi Masalah ..................................................................................................2

1.4 Premis .......................................................................................................................3

1.5 Hipotesis ...................................................................................................................3

1.6 Tujuan Penelitian ......................................................................................................3

1.7 Manfaat Penelitian ....................................................................................................3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................................... 10

2.1 Pupuk ...................................................................................................................... 10

2.2 Urea ........................................................................................................................ 11

2.2.1 Urea Prill ......................................................................................................... 12

2.2.2 Urea Non Prill .................................................................................................. 13

2.3 Nitrogen .................................................................................................................. 14

2.4 Masalah Penggunaan Pupuk .................................................................................... 14

2.5 Controlled Release Fertilizer................................................................................... 16

2.5.1 Klasifikasi Controlled Release Fertilizer .......................................................... 18

2.5.2 Mekanisme Pelepasan Nutrisi .......................................................................... 19

2.5.3 Manfaat Controlled Release Fertilizer.............................................................. 21

2.5.4 Kelebihan dan Kekurangan dari Controlled Release Fertilizer ......................... 22

vii

2.6 Sintesa Controlled Release Fertilizer dengan Metode Matriks ................................. 23

2.7 Sintesa Controlled Release Fertilizer dengan Teknik Enkapsulasi ........................... 25

2.7.1 Pelapisan Urea dengan Sulfur ........................................................................... 25

2.7.2 Pelapisan Urea dengan Polimer ........................................................................ 26

2.7.3 Pelapisan Urea dengan Material Superabsorben ............................................... 26

2.7.4 Pelapisan Urea dengan Material Bio-komposit ................................................. 28

2.8 Teknik Dispersi ....................................................................................................... 29

2.8.1 Teknik secara Fisika – Kimia ........................................................................... 29

2.8.2 Teknik secara Kimia ........................................................................................ 30

2.8.3 Teknik secara Fisika......................................................................................... 31

2.9 Peralatan yang Digunakan untuk Enkapsulasi .......................................................... 32

2.10 Pati .......................................................................................................................... 35

2.10.1 Pati Ganyong ................................................................................................... 36

2.10.2 Amilosa ........................................................................................................... 36

2.10.3 Amilopektin ..................................................................................................... 37

2.10.4 Gelatinasi ......................................................................................................... 38

2.10.5 Retrogradasi ..................................................................................................... 38

2.11 Polimerisasi ............................................................................................................. 39

2.12 Kopolimer ............................................................................................................... 39

2.13 Grafting .................................................................................................................. 40

2.14 Crosslinking (pengikatan silang) ............................................................................. 42

2.14.1 Kalsium Klorida ............................................................................................... 43

2.15 Asam Akrilat ........................................................................................................... 43

2.16 Sodium Alginate ...................................................................................................... 44

2.17 Hidrogen Peroksida ................................................................................................. 45

2.18 Reagen Erhlich ........................................................................................................ 45

2.19 Sikloheksana ........................................................................................................ 46

2.20 Liquid Paraffin ..................................................................................................... 47

2.21 Surfaktan ................................................................................................................. 47

2.21.1 Cetyl Trimethylammonium Bromide (CTAB) ................................................... 48

2.21.2 Span 80 ............................................................................................................ 49

BAB III BAHAN DAN METODE PENELITIAN ........................................................... 50

3.1 Bahan Baku Penelitian ............................................................................................ 50

viii

3.1.1 Bahan Baku Utama .......................................................................................... 50

3.1.2 Bahan Baku Analisis ........................................................................................ 50

3.2 Alat Penelitian ......................................................................................................... 51

3.2.1 Peralatan Penelitian Utama............................................................................... 51

3.2.2 Peralatan Analisis ............................................................................................ 51

3.3 Set – up Peralatan yang Digunakan Dalam Penelitian .............................................. 52

3.3.1 Reaktor Isotermal ............................................................................................. 52

3.3.2 Peralatan Enkapsulasi (Wurst Fluidized Bed) ................................................... 53

3.4 Variasi Percobaan.................................................................................................... 53

3.5 Prosedur Percobaan ................................................................................................. 54

3.5.1 Penentuan Kadar Air ........................................................................................ 54

3.5.2 Percobaan Utama ............................................................................................. 55

3.5.3 Variasi Percobaan dengan Pembekuan dan Tanpa Pembekuan ......................... 59

3.6 Analisis ................................................................................................................... 60

