preparasi dan investigasi komposit poliakrilamid-kiserit...

40

Preparasi dan Investigasi Komposit Poliakrilamid-Kiserit-Selulosa Sebagai Pupuk Urea Lepas Lambat

Maliya Syabriyana1, Deni Swantomo2, Sugili Putra2

1Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik Universitas Serambi MekkahJl. T. Imum Lueng Bata Batoh – Banda Aceh

2 Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir BATAN YogyakartaEmail : [email protected]

Masuk: 23 Agustus; Direvisi: 25 Agustus 2016; Diterima: 26 Agustus 2016

Abstract. The spread of contamination to ground water and surface water from excessive fertilizer become major concern. Therefore, the aim of this study was to develop slow release fertilizer using urea fertilizer and kieserite in polyacrylamide-cellulose composite.Composite preparation was carried out by two variables that are kieserite mass variation and cellulose mass variation. The compositequality as slow release agent is measured by characterizationanalysisincluding porosity, swelling power, adsorption of urea, and urea released profile from composite compared to urea granules and tablets. Functional cluster and bond was investigated by FTIR (Fourier Transform Infra Red). Adsorption and desorptionpower of composite was determined by UV-Vis spectrophotometer with Nessler method. Result of variations in kieserite shows that the addition up to 3 grams kieserit mass causes an increasing in the swelling and porosity.Addition of cellulose increased the swelling power of composite but it lowers the porosity of the composite. Testing adsorption and desorption performed on the composite of the best(of 2 g kieserite, 0,15 g cellulose, and kieserite mesh -60 +80). The adsorption of urea by composite is 2.3115 g urea/g composite. Release profile of urea from composite is slower than the urea granules or tablets. As result, polyacrylamide-kieserit-cellulose can be developed as slow release fertilizer to increase fertilizer using efficiency and to avoid excessive water and ground contamination.Keywords: slow release fertilizer, composite, urea, kieserite, adsorption, desorption.

Abstrak. Penyebaran kontaminasi dari kualitas air tanah dan permukaan dari penggunaan pupuk berlebihan menjadi perhatian utama. Untuk itu, penelitian ini dilakukan untuk mengembangkan pupuk lepas lambat menggunakan kombinasi pupuk urea dan kiserit dalam komposit poliakrilamid-selulosa. Preparasi komposit ini melibatkan variabel massa kiserit dan massa selulosa. Kualitas komposit sebagai media lepas lambat diukur berdasarkan analisa karakterisasinya yang meliputi porositas, daya swelling, daya adsorpsi terhadap urea, dan profil pelepasan urea dalam komposit dibanding urea granul dan urea tablet. Gugus fungsi dan ikatan senyawa pupuk dengan komposit diselidiki dengan FTIR (Fourier Transform Infra Red). Penetuan kemampuan adsoprsi dan desorpsi komposit dengan spektrofotometer UV-Vis memakai metode Nessler. Hasil variasi komposisi kiserit menunjukkan bahwa penambahan massa kiserit hingga 3 gram menyebabkan peningkatan daya swelling dan porositas. Penambahan massa selulosa meningkatkan daya swelling komposit, namun porositas komposit menurun. Daya adsorpsi urea oleh kompositsebesar 2,3115 g urea/ g komposit. Dibandingkan dengan urea granul atau tablet profil lepas urea komposit lebih lambat. Sebagai hasil, komposit polyakrialamid-kiserit –selulosa dapat dikembangkan sebagai tipe pupuk lepas lambat untuk meningkatkan efisiensi penggunaan pupuk dan mencegah kontaminasi tanah dan air berlebihan.

Kata kunci : pupuk lepas lambat, komposit, urea, kiserit, adsorpsi, desorpsi.

Jurnal Serambi Engineering, Volume I, Nomor 1, Agustus 2016

41

1. PendahuluanIndonesia merupakan negara agraris yang memiliki lahan pertanian yang luas. Pertumbuhan

penduduk yang melaju pesat diiringi dengan kebutuhan bahan makanan yang meningkat pula. Untuk memenuhi kebutuhan bahan makanan maka hasil pertanian harus ditingkatkan. Pupuk memegang peranan penting untuk meningkatkan hasil pertanian. Tanpa tersedianya pupuk yang cukup, maka produksi pertanian tidak akan mampu memenuhi kebutuhan pangan masyarakat. Demi menunjang produksi pertanian, maka perlu ditingkatkan teknologi budi daya salah satunya dengan meningkatkan efisiensi pemupukan pada tanaman dengan cara melakukan pemupukan yang efektif.

Dewasa ini telah dikembangkan beberapa penelitian dan penemuan baru tentang pupuk. Penelitian tersebut berupa bagaimana membuat pupuk yang memiliki kemampuan pelepasan unsur hara yang dikandungnya secara perlahan disebut pupuk lepas lambat atau slow release fertilizerlambat (Khan, et.al, 2008) dan pelepasan kandungan hara pupuk yang terkontrol kadarnya sebagai fungsi waktu disebut pupuk lepas terkendali atau controlled release fertilizer(Shaviv, 2001). Hal ini dimaksudkan agar nutrisi atau unsur hara dalam pupuk dapat diserap baik dan efisien oleh tanaman sehingga akan dapat menghemat penggunaan pupuk dan menghindari kontaminasi air tanah berlebihan.

Pupuk lepas lambat ini dapat dibuat dengan memperkeras butiran pupuk, memperbesar ukuran, memperkeras dan memperbesar ukuran butir sekaligus, dan menyelaputi butiran dengan senyawa lain (Boli, et.al, 2009). Adapun senyawa yang digunakan sebagai pelapis harus memiliki kemampuan pelepasan perlahan dan memiliki daya adsorpsi terhadap air.

Untuk pertumbuhan, tanaman membutuhkan Nitrogen dalam jumlah yang cukup. Nitrogen terdapat di dalam tanah dalam jumlah sedikit, sehingga untuk memenuhi kebutuhan nitrogen harus ditambahkan pupuk yang mengandung nitrogen yaitu pupuk Urea. Pemakaian pupuk urea pada tanah yang terus menerus dan berlebihan dari kebutuhan tanaman dapat menyebabkan keadaan tanah menjadi keras, tidak subur, pH tanah berubah sehingga kualitas tanah menjadi tidak layak ditanami lagi setelah beberapa kali penanaman dan tanaman menjadi layu. Pemberian pupuk terkadang terlalu banyak sedangkan yang mampu diserap tanaman sangat sedikit. Hal ini dapat disebabkan pupuk melarut dalam air dan terdