HERA KHAIRUL UMMAH

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2016

PENGARUH ZEOLIT PADA PEMBENTUKAN GAS METANA

DAN PERTUMBUHAN TANAMAN

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN

SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Pengaruh Zeolit pada

Pembentukan Gas Metana dan Pertumbuhan Tanaman adalah benar karya saya

dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun

kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip

dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah

disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir

skripsi ini.

Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut

Pertanian Bogor.

Bogor, Mei 2016

Hera Khairul Ummah

NIM G44110088

ABSTRAK

HERA KHAIRUL UMMAH. Pengaruh Zeolit pada Pembentukan Gas Metana

dan Pertumbuhan Tanaman. Dibimbing oleh ZAENAL ABIDIN dan SRI

SUGIARTI.

Biogas diproduksi oleh bakteri dari bahan organik dalam kondisi tanpa

oksigen. Biogas sebagian besar tersusun atas gas CH4 dan CO2, serta sebagian

kecil gas H2S, NH3, dan hidrokarbon. Tujuan penelitian ini adalah menganalisis

pengaruh zeolit pada pembentukan gas metana dan pertumbuhan tanaman.

Biogas dibuat melalui proses fermentasi dari kotoran sapi dan limbah rumah

tangga selama 14 hari, kemudian volume gas metana diukur menggunakan

penganalisis metana Cosmos XP-3140. Hasil yang diperoleh menunjukkan

bahwa zeolit mempercepat proses pembentukan gas dan meningkatkan produksi

gas metana. Pupuk cair yang dihasilkan dari proses fermentasi digunakan

sebagai media tanam untuk tanaman kangkung. Berdasarkan uji ANOVA dan uji

Duncan menggunakan program SPSS, zeolit juga berpengaruh nyata pada

pertumbuhan tanaman. Nilai pH optimum pupuk adalah 6.2-8.0, namun nilai pH

pupuk yang dihasilkan kurang dari rentang pH optimum. Syarat mutu pupuk

organik menurut SNI 19-7030-2004, kandungan minimum unsur hara nitrogen

(N) 0.40%, fosforus (P2O5) 0.10%, dan kalium (K2O) 0.20%. Berdasarkan data

yang dihasilkan, hanya kadar nitrogen dan fosforus pada pupuk padat yang

memenuhi indikator minimum mutu pupuk organik menurut SNI.

Kata kunci: biogas, gas metana, zeolit

ABSTRACT

HERA KHAIRUL UMMAH. Zeolites Influence on The Formation of Methane

Gas and Plant Growth. Supervised by ZAENAL ABIDIN and SRI SUGIARTI.

Biogas is mostly composed of CH4 dan CO2, as well as small portion of

H2S, NH3, and hydrocarbons. The purpose of this study is to analyze the effect

of zeolite on formation of methane gas and plant growth. The biogas was

prepared from fermented manure and household waste for 14 days and the

volume of methane was measured using Cosmos XP-3140 methane analyzer.

The results showed that the zeolites accelerate the gas formation and increase the

production of gas. Liquid fertilizer produced from the fermentation process was

used as growing medium for plant kale. By ANOVA and Duncan tests using the

SPSS program, the zeolite also significantly affect the plant growth. The

optimum pH value fertilizer was 6.2-8.0, but the pH of manure produced less

than the optimum pH range. Quality indicators for organic fertilizer according to

SNI 19-7030-2004 are minimum content of nitrogen (N) 0.40%, phosphorus

(P2O5) 0.10%, and potassium (K2O) 0.20%. Based on the resulting data, only

nitrogen and phosphorus levels in the solid fertilizer meet the minimum

requirement for organic fertilizer according to SNI.

Keywords: biogas, methane gas, zeolite

Skripsi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Sains

pada

Departemen Kimia

PENGARUH ZEOLIT PADA PEMBENTUKAN GAS METANA

DAN PERTUMBUHAN TANAMAN

HERA KHAIRUL UMMAH

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2016

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT segala limpahan

karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul

Pengaruh Zeolit pada Pembentukan Gas Metana dan Pertumbuhan Tanaman.

Penelitian ini dilaksakan sejak bulan Mei hingga November 2015.

Penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak Dr Zaenal Abidin, SSi,

MAgr dan Ibu Sri Sugiarti, PhD selaku pembimbing yang telah memberikan

arahan kepada penulis selama penelitian. Penulis juga mengucapkan terima

kasih kepada Bapak, Ibu, serta keluarga atas doa dan kasih sayangnya. Ucapan

terima kasih juga penulis ucapkan kepada Monik Anastasia, Ines Hari Stafuri,

dan Anistya Nurhasanah yang telah membantu penulis. Semoga karya ilmiah ini

bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan.