3.6.1 Analisis Daya Serap Air ................................................................................... 60

3.6.2 Analisis Pelepasan CRF ................................................................................... 60

3.6.3 Analisis Persentase Grafting Urea .................................................................... 60

3.6.4 Fourier Transform Infra Merah (FTIR) ........................................................... 60

3.6.5 Scanning Electron Microscopy (SEM) ............................................................. 61

3.7 Jadwal Kerja Penelitian ........................................................................................... 61

BAB IV PEMBAHASAN ................................................................................................ 63

4.1 Percobaan Pendahuluan ........................................................................................... 63

4.1.1 Analisis Kadar Air ........................................................................................... 63

4.1.2 Standardisasi H2O2 ........................................................................................... 63

4.2 Percobaan Utama .................................................................................................... 64

4.3 Teknik Dispersi ....................................................................................................... 66

4.4 Proses Enkapsulasi .................................................................................................. 69

4.5 Analisa Produk ........................................................................................................ 70

4.5.1 Analisis FTIR .................................................................................................. 70

4.5.2 Analisis Urea Ter-grafting ............................................................................... 79

4.5.3 Analisis SEM ................................................................................................... 81

4.5.4 Analisis Daya Serap Air ................................................................................... 85

4.5.5 Analisis Pelepasan Urea ................................................................................... 93

ix

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................................... 105

5.1 Kesimpulan ........................................................................................................... 105

5.2 Saran ..................................................................................................................... 105

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................... 107

LAMPIRAN A KETENTUAN ANALISIS .................................................................... 116

A.1 Pembuatan Kurva Standar ..................................................................................... 116

A.2 Penentuan Daya Serap Air pada Media Air Statis .................................................. 116

A.3 Penentuan Pelepasan Pupuk pada Media Air Statis ................................................ 117

A.4 Standardisasi H2O2 ................................................................................................ 117

A.5 Penentuan persentasi grafting urea di dalam kopolimer ......................................... 118

A.6 Analisis FTIR ........................................................................................................ 119

A.7 Analisis SEM ........................................................................................................ 120

LAMPIRAN B LEMBAR DATA KESELAMATAN BAHAN ...................................... 121

B.1 Pati Ganyong ........................................................................................................... 121

B.2 Sodium Alginate ...................................................................................................... 121

B.3 Aseton ..................................................................................................................... 122

B.4 Asam Akrilat ........................................................................................................... 123

B.5 Ferro Ammonium Sulfat / FAS ((NH4)Fe(SO4)2.6H2O) ........................................... 124

B.6 Hidrogen Peroksida (H2O2) ...................................................................................... 125

B.7 Sikloheksana ........................................................................................................... 126

B.8 Natrium Hidroksida (NaOH) ................................................................................... 127

B.9 Cetyl Trimethylammonium Bromide (CTAB) ........................................................... 127

B.10 Kalsium Klorida (CaCl2) ....................................................................................... 128

B.11 Urea (CO(NH2)2) ................................................................................................... 129

B.12 Gas Nitrogen (N2) .................................................................................................. 130

B.13 Hidroquinon .......................................................................................................... 131

B.14 Reagen Erhlich ...................................................................................................... 131

B.15 Larutan KMnO4 ..................................................................................................... 132

B.16 SPAN 80 (Sorbitan Monooleat) ............................................................................. 133

B.17 Light Liquid Paraffin ............................................................................................. 134

LAMPIRAN C HASIL ANTARA ................................................................................. 136

C.1 Penentuan Panjang Gelombang Maksimum ........................................................... 136

C.2 Penentuan Kurva Standar ...................................................................................... 136

x

C.3 Analisis Pelepasan Urea Pada Media Air Statis ..................................................... 137

C.4 Analisis Daya Serap Air Pada CRF ....................................................................... 145

C.5 Analisis Urea Ter-grafting ..................................................................................... 145

C.6 Analisis FTIR ........................................................................................................ 146

C.7 Kadar Air Pati ....................................................................................................... 149