Bogor, Mei 2016

Hera Khairul Ummah

DAFTAR ISI

DAFTAR GAMBAR vii

DAFTAR LAMPIRAN vii

PENDAHULUAN 1 BAHAN DAN METODE 2

Alat dan Bahan 2 Metode 2 Preparasi Sampel 3 Analisis Pupuk 4

HASIL DAN PEMBAHASAN 5 Analisis Biogas 5 Pengaruh Zeolit Terhadap Pertumbuhan Tanaman 7

SIMPULAN DAN SARAN 10 Simpulan 10 Saran 10

DAFTAR PUSTAKA 11 LAMPIRAN 12

RIWAYAT HIDUP 16

DAFTAR GAMBAR

1 Struktur Zeolit 1

2 Rangkaian alat pembuatan biogas 3

3 Penganalisis metana Cosmos XP-3140 3

4 Pembentukan biogas pada beberapa komposisi bahan baku sampel 6

5 Volume gas metana pada beberapa komposisi bahan baku sampel 7

6 Pengaruh zeolit terhadap jumlah tanaman 8

7 Pengaruh zeolit terhadap tinggi tanaman 9

DAFTAR LAMPIRAN

1 Bagan alir penelitian 12

2 Kadar unsur hara pupuk dan nilai pH 13

3 Hasil analisis uji ANOVA dan uji Duncan 15

PENDAHULUAN

Banyaknya rumah makan yang berada di sekitar kampus Institut Pertanian

Bogor menimbulkan banyak sampah dari sisa makanan yang terbuang. Kurangnya

kesadaran masyarakat dalam mengelola sampah juga menimbulkan dampak

banyaknya sampah yang tidak terolah dengan baik. Pengolahan sampah dapat

dilakukan dengan cara daur ulang atau menjadikan sampah sebagai bahan baku

dalam pembuatan biogas. Biogas diproduksi oleh bakteri dari bahan organik di

dalam kondisi tanpa oksigen (anaerobic process). Proses pembuatan biogas ini

berlangsung selama pengolahan bahan organik atau fermentasi (Putro 2007).

Biogas tersusun atas campuran 55-70% CH4, 30-45% CO2, sejumlah kecil NH3

(80-100 ppm), H2S (1000-3000 ppm), dan hidrokarbon (<100 ppm) yang

diproduksi dalam proses dekomposisi anaerobik bahan organik (Vicario et al.

2010).

Gas H2S yang dihasilkan dari proses penguraian zat makanan dan kotoran

dilakukan oleh mikroba dalam kondisi anaerob. Namun, gas H2S bersifat toksik

bagi manusia sehingga produksinya harus dikurangi. Pengurangan gas H2S ini

dapat meningkatkan produksi gas metana (Vicario et al. 2010). Selain gas H2S,

gas NH4+ juga dikurangi dengan proses absorpsi oleh zeolit menggunakan reaksi

pertukaran kation. Tingginya konsentrasi NH4+ akan bersifat toksik pada reaksi

anaerob dan dapat menghambat pertumbuhan bakteri metana (Tada et al. 2005).

Pengurangan produksi gas H2S dan NH4+ ini dilakukan dengan penambahan zeolit

ke dalam campuran limbah rumah tangga dan kotoran sapi. Zeolit memiliki

kemampuan untuk melepaskan ion ammonium dari air limbah (Kotsopoulos et al.

2008).

Zeolit alam adalah suatu senyawa alumina silikat yang mempunyai struktur

rangka tiga dimensi dari tetrahedral (SiAl)O4 dan mengandung pori-pori yang

terisi molekul-molekul air dan kation-kation yang dapat dipertukarkan (Husaini

2003).

Gambar 1 Struktur Zeolit

Zeolit banyak digunakan sebagai agen penukar ion pada penjernihan dan

pemurnian air, serta aplikasi lainnya baik domestik maupun komersial. Pada

bidang ilmu kimia, zeolit biasanya digunakan untuk memisahkan molekul-

molekul (hanya molekul dengan bentuk dan ukuran tertentu saja yang dapat lewat),

dan sebagai jebakan molekul agar dapat dianalisis. Zeolit memiliki potensi

menyediakan proses separasi yang tepat dan spesifik untuk gas-gas termasuk

penghilangan H2O, CO2, dan SO2 dari aliran gas alam kualitas rendah (Hasibuan

2012).

2

Laju proses fermentasi anaerob sangat ditentukan oleh faktor-faktor yang

mempengaruhi mikroorganisme, faktor-faktor tersebut diantaranya adalah

temperatur, derajat keasaman (pH), kandungan air, dan bahan baku sampel. Faktor

yang pertama adalah temperatur. Temperatur pembentukan biogas antara 20-40 oC

dengan temperatur optimum yaitu 27 oC-30 oC. Faktor kedua adalah derajat

keasaman (pH). Nilai pH yang dibutuhkan adalah antara 6.2-8. Pada rentang pH

yang tidak sesuai, mikroba tidak dapat tumbuh dengan maksimal dan bahkan

dapat menyebabkan kematian yang menghambat perolehan gas metana. Faktor

ketiga adalah kandungan air. Kandungan air yang tinggi ditunjukkan dengan

campuran limbah rumah tangga dan kotoran sapi yang telah dihancurkan bebentuk

seperti bubur. Faktor keempat adalah bahan baku sampel (Amaru 2004). Bahan

baku yang digunakan dalam penelitian ini adalah kotoran sapi dan limbah rumah

tangga.

Penelitian ini bertujuan membuat biogas dari campuran limbah rumah

tangga dan kotoran sapi untuk memproduksi gas metana. Volume gas metana

yang dihasilkan diukur menggunakan penganalisis metana Cosmos XP-3140.

Penelitian ini juga dilakukan untuk mengetahui pengaruh zeolit terhadap

pembentukan gas metana yang dihasilkan selama 14 hari dan pengaruhnya

terhadap pertumbuhan tanaman kangkung yang dilakukan selama 30 hari.

Pengaruh perlakuan penambahan zeolit terhadap respon tanaman dianalisis

dengan ANOVA dan uji Duncan menggunakan program Statistical Product and

Service Solutions (SPSS).

BAHAN DAN METODE

Alat dan Bahan

Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah galon 19 L, probe

karet, selang plastik, pipa kaca, kran gas, penganalisis metana Cosmos XP-3140,

timbangan, labu Kjedahl, labu didih, erlenmeyer, buret, pipet, stirer, fotometer

nyala, dan spektrofotometer serapan atom.

Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah kotoran sapi,

limbah rumah tangga yang terdiri atas campuran nasi dan sayuran, zeolit alam

Nanggung, selenium campuran, H2SO4, akuades, asam borat 1%, indikator

Conway, NaOH 40%, HCl, pereaksi PB, dan pereaksi PC.

Metode

Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Juni 2015 sampai bulan November

2015 di Pusat Penelitian Lingkungan Hidup dan Laboratorium Ilmu Tanah IPB.

Penelitian ini dilakukan dalam dua tahap, tahap pertama merupakan preparasi

sampel dan pembuatan biogas yang dilakukan selama 14 hari. Tahap kedua adalah

penanaman tanaman kangkung menggunakan pupuk cair organik yang dihasilkan

dari campuran kotoran sapi dan limbah rumah tangga, dan analisis unsur hara

pada pupuk. Secara umum bagan alir penelitian dapat dilihat pada Lampiran 1.

3

Preparasi Sampel

Sebanyak 5 kg sampel yang terdiri atas campuran kotoran sapi dan limbah

rumah tangga. Sampel dibuat lima buah tanpa diberi tambahan zeolit dengan rasio

kotoran sapi dan limbah rumah tangga, yaitu 100:0, 75:25, 50:50, 25:75, dan

0:100. Serta dibuat tiga buah sampel yang ditambahkan zeolit sebanyak 10 g

dengan rasio kotoran sapi dan limbah rumah tangga, yaitu 75:25, 50:50, dan 25:75.

Sampel tersebut ditambahkan air sebanyak 10 kg, lalu diaduk agar kotoran sapi

dan limbah rumah tangga bercampur dengan baik. Sampel tersebut dibiarkan

selama 14 hari agar gas yang dihasilkan maksimal.

Gambar 2 Rangkaian alat pembuatan biogas

Gas yang telah terbentuk dianalisis menggunakan penganalisis metana

Cosmos XP-3140. Gas yang terkumpul di dalam ban dihisap oleh pompa dari

penganalisis metana Cosmos XP-3140, kemudian gas tersebut mengalir melalui

pipa hingga mencapai detektor dan gas yang terdeteksi diubah menjadi sinyal

analog sehingga volume dari gas tersebut dapat terbaca pada layar monitor.

Setelah gas dianalisis, campuran kotoran sapi dan limbah nasi digunakan sebagai

kompos bagi tanaman.

Gambar 3 Penganalisis metana Cosmos XP-3140

Pupuk cair yang dihasilkan setelah 14 hari digunakan sebagai pupuk untuk

tanaman kangkung yang ditanam secara hidroponik. Sebanyak 500 g pupuk cair

organik diencerkan ke dalam 10 kg air dan dimasukkan ke dalam wadah yang

menjadi tempat penanaman kangkung. Selain pupuk cair organik, digunakan pula

satu perlakuan tambahan dengan menggunakan pupuk hiponex. Sebanyak 10 g

4

pupuk hiponex dilarutkan ke dalam 10 kg air dan dimasukkan ke dalam wadah.

Pertumbuhan tanaman kangkung diamati selama 30 hari.

Analisis Pupuk (Balittanah 2005)

Sampel pupuk cair organik ditimbang sebanyak 5 gram ke dalam labu

Kjedahl. Kemudian ditambahkan 0.25-0.5 g selenium campuran dan 3 mL H2SO4,

lalu dikocok hingga campuran merata. Selanjutnya didestruksi sampai sempurna

dengan suhu bertahap dari 150 oC hingga mencapai suhu maksimum 350 oC dan

diperoleh cairan jernih kuning kehijauan (3-3.5 jam). Setelah dingin, larutan hasil

destruksi diencerkan dengan sedikit akuades agar tidak mengkristal.

Larutan dipindahkan secara kuantitatif ke dalam labu didih destilator

volume 250 mL, lalu ditambahkan air bebas ion hingga mencapai setengah

volume labu didih dan ditambahkan sedikit batu didih. Kemudian disiapkan

penampung destilat, yaitu 10 mL asam borat 1 % dalam erlenmeyer volume 100

mL yang dibubuhi 3 tetes indikator Conway. Proses destilasi dilakukan dengan

menambahkan 20 mL NaOH 40%, destilasi dihentikan apabila volume cairan

dalam erlenmeyer sudah mencapai 75 mL. Destilat dititrasi dengan HCl yang

sudah distandarisasi, hingga mencapai titik akhir (warna larutan berubah dari hijau

menjadi merah jambu seulas).