LAMPIRAN D GRAFIK ............................................................................................... 150

LAMPIRAN E CONTOH PERHITUNGAN .................................................................. 151

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Laju perkembangan lahan kritis di Indonesia tahun 1980-2007 ....................2

Gambar 2.1 Struktur molekul urea ................................................................................ 11

Gambar 2.2 Demonstrasi seluruh proses pelepasan nutrisi ............................................. 16

Gambar 2.3 Klasifikasi dari controlled release fertilizer ................................................ 19

Gambar 2.4 Mekanisme difusi controlled release .......................................................... 20

Gambar 2.5 Fluidized bed ............................................................................................. 33

Gambar 2.6 Spouted bed ............................................................................................... 34

Gambar 2.7 Rotating drum ............................................................................................ 35

Gambar 2.8 (a) Struktur amilosa; (b) Ikatan α-1,4 pada amilosa .................................... 37

Gambar 2.9 (a) Struktur amilopektin; (b) Ikatan α-1,6 amilopektin ................................ 37

Gambar 2.10 Skema representasi perubahan yang terjadi dalam campuran pati-air ........ 39

Gambar 2.11 Susunan kopolimer grafting ..................................................................... 40

Gambar 2.12 Proses terjadinya tahap inisiasi ................................................................. 41

Gambar 2.13 Proses terjadinya tahap propagasi ............................................................. 41

Gambar 2.14 Proses terjadinya tahap terminasi ............................................................. 42

Gambar 2.15 Struktur molekul kalsium klorida ............................................................. 43

Gambar 2.16 Struktur molekul asam akrilat .................................................................. 44

Gambar 2.17 Rantai polimer dari sodium alginate ......................................................... 45

Gambar 2.18 Struktur molekul H2O2 ............................................................................. 45

Gambar 2.19 Struktur p-DMAB yang ada pada reagen ehrlich ...................................... 46

Gambar 2.20 Struktur molekul sikloheksana ................................................................. 46

Gambar 2.21 Struktur light liquid paraffin .................................................................... 47

Gambar 2.22 Struktur molekul CTAB ........................................................................... 48

Gambar 2.23 Struktur molekul span 80 ......................................................................... 49

Gambar 3.1 Rangkaian alat pembuatan kopolimer ......................................................... 52

Gambar 3.2 Rangkaian alat pembuatan enkapsulasi....................................................... 53

Gambar 3.3 Analisis kadar air dalam pati ...................................................................... 54

Gambar 3.4 Proses pembuatan kopolimer ...................................................................... 56

Gambar 3.5 Teknik dispersi .......................................................................................... 58

Gambar 3.6 Proses separasi kopolimer .......................................................................... 58

xii

Gambar 3.7 Pelapisan dengan bahan sodium alginate .................................................... 59

Gambar 3.8 Variasi tanpa pembekuan ........................................................................... 59

Gambar 3.9 Variasi dengan pembekuan ........................................................................ 59

Gambar 4.1 Reaktor pembuatan kopolimer ................................................................... 65

Gambar 4.2 Hasil kopolimer dari percobaan utama ....................................................... 66

Gambar 4.3 Pembuatan larutan emulsi untuk mendispersi kopolimer…….…………….67

Gambar 4.4 Hasil kopolimer menggunakan teknik dispersi ........................................... 68

Gambar 4.5 Kopolimer yang telah dilapisi sodium alginate ........................................... 68

Gambar 4.6 Rangkaian alat wurst fluidized bed ............................................................. 69

Gambar 4.7 Hasil akhir CRF dengan metode dispersi .................................................... 70

Gambar 4.8 Analisis FTIR pada run 1 ........................................................................... 71

Gambar 4.9 Analisis FTIR pada run 2 ........................................................................... 71

Gambar 4.10 Analisis FTIR pada run 3 ......................................................................... 73






Gambar 4.16 Morfologi CRF pada setiap variasi ........................................................... 82

Gambar 4.17 Analisis SEM pada CRF tanpa pembekuan pada perbesaran 150X ........... 82

Gambar 4.18 Morfologi CRF tanpa pembekuan ............................................................ 83

Gambar 4.19 Analisis SEM pada CRF dengan pembekuan pada perbesaran 150X ........ 84

Gambar 4.20 Morfologi CRF tanpa pembekuan atau dengan pembekuan ...................... 85