Kadar N (%)=(A mL-A1 mL) x Ar N x N HCl x1000

bobot contoh x 10000

Keterangan :

A = volume akhir

A1 = volume blanko

10000 = konversi dari ppm ke persen

Pengukuran Kadar Unsur P

Ekstrak hasil destruksi dipipet sebanyak 1 mL. Kemudian diencerkan 5 dan

10 kali untuk pupuk cair, sedangkan untuk pupuk padat diencerkan sebanyak 1000

kali. Setelah diencerkan, ekstrak tersebut dipipet sebanyak 5 mL, kemudian

ditambahkan 5 mL pereaksi PB serta 5 tetes PC. Lalu dikocok menggunakan stirer

sampai homogen dan dibiarkan selama 15 menit. Kemudian dilakukan

pengukuran deret standar dan sampel menggunakan Spektrofotometri Serapan

Atom.

Kadar P (%)=(Abs contoh-Abs blanko)x fp

Slope standar x 10000

Kadar P₂O₅(%)= BM P₂O₅ x Kadar P (%)

BM 2P

Keterangan :

10000 = konversi dari ppm ke persen

fp = faktor pengenceran

Slope = didapatkan dari grafik antara konsentrasi standar dan absorbansinya

5

Pengukuran Kadar Unsur K

Ekstrak hasil destruksi diencerkan sebanyak 5 dan 10 kali. Kemudian

dilakukan pengukuran deret standar dan sampel menggunakan fotometer nyala.

Kadar K (%)= (emisi contoh-emisi blanko) x fp

slope standar x 10000

Kadar K₂O (%)= BM K₂O x Kadar K (%)

BM 2K

HASIL DAN PEMBAHASAN

Analisis Biogas

Pembentukan biogas meliputi tiga tahap, yaitu hidrolisis, pengasaman, dan

metanogenik (Haryati 2006). Pada tahap hidrolisis, mikroba hidrolitik

mendegradasi senyawa organik kompleks yang berupa polimer menjadi

monomernya seperti perubahan polisakarida menjadi gula (monosakarida dan

disakarida). Berikut merupakan reaksi perubahan selulosa menjadi glukosa :

(C6H10O5)n + nH2O n(C6H12O6)

Tahapan kedua adalah tahap pengasaman. Tahap pengasaman terdiri atas dua

proses, yaitu asidogenesis dan asetogenesis. Pada proses asidogenesis bakteri

pengurai asam menguraikan senyawa glukosa menjadi asam asetat, asam butirat,

dan asam propionat dengan reaksi sebagai berikut :

C6H12O6 + H2O 2CH3COOH + 2CO2 + 4H2

C6H12O6 CH3CH2CH2COOH + 2CO2 + 2H2

C6H12O6 + 2H2 2CH3CH2COOH + 2H2O

Pada proses asetogenesis, hasil asidogenesis dikonversi menjadi hasil akhir bagi

produksi metana berupa asetat, hidrogen, dan karbondioksida. Pembentukan asam

asetat kadang-kadang disertai dengan pembentukan karbondioksida atau hidrogen,

tergantung kondisi oksidasi dari bahan organik yang digunakan. Bakteri

asetogenik mengubah etanol, asam propionat, dan asam butirat menjadi asam

asetat dengan reaksi sebagai berikut :

CH3CH2OH + CO2 CH3COOH + 2H2

CH3CH2COOH + 2H2O CH3COOH +CO2 +3H2

CH3CH2CH2COOH + 2H2O 2CH3COOH + 2H2

Tahapan ketiga adalah tahapan metanogenik, pada tahap ini terjadi proses

pembentukan gas metana. Gas metana dihasilkan dari asam asetat atau dari proses

reduksi karbondioksida oleh bakteri asetotropik dan hidrogenotropik (Santoso

6

2010). Pada tahapan ini bakteri metana membentuk gas metana dengan reaksi

berikut :

CH3COOH CH4 + CO2

2H2 + CO2 CH4 + 2H2O

Penelitian ini dilakukan dengan membuat perbandingan bahan baku dan air

1:2, sedangkan pada penelitian Saputro dan Artianti (2004) dilakukan beberapa

variasi perbandingan feses sapi dan air. Saputro dan Artianti (2004) menyatakan

bahwa kenaikan kadar air akan meningkatkan produksi biogas dan berdasarkan

penelitian tersebut perbandingan feses sapi dan air yang menghasilkan volume gas

paling banyak adalah feses sapi berbanding air 1:3.

Pembentukan biogas dari kotoran sapi dan limbah rumah tangga dilakukan

selama 14 hari. Perbandingan kotoran sapi dan limbah rumah tangga selanjutnya

akan disebut dengan K:L. Pengamatan pembentukan biogas ini dilakukan dengan

mengukur besar ban yang digunakan sebagai penampung gas secara kualitatif.

Berdasarkan data yang dihasilkan (Gambar 4) dapat diketahui bahwa pada semua

perlakuan kecuali perlakuan K:L (50:50) dan K:L (100:0) gas sudah terbentuk

sejak hari pertama. Volume gas pada komposisi K:L (25:75) dan K:L (75:25)

sama dan konstan selama 14 hari. Gas dengan komposisi K:L (50:50) baru

terbentuk pada hari ke-8 dan mengalami pertambahan volume pada hari ke-14.

Pada komposisi K:L (100:0) gas tidak terbentuk sampai hari ke-12 dan baru

terbentuk pada hari ke-13, namun gas yang terbentuk sangat sedikit. Perlakuan

dengan komposisi K:L (0:100) menghasilkan volume gas yang besar sejak hari

pertama dan mengalami peningkatan hingga hari ke-14.

Gambar 4 Pembentukan biogas pada beberapa komposisi kotoran sapi (K), limbah

rumah tangga (L), dan zeolit (Z) : ( ) K:L (0:100), ( ) K:L (25:75),

( ) K:L (50:50), ( ) K:L (75:25), ( ) K:L (100:0), ( ) K:L+Z

(25:75), ( ) K:L+Z (50:50), ( ) K:L+Z (75:25)

Perlakuan menggunakan penambahan zeolit dengan komposisi K:L (25:75)

memiliki volume gas yang lebih tinggi dibandingkan dengan dua komposisi

lainnya. Namun pada komposisi tersebut volume gas menurun pada hari ke-14.

Sedangkan komposisi K:L (50:50) dengan penambahan zeolit menghasilkan

volume gas yang konstan dari hari pertama hingga hari ke-14. Namun volume gas

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Inte

nsi

tas

Gas

Hari ke-

7

yang dihasilkan relatif lebih rendah dari K:L (25:75). Komposisi K:L (75:25)

dengan penambahan zeolit memiliki gas yang konstan pada minggu pertama dan

sedikit meningkat pada hari ke-8 kemudian konstan kembali hingga hari ke-14.

Berdasarkan Gambar 4 dapat dilihat bahwa penambahan zeolit dapat

mempercepat pembentukan gas tetapi volume gas yang dihasilkan lebih rendah

dari perlakuan tanpa penambahan zeolit.

Berdasarkan volume gas metana yang dihasilkan (Gambar 5) dapat

diketahui bahwa zeolit mempengaruhi pembentukan gas metana. Nilai gas yang

dihasilkan dari dua perlakuan tersebut memiliki perbedaan yang signifikan. Zeolit

dapat mempercepat terjadinya pembentukan gas metana dari campuran kotoran

sapi dan limbah rumah tangga. Namun kerja zeolit menurun seiring pertambahan

komposisi kotoran sapi. Secara kualitatif sampel tanpa penambahan zeolit

menghasilkan gas yang lebih besar, namun hal ini tidak mempengaruhi banyaknya

gas metana yang dihasilkan pada sampel tersebut. Hal tersebut disebabkan karena

adanya beberapa gas lain selain gas metana yang dihasilkan dari sampel tersebut.

Namun dalam penelitian ini hanya di ukur gas metana saja, sehingga volume gas

yang terbaca hanya volume gas metana.

Gambar 5 Volume gas metana pada beberapa komposisi kotoran sapi (K), limbah

rumah tangga (L), dan zeolit (Z) : (1) K:L (0:100), (2) K:L (25:75), (3)

K:L (50:50), (4) K:L (75:25), (5) K:L (100:0), (6) K:L+Z (25:75), (7)

K:L+Z (50:50), (8) K:L+Z (75:25)

Pengaruh Zeolit Terhadap Pertumbuhan Tanaman

Kisaran pH kompos yang optimal adalah 6.0-8.0. Derajat keasaman bahan

pada permulaan pengomposan pada umumnya asam sampai netral (pH 6.0-7.0)

(Sinaga 2009). Namun pada penelitian ini pH pupuk organik yang dihasilkan

kurang dari 7.0 sehingga kurang optimal dalam penggunaannya. Oleh karena itu,

penggunaan pupuk organik biasanya ditambahkan kapur agar pH pupuk

mendekati normal, namun pada penelitian ini hanya digunakan pupuk organik saja

dalam penanaman tanpa dilakukan penambahan kapur untuk menaikkan pH pupuk.

Penambahan zeolit pada penelitian ini pun tidak berpengaruh terhadap nilai pH.

Penelitian ini menggunakan pupuk cair organik yang dihasilkan dari

campuran kotoran sapi dan limbah rumah tangga sebagai media tanam. Pupuk cair

0

20

40

60

80

100

120

1 2 3 4 5 6 7 8

Gas

Met

ana

(%vo

l)

Perlakuan

8

organik merupakan larutan hasil dari pembusukan bahan-bahan organik yang

berasal dari sisa tanaman, kotoran hewan, dan manusia yang kandungan unsur

haranya lebih dari satu unsur. Kelebihan dari pupuk organik ini adalah dapat

secara cepat mengatasi defisiensi hara, tidak bermasalah dalam pencucian hara,

dan mampu menyediakan hara secara cepat (Hadisuwito 2007).