Gambar 4.21 Analisis daya serap air pada CRF ............................................................. 86

Gambar 4.22 Daya serap air untuk setiap run ................................................................ 86

Gambar 4.23 Daya serap air dengan light liquid paraffin ............................................... 87

Gambar 4.24 Daya serap air dengan sikloheksana ......................................................... 88

Gambar 4.25 Daya serap air tanpa penggunaan CTAB .................................................. 90

Gambar 4.26 Daya serap air dengan penggunaan CTAB ............................................... 90

Gambar 4.27 Daya serap air tanpa pembekuan .............................................................. 92

Gambar 4.28 Daya serap air tanpa pembekuan .............................................................. 92

Gambar 4.29 Kurva penentuan panjang gelombang maksimum urea ............................. 94

Gambar 4.30 Kurva standar urea ................................................................................... 94

xiii

Gambar 4.31 Reaksi urea dengan reagen ehrlich ........................................................... 95

Gambar 4.32 Perendaman CRF pada media air yang diberi reagen ehrlich .................... 96

Gambar 4.33 Daya pelepasan pupuk (run 1 – 8) ............................................................ 96

Gambar 4.34 Daya pelepasan pupuk dengan pelarut light liquid paraffin………………97

Gambar 4.35 Daya pelepasan pupuk dengan pelarut sikloheksana ................................. 99

Gambar 4.36 Daya pelepasan pupuk tanpa CTAB ....................................................... 101

Gambar 4.37 Daya pelepasan pupuk dengan CTAB .................................................... 101

Gambar 4.38 Daya pelepasan pupuk tanpa pembekuan................................................ 103

Gambar 4.39 Daya pelepasan pupuk dengan pembekuan ............................................. 103

Gambar A.1 Proses pembuatan kurva standar larutan pupuk ....................................... 117

Gambar A.2 Diagram alir penentuan daya serap air ..................................................... 117

Gambar A.3 Penentuan pelepasan pupuk dalam media air statis .................................. 117

Gambar A.4 Diagram alir standardisasi KMnO4 .......................................................... 117

Gambar A.5 Diagram alir standardisasi H2O2 .............................................................. 118

Gambar A.6 Diagram alir penentuan persen grafting urea ........................................... 118

Gambar A.7 Prinsip Kerja FTIR .................................................................................. 119

Gambar D.1 Panjang gelombang maksimum ............................................................... 150

Gambar D.2 Kurva standar .......................................................................................... 150

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Kebutuhan pupuk urea dari tahun 2006-2015 ...................................................1

Tabel 1.2 Premis .............................................................................................................5

Tabel 3.1 Variasi percobaan .......................................................................................... 54

Tabel 3.2 Parameter konstan proses pembuatan kopolimer ............................................ 55

Tabel 3.3 Parameter konstan teknik dispersi .................................................................. 57

Tabel 3.4 Jadwal kerja penelitian .................................................................................. 62

Tabel 4.1 Spesifikasi bahan yang digunakan untuk percobaan utama ............................. 64

Tabel 4.2 Gugus utama CRF…………………………………………………………….79

Tabel 4.3 Hasil analisis kadar urea ter-grafting ............................................................. 80

xv

INTISARI

Indonesia merupakan negara pertanian dengan konsumsi pupuk yang tinggi.

Penggunaan pupuk yang tinggi ini mempengaruhi ketahanan pangan nasional dan kondisi

lingkungan. Salah satu jenis pupuk yang banyak digunakan ialah pupuk urea. Pupuk urea

banyak digunakan karena kandungan nitrogennya paling tinggi (46 %) daripada jenis pupuk

lain. Namun, penggunaan pupuk urea dalam jangka panjang dapat menyebabkan

pencemaran lingkungan. Selain itu, pada pupuk urea, penyerapan unsur nitrogen pada akar

tanaman tidak maksimal karena pupuk urea sangat mudah larut dalam air. Masalah ini dapat

diselesaikan dengan cara memperkecil kelarutan urea dalam air atau mengontrol pelepasan

nutrisinya dengan controlled release fertilizer (CRF). CRF dapat mengurangi penggunaan

pupuk berlebih yang dapat mencemari lingkungan.