Pupuk cair organik digunakan untuk menanam kangkung secara hidroponik

selama empat minggu. Setelah empat minggu dapat dilihat tinggi dan banyak

tanaman yang tumbuh pada setiap perlakuan. Untuk mengetahui pengaruh

perlakuan terhadap respon tanaman, data yang diperoleh dianalisis dengan

ANOVA menggunakan program Statistical Product and Service Solutions (SPSS)

yang terdapat pada Lampiran 3 dan dilakukan uji lanjut, yaitu uji Duncan karena

hasil uji ANOVA menunjukkan bahwa perlakuan berpengaruh nyata terhadap

respon. Berdasarkan hasil uji Duncan diketahui bahwa komposisi K:L (25:75),

K:L (50:50), dan K:L (75:25) dengan penambahan dan tanpa penambahan zeolit

memiliki hasil yang berbeda nyata. Hal tersebut menunjukkan bahwa pemberian

zeolit memberikan pengaruh terhadap pertumbuhan tanaman. Sedangkan tanaman

dengan penambahan pupuk hiponex memberikan respon yang lebih baik. Hal ini

dapat disebabkan kandungan unsur hara dalam pupuk hiponex lebih baik

dibandingkan unsur hara dalam pupuk cair organik yang dibuat dalam penelitian

ini.

Gambar 6 Pengaruh zeolit terhadap jumlah tanaman : (1) air+hiponex, (2) K:L

(0:100), (3) K:L (25:75), (4) K:L (50:50), (5) K:L (75:25), (6) K:L

(100:0), (7) K:L+Z (25:75), (8) K:L+Z (50:50), (9) K:L+Z (75:25)

Berdasarkan jumlah tanaman yang dihasilkan (Gambar 6) dapat diketahui

bahwa penambahan zeolit berpengaruh terhadap jumlah tanaman yang tumbuh.

Namun terdapat satu galat pada komposisi K:L (75:25) karena jumlah tanaman

dengan perlakuan dengan penambahan zeolit menghasilkan tanaman lebih sedikit

dibandingkan dengan tanaman tanpa penambahan zeolit. Hal ini dapat disebabkan

karena ammonium yang terjerap dalam zeolit belum terdistribusi dengan baik.

Sedangkan komposisi K:L (25:75) dan K:L (50:50) dengan penambahan zeolit

memiliki jumlah tanaman yang lebih banyak dibandingkan dengan perlakuan

tanpa penambahan zeolit. Hal tersebut dapat disebabkan karena zeolit yang

menjerap NH4+ dapat melepaskan kembali unsur nitrogen dalam bentuk ion

ammonium dan mendistribusikannya pada tanaman saat dijadikan sebagai pupuk.

0

2

4

6

8

10

12

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Jum

lah T

anam

an

Perlakuan

9

Berdasarkan sifat pertukaran ion yang tinggi, zeolit dapat mengikat dan

menyimpan sementara unsur-unsur hara dalam pupuk kemudian melepaskan

kembali ke pupuk tersebut saat tanaman membutuhkan nitrogen karena sifat

selektivitas adsorpsi zeolit yang tinggi terhadap ion ammonium. Kemampuan

zeolit dalam menjerap ion ammonium menghambat perubahan ammonium

menjadi nitrat sehingga dapat mengurangi kehilangan nitrogen dalam bentuk nitrat

yang mudah tercuci air hujan. Jika kadar nitrogen dalam pupuk berkurang, ion

ammonium yang di adsorpsi oleh zeolit akan dilepaskan secara perlahan untuk

keperluan tanaman (Estiaty et al. 2005).

Gambar 7 Pengaruh zeolit terhadap tinggi tanaman : (1) air+hiponex, (2) K:L

(0:100), (3) K:L (25:75), (4) K:L (50:50), (5) K:L (75:25), (6) K:L

(100:0), (7) K:L+Z (25:75), (8) K:L+Z (50:50), (9) K:L+Z (75:25)

Berdasarkan pengamatan tinggi tanaman yang dilakukan selama 30 hari

(Gambar 7) dapat dilihat bahwa zeolit tidak mempercepat pertambahan tinggi

tanaman, melainkan meningkatkan jumlah tanaman yang tumbuh. Hal ini dapat

disebabkan karena kemungkinan unsur hara yang dilepaskan oleh zeolit terjadi

secara perlahan. Tanaman dengan pupuk hiponex memiliki tinggi tanaman yang

meningkat sangat tinggi pada 10 hari terakhir. Hal tersebut karena unsur hara dari

pupuk hiponex tersebut sudah terserap optimal.

Indikator kualitas pupuk organik menurut SNI 19-7030-2004, kandungan

minimum unsur hara Nitrogen (N) 0.40%, Fosfor (P2O5) 0.10%, dan Kalium

(K2O) 0.20% (Hidayati et al. 2011). Kadar unsur hara NPK yang dihasilkan pada

penelitian ini terdapat pada Lampiran 2. Kadar unsur hara NPK pada pupuk cair

berada di bawah nilai minimum kadar pupuk organik menurut SNI. Hal tersebut

dapat disebabkan karena proses degradasi bahan organik belum terjadi dengan

sempurna. Kadar unsur N dan unsur P pada pupuk padat memenuhi kualitas

pupuk organik yang baik karena memiliki nilai kadar di atas nilai minimum.

Sedangkan kadar unsur K memiliki hasil yang kurang baik karena hanya dua

komposisi yang memiliki kadar unsur K di atas nilai minimum, yaitu komposisi

K:S (75:25) dan K:S + zeolit (50:50).