Pada penelitian ini, CRF dibuat dengan proses grafting kopolimer dan enkapsulasi

dengan teknik dispersi. Teknik dispersi ini dikembangkan dengan tujuan distribusi skala industri,

agar tidak dilakukan secara manual. Pengembangkan CRF ini dilakukan dengan variasi pelarut,

variasi perlakuan, dan variasi penggunaan cetyl trimethylammonium bromide (CTAB). Larutan

emulsi yang digunakan adalah campuran span 80 dan sikloheksana; span 80, sikloheksana, dan

CTAB; span 80 dan light liquid paraffin; dan span 80, light liquid paraffin, dan CTAB. Pada

variasi tersebut diberi perlakuan dengan pembekuan atau tanpa pembekuan. Variasi pelarut

dan variasi perlakuan tidak mempengaruhi keseragaman distribusi ukuran CRF. Penggunaan

CTAB membuat ukuran CRF menjadi lebih seragam secara kualitatif dan meningkatkan

daya absorpsi air pada CRF. Pelarut sikloheksana pada teknik dispersi dapat menghasilkan

rongga yang lebih besar pada morfologi dalam CRF daripada light liquid paraffin. Pelarut

light liquid paraffin dapat berikatan dengan CTAB sehingga meningkatkan adsorpsi pada

CRF, namun menurunkan daya absorpsinya. Daya serap air CRF dengan perlarut

sikloheksana tidak menunjukkan perubahan signifikan dengan adanya variasi lainnya,

namun daya pelepasan pupuk pada pelarut sikloheksana lebih besar daripada light liquid

paraffin. Pelarut pada larutan emulsi dapat menyumbat permukaan CRF, namun dapat

diminimalisir resikonya. Pada pelarut light liquid paraffin, penggunaan CTAB dapat

meningkatkan laju pelepasan pupuk, sementara pada sikloheksana proses pembekuan dapat

meningkatkan laju pelepasan pupuk.

Kata kunci : pupuk, controlled release fertilizer, grafting kopolimer, enkapsulasi, dispersi

xvi

ABSTRACT

Indonesia is an agricultural country with high fertilizer consumption. This use of

fertilizer affects national food security and environmental conditions. Type of fertilizer

widely used is urea. Urea is widely used because the highest nitrogen content (46 %).

However, long-term use of urea can cause environmental pollution. In addition, in urea, the

absorption of nitrogen in the roots of plants is not optimal because urea is soluble in water

easily. This problem can be solved by reducing the solubility of urea in water or controlling

the release of nutrients with controlled release fertilizer (CRF). CRF can reduce the use of

excess fertilizer which can pollute the environment.

In this research, CRF is made by copolymer grafting process and encapsulation with

dispersion techniques. This dispersion technique is developed with the aim of industrial scale

distribution, so it is not done manually. The development of CRF has done with a variety of

solvents, variations in treatment, and variations in the use of cetyl trimethylammonium

bromide (CTAB). The emulsion solution used was a mixture of span 80 and cyclohexane;

span 80, cyclohexane, and CTAB; span 80 and paraffin light liquid; and span 80, paraffin

light liquid, and CTAB. In these variations given treatment with freezing or without freezing.

Variation of solvent and variation of treatment did not affect the uniformity of CRF size

distribution. The use of CTAB increases uniformity of CRF qualitatively and increases water

absorption capacity of CRF. Cyclohexane solvents in the dispersion technique can produce

a greater cavity in morphology in CRF than light liquid paraffin. Light liquid paraffin solvent

can bind with CTAB thereby increasing adsorption on CRF, but decreasing the absorption

of CRF. The absorption of CRF water with cyclohexane solvent did not show significant

changes in the presence of other variations, but the release of fertilizer in cyclohexane

solvent was greater than that of light liquid paraffin. Solvents in emulsion solutions can clog

CRF surfaces, but the risks can be minimized. In paraffin light liquid solvents, the use of

CTAB can increase the rate of fertilizer release, while the cyclohexane freezing process can

increase the rate of fertilizer release.

Keywords: fertilizer, controlled release fertilizer, copolymer grafting, encapsulation,

dispersion

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Indonesia merupakan negara pertanian. Hal ini mengakibatkan penggunaan pupuk di

Indonesia memiliki jumlah yang besar. Pupuk digunakan untuk memberikan nutrisi berupa

unsur hara bagi tanaman. Pupuk yang digunakan paling banyak ialah pupuk urea. Pemakaian

pupuk urea meningkat setiap tahunnya berdasarkan data Asosiasi Produsen Pupuk Indonesia

(2009) ditunjukkan pada Tabel 1.1.

Tabel 1.1 Kebutuhan pupuk urea dari tahun 2006-2015 (APPI, 2009)

Tahun

Jumlah Pupuk Untuk

Subsidi (Ton)

Jumlah Pupuk Non

Subsidi (Ton)

Jumlah Pupuk Untuk

Pertanian (Ton)

Total Kebutuhan Pupuk Urea

(Ton)

Kapasitas Produksi

(Ton)

2006 4.300.000 1.320.000 4.890.000 5.620.000 7.872.000 2007 5.712.091 3.457.392 8.417.583 9.169.483 7.872.000 2008 6.047.782 3.732.498 9.005.823 9.780.280 7.872.000 2009 6.407.045 4.032.816 9.642.170 10.439.861 7.872.000 2010 6.791.811 4.360.789 10.330.979 11.152.600 7.872.000 2011 7.204.172 4.719.109 11.077.011 11.923.281 7.872.000 2012 7.646.420 5.110.723 11.885.485 12.757.143 7.872.000 2013 8.121.050 5.538.880 12.762.122 13.659.930 7.872.000 2014 8.630.787 6.007.145 13.713.190 14.637.932 7.872.000 2015 9.178.602 6.519.440 14.745.558 15.698.042 7.872.000

Pupuk urea banyak digunakan karena memiliki kadar nitrogen yang tinggi (46%) dan

memiliki harga yang lebih ekonomis bagi para petani (Azeem, et al., 2014). Namun, hanya

sebagian unsur hara dari pupuk urea yang terserap di tanah. Hal ini disebabkan karena pupuk

urea memiliki bentuk granular yang ringan sehingga pupuk dapat terbawa angin atau terbawa

air hujan karena sifatnya mudah larut dalam air. Pupuk yang tidak terserap ini dapat

mencemari lingkungan seperti penurunan produktivitas tanah dan menurunkan kualitas air.

Adanya penurunan produktivitas tanah mengakibatkan kondisi lahan menjadi kritis.

Hal ini ditunjukkan pada Gambar 1.1 mengenai kondisi lahan setiap tahunnya.

2

Gambar 1.1 Laju perkembangan lahan kritis di Indonesia tahun 1980-2007

(Statistik Departemen Kehutanan, 2004 & 2007)

Hal ini dapat diatasi dengan memodifikasi bentuk fisik dan kimia dari pupuk urea sehingga

dapat memperlambat proses hidrolisis. Pupuk urea yang dibuat dalam ukuran lebih besar

dengan dibalut lapisan polimer dapat meningkatkan ketersediaan pupuk sehingga dapat

bertahan lebih lama. Hal ini membuat serapan tanaman lebih banyak daripada pupuk

konvensional dan dapat meminimalisir terjadinya pencemaran lingkungan. Pupuk tersebut

dapat disebut sebagai controlled release fertilizer.

1.2 Tema Sentral Masalah

Controlled release fertilizer (CRF) dapat menangani permasalahan yang timbul dari

penggunaan pupuk konvensional seperti pencemaran lingkungan dan penggunaan pupuk

yang tidak efisien, namun masih perlu dikembangkan CRF berbasis biodegradable sehingga

tidak hanya meningkatkan efisiensi penggunaan pupuk tetapi juga ramah bagi lingkungan.

1.3 Identifikasi Masalah

1. Bagaimana pengaruh variasi perlakuan (dengan pembekuan atau tanpa

pembekuan) terhadap kemampuan laju pelepasan pupuk dan penyerapan air?

2. Bagaimana pengaruh variasi pelarut (sikloheksana dan light liquid paraffin)

terhadap morfologi CRF, daya serap air, dan daya pelepasan pupuk?

3. Bagaimana pengaruh penggunaan CTAB (Cetyl Trimethyl Ammonium Bromide)

terhadap morfologi CRF, daya serap air, dan daya pelepasan pupuk?