0

5

10

15

20

25

30

35

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Tin

ggi

Tan

aman

Perlakuan

10 hari 20 hari 30 hari

10

SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan

Penambahan zeolit berpengaruh terhadap pembentukan gas metana dan

penghasil gas metana terbanyak adalah campuran 25% kotoran sapi dan 75%

limbah rumah tangga dengan penambahan zeolit. Nilai pH optimal pada kompos

kisaran 6.0-7.0 namun pada penelitian ini pH yang dihasilkan kurang dari nilai

tersebut sehingga kurang optimal dalam penggunaannya. Kadar unsur NPK pada

pupuk cair tidak memenuhi kadar minimum menurut SNI. Sedangkan pada pupuk

padat hanya unsur K yang tidak memenuhi kadar minimum menurut SNI.

Saran

Sebaiknya dilakukan beberapa ulangan pada pembuatan biogas agar

perbedaan perlakuan pada sampel dapat dianalisis secara statistik. Pengukuran

volume gas pada media penampung gas dilakukan secara kuantitatif agar dapat

diketahui volume gas keseluruhan yang terbentuk pada media penampung gas.

Penambahan zeolit dapat dilakukan dengan beberapa bobot yang berbeda agar

dapat diketahui berapa banyak zeolit yang dibutuhkan untuk menghasilkan gas

yang maksimal.

11

DAFTAR PUSTAKA

Amaru K. 2004. Rancang bangun dan uji kinerja biodigester plastik polyethylene

skala kecil [skripsi]. Bandung (ID): Universitas Padjajaran.

Balai Penelitian Tanah (Balittanah). 2005. Penuntun Analisis Kimia Tanah dan

Tanaman. Bogor (ID): Balai Penelitian Tanah.

Estiaty LM, Suwardi, Yuliana I, Fatimah D, Suherman D. 2005. Pengaruh zeolit

terhadap efisiensi unsur hara pada pupuk kandang dalam tanah. Jurnal

Zeolit Indonesia. 4(2):62-69.

Hadisuwito S. 2007. Membuat pupuk kompos cair. Jakarta (ID): PT Agromedia

Pustaka.

Haryati T. 2006. Biogas: limbah peternakan yang menjadi sumber energi

alternatif. Wartazoa. 16(3):160-169.

Hasibuan RA. 2012. Modifikasi zeolit alam dengan TiO2 untuk mereduksi emisi

gas buang kendaraan bermotor [skripsi]. Depok (ID): Universitas

Indonesia.

Hidayati YA, Benito T, Kurnani A, Marlina ET, Harlina E. 2011. Kualitas pupuk

cair hasil pengolahan feses sapi potong menggunakan Saccharomyces

cereviceae. Jurnal Ilmu Ternak. 11(2):104-107.

Husaini, Soenara T. 2003. Modifikasi zeolit alam asal Cikalong Jawa Barat

dengan hexadecil trimetil ammonia dan uji daya serapnya terhadap ion

sulfat dan kromat. Jurnal Zeolit Indonesia. 2(1):15-23.

Kotsopoulos TA, Karamanlis X, Dotas D, Martzopoulos GG. 2008. The impact of

different natural zeolite concentrations on the methane production in

thermophilic anaerobic digestion of pig waste. Biosystem Engineering.

99(1):105-111.doi:10.1016/j.biosystemseng.2007.09.018.

Putro S. 2007. Penerapan instalasi sederhana pengolahan kotoran sapi menjadi

biogas di Desa Sugihan Kecamatan Bendosari Kabupaten Sukoharjo.

WARTA. 10(2):178-188.

Saputro RR, Artianti RD. 2004. Pembuatan biogas dari limbah peternakan.

Jurusan Teknik Kimia. Fakultas Teknik. Universitas Diponegoro,

Semarang.

Santoso AA. 2010. Produksi biogas dari limbah rumah makan melalui

peningkatan suhu dan penambahan urea pada perombakan anaerob

[skripsi]. Surakarta (ID): Universitas Sebelas Maret.

Sinaga D. 2009. Pembuatan pupuk cair dari sampah organik dengan menggunakan

boisca sebagai starter [skripsi]. Sumatera Utara (ID): Universitas Sumatera

Utara.

Tada C, Yang Y, Hanaoka T, Sonoda A, Ooi K, Sawayama S. 2005. Effect of

natural zeolite on methane production for anaerobic digestion of

ammonium rich organic sludge. Bioresource Technology. 96(4):459-

464.doi:10.1016/j.biortech.2004.05.025.

Vicario AA, Gomez J, Rio S, Aberasturi O, Lopez C, Soria J, Dominguez A.

2010. Purification and upgrading of biogas by pressure swing adsorption

on synthetic and natural zeolites. Microporous and Mesoporous Materials.

134(1-3):100-107.doi:10.1016/j.micromeso.2010.05.014.