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

1980 1983 1986 1989 1992 1995 1998 2001 2004 2007

Luas

Lah

an K

ritis

(kH

a)

Tahun

3

1.4 Premis

Pada penelitian ini, dilakukan peninjauan terhadap beberapa literatur yang

bersangkutan sebagai pedoman dalam proses penelitian. Literatur yang digunakan telah

disajikan pada Tabel 1.2.

1.5 Hipotesis

1. Variasi perlakuan dengan pembekuan akan memberikan laju penyerapan air lebih

tinggi dan laju pelepasan pupuk yang lebih lambat.

2. Dispersi menggunakan pelarut sikloheksana memberi ukuran granul yang lebih

seragam, daya serap air dan daya pelepasan pupuk lebih tinggi daripada light

liquid paraffin.

3. Penggunaan CTAB memberikan ukuran granul lebih seragam, daya serap air dan

daya pelepasan pupuk lebih tinggi daripada tanpa CTAB.

1.6 Tujuan Penelitian

Mengembangkan controlled release fertilizer berbahan dasar umbi ganyong melalui

reaksi grafting dan enkapsulasi dengan metode dispersi agar ukuran granular lebih seragam

dan tidak menggunakan teknik manual (ekstruksi).

1.7 Manfaat Penelitian

1. Bagi Industri

Penelitian ini bermanfaat untuk mengembangkan pupuk yang diproduksi oleh

industri pupuk di Indonesia sehingga dapat meningkatkan efisiensi dan kualitas

pupuk.

2. Bagi Pemerintah

Penelitian ini bermanfaat bagi pemerintah agar dapat mengurangi biaya subsidi untuk

pupuk karena dapat meningkatkan efisiensi penggunaan pupuk terkendali,

mengurangi jumlah pengangguran karena berkembangnya industri di Indonesia, serta

meningkatkan pendapatan perkapita negara dengan menjadi agen produksi pupuk

terbaik bagi negara agraris lainnya.

3. Bagi Masyarakat

Penelitian ini bermanfaat agar masyarakat mengetahui cara memaksimalkan

pemanfaatan pati ganyong sebagai bahan dasar controlled release fertilizer. Disisi

4

lain, masyarakat yang di bidang pertanian dapat mengaplikasikan pengembangan

controlled release fertilizer untuk meminimalisir permasalahan penggunaan pupuk

konvensional.

4. Bagi Peneliti

Penelitian ini memiliki manfaat agar peneliti dapat memahami dan mendapat

wawasan baru mengenai proses pengembangan pupuk konvensional berupa

controlled release fertilizer.

5

Tabel 1.2 Premis

Peneliti Tahun Bahan baku Variabel Proses Hasil Peralatan analisis

Urea Controlled-Release Fertilizer Based on Gelatin Microspheres

Jianwei Tang,

Junyi Hong,

Yong Liu,

Baoming

Wang,

Quanxian

Hua, Li Liu,

Danyang

Ying

2017

Gelatin, alkohol

isopropanol,

parafin cair, urea,

CTAB (Cetyl

Trimethyl

Ammonium

Bromida), span-

80, dan

glutaraldehid

Komposisi urea

dan bahan

pelapis

Enkapsulasi dengan

Gelatin

menggunakan

metode dispersi

(light liquid

paraffin, span 80,

dan CTAB)

Jumlah urea yang ter-graft

maksimum saat komposisi

CTAB : bahan pelapis

adalah 7 : 1

SEM (struktur

kopolimer)

Presentasi pupuk ter-graft

akan meningkat seiring

peningkatan rasio urea dan

bahan pelapis

FTIR (mengamati

ikatan kopolimer)

Komposisi

bahan emulsi

dan senyawa

CTAB

Crosslink dengan

glutaraldehid

Efisiensi pelapisan

maksimum pada

perbandingan bahan emulsi

: CTAB adalah 3:1

UV-

Spektrofotometer

(Kandungan urea

yang tergrafting

dang efisiensi

enkapsulasi)

6

Peneliti Tahun Bahan baku Variabel Proses Hasil Peralatan analisis

Release of markers from the inner water phase of W/O/W

Y. Sela, S.

Magdassi, N.

Garti

1995

Hidrofobik Abil EM-90,

sintesis hidrofilik

surfaktan, yaitu PHMS-

PDMS-UPEG - 52.5-

UPEG-45 disebut E1 dan

PHMS-PDMS-4-UPEG -

45 disebut E2, Paraffin

oil, Span 80, NaCl, NaF,

NaBr, NaI, KNO3,

ephedrine hydrochloride

(EPH. HCl)

% Abil EM

Pembuatan

larutan double

emulsion dengan

dua tahap yaitu

hidrofobik

emulsifier dan

hidrofilik

emulsifier

Semakin besar %

span, maka

pelepasan urea

akan semakin cepat Coulter counter

(mendistribusikan ukuran

granular) Semakin besar %

Abil EM (Surfktan

hidrofobik) maka

semakin besar

penyerapan airnya

% Span Mengamati

ukuran granular

Semakin besar %

span, maka

penyerapan air

semakin banyak

Light microscope

(morfologi kopolimer)

7

Peneliti Tahun Bahan baku Variabel Proses Hasil Peralatan

analisis

Synthesis and Characterization of Slow-Release Nitrogen Fertilizer with Water Absorbency: Based on Poly(acrylic acid-acrylic amide)/Na-

Bentonite

Shaohua Qin,

Zhansheng Wu,

Aamir Rasool,

Chun Li

2012

Asam akrilik,

kalium persulfat, N,

N -methylene

bisacrylamide

(NNMBA), urea,

akrilamida,

sikloheksana,

natrium bentonit,

dan sorbitan

monostearate (span

60)

% derajat

polimerisasi

(asam akrilat)

Pembuatan larutan

dispersi dengan

sikloheksana dan

span 80

Untuk mencapai pelepasan

nutrisi terbaik didapat :

SEM (bentuk

permukaan

partikel)

Konsentrasi urea Konsentrasi cross-linker

optimum pada 0,04% berat

Konsentrasi

bentonit

Pelapisan dengan

asam akrilat

Konsentrasi inisiator

optimum pada 0,8% berat

Konsentrasi

crosslinker

Konsentrasi bentonit

optimum pada 10,10%

berat

Konsentrasi urea optimum

pada 39,91%

8


analisis

Application of waterborne acrylic emulsions in coated controlled release fertilizer using reacted layer technology

Yazhen Shen,

Cong Zhao,

Jianmin Zhou,

Changwen Du

2015

Pupuk NPK, Metil metakrilat,

butil akrilat, dan etilen glikol

(EG), sodium dodecyl benzene

sulfonate, alkyl phenol

polyethenoxy

(OP-10), potassium persulfate,

Methyl silicone oil (MSO) and

methylsilanolate sodium (MSS),

aziridine

Crosslinker (Tanpa

crosslinker dan

dengan

crosslinker)

Sintesis emulsi

akrilat

Crosslink dapat

mengurangi

tingkat

pembengkakan

pada CRF FTIR-PAS

(mengamati

ikatan

kopolimer)

Jenis pengemulsi Pelapisan

pupuk granul

emulsi silikon–

akrilat dengan

modifikasi methyl

siloxane oil

dengan crosslink

membuat laju

pelepasan paling

lambat

9


analisis

The Facile Modification of Polyacrylate Emulsion via Hexadecane to Enhance Controlled Release Profiles of Coated Urea

Yazhen Shen,

Changwen Du

, Jianmin

Zhou, dan Fei

Ma

2018

Urea granul, metil metakrilat, n-

butil akrilat, sodium

dodecylbenzenesulfonate, nonyl

phenyl polyoxyethylene ether-10,

Potassium persulfate, hexadecane,

akuades

Metode dispersi

conventional

emultion

polimerization

(CEP), CEP dan

hexadecane,

penambahan

miniemultion

polimerization (MP).

Pembuatan

emulsi

poliakrilat

CEP dan

hexadecane

memiliki kinerja

ketahanan air

paling baik dan

pelepasan nutrisi

paling lambat

SEM (morfologi

partikel)

Pelapisan

pupuk granul

CEP, hexadecane,

ditambah MP

membuat

pelepasan nutrisi

lebih lambat.

FTIR

(mengamati

ikatan

kopolimer)

PENGEMBANGAN METODE DISPERSI

Documents