12

Lampiran 1 Bagan alir penelitian

Preparasi Sampel

Pembentukan biogas

selama 14 hari

Pertumbuhan

tanaman selama 30

hari

Analisis pupuk cair

dan padat

Uji ANOVA

dan Uji Duncan

Analisis gas metana

Pengukuran nilai

pH

Pengukuran kadar

unsur NPK

Pengukuran

volume gas metana

13

Lampiran 2 Kadar unsur hara pupuk dan nilai pH

Kadar unsur hara NPK pupuk cair

No. Sampel pH N P2O5 K2O

(%)

1 K:L (0:100) 3.13 0.069 0.010 0.006

2 K:L (25:75) 3.33 0.079 0.013 0.005

3 K:L (50:50) 4.11 0.067 0.014 0.005

4 K:L (75:25) 4.17 0.052 0.018 0.005

5 K:L (100:0) 5.91 0.044 0.016 0.003

6 K:L + zeolit (25:75) 3.22 0.034 0.007 0.003

7 K:L + zeolit (50:50) 3.48 0.050 0.012 0.004

8 K:L + zeolit (75:25) 4.13 0.042 0.015 0.003

Contoh Perhitungan :

Kadar N (%)=(2.60 mL-0.05 mL) x 14 x 0.0961 x 1000

5 x 10000

Kadar N (%) = 0.069 %

Kadar P (%)=(0.096- 0)x 5 x 10

0.1118 x 10000

Kadar P (%) = 0.004 %

Kadar P2O5 (%) = 140 x 0.004%

60

Kadar P2O5 (%) = 0.010 %

Kadar K (%)=(3.70-0)x 5 x 10

0.4011 x 10000

Kadar K (%) = 0.046 %

Kadar K2O (%) = 94 x 0.046%

78

Kadar K2O (%) = 0.056 %

14

Kadar unsur hara NPK pupuk padat

No. Sampel pH N P2O5 K2O

(%)

1 K:L (0:100) 4.71 1.628 0.201 0.152

2 K:L (25:75) 3.86 0.627 0.222 0.167

3 K:L (50:50) 4.34 1.628 0.171 0.197

4 K:L (75:25) 4.58 0.627 0.294 0.205

5 K:L (100:0) 7.11 0.320 0.228 0.137

6 K:L + zeolit (25:75) 4.20 1.161 0.258 0.114

7 K:L + zeolit (50:50) 3.87 0.814 0.279 0.425

8 K:L + zeolit (75:25) 5.87 0.627 0.141 0.121

Contoh Perhitungan :

Kadar N (%)=(6.15 mL-0.05 mL) x 14 x 0.0953 x 100

0.05 x 10000

Kadar N (%) = 1.628 %

Kadar P (%)=(0.095 - 0)x 1000

0.1105 x 10000

Kadar P (%) = 0.086 %

Kadar P2O5 (%) = 140 x 0.086%

60

Kadar P2O5 (%) = 0.201 %

Kadar K (%)=(1.0-0)x 5 x 10

0.397 x 10000

Kadar K (%) = 0.013 %

Kadar K2O (%) = 94 x 0.013%

78

Kadar K2O (%) = 0.015 %

15

Lampiran 3 Hasil analisis uji ANOVA dan uji Duncan

Variabel bebas : Tinggi tanaman

Sumber

Jumlah

kuadrat tipe

III

Df Rerata

kuadrat F Sig.

Model

terkoreksi 1159.727a 8 144.966 8.260 0.000

Intersep 5717.423 1 5717.423 325.758 0.000

Perlakuan 1159.727 8 144.966 8.260 0.000

Kesalahan 315.920 18 17.551

Total 7193.070 27

Total

terkoreksi 1475.647 26

a. R2 = 0.786

Uji Duncan

Perlakuan N Subset

1 2 3 4 5

KLZ

(25:75)

3 5.6667

KL

(0:100)

3 7.3667 7.3667

KLZ

(50:50)

3 10.7667 10.7667 10.7667

KLZ

(75:25)

3 12.2000 12.2000 12.2000

KL

(100:0)

3 12.6667 12.6667 12.6667

KL

(75:25)

3 15.2333 15.2333 15.2333

KL

(25:75)

3 18.5000 18.5000

KL

(50:50)

3 20.6000

Airhipon 3 27.9667

Sig. 0.080 0.051 0.055 0.154 1.000

a. Alfa = 0.05

Keterangan :

KL : Campuran kotoran sapi dan limbah rumah tangga tanpa penambahan zeolit

KLZ : Campuran kotoran sapi dan limbah rumah tangga dengan penambahan

zeolit

16

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Subang pada tanggal 22 Mei 1993, merupakan putri

kelima dari 5 bersaudara dari pasangan Didi Supriyadi dan Omih Rohimah.

Penulis menyelesaikan pendidikan di Madrasah Aliyah Husnul Khotimah,

Kuningan pada tahun 2011 dan pada tahun yang sama lulus seleksi masuk Institut

Pertanian Bogor melalui jalur Ujian Talenta Mandiri (UTM) IPB.

Selama mengikuti perkuliahan, penulis pernah aktif di beberapa kegiatan

akademik dan non akademik seperti asisten praktikum Kimia Anorganik Layanan

pada tahun ajaran 2014/2015; Sekretaris Departemen Advokasi (BEM TPB) IPB

tahun 2011/2012; Bendahara Departemen Adkesmah (BEM FMIPA) tahun

2012/2013 dan Sekretaris Departemen Internal (BEM FMIPA) tahun 2013/2014.

Pada bulan Juli‒Agustus 2014, penulis berkesempatan melaksanakan praktik

lapangan di Balai Pengujian Mutu dan Produk Tanaman, Departemen Pertanian,

Jakarta Selatan dengan judul Verifikasi Metode Fipronil Pada Formulasi Pestisida

Secara Kromatografi Gas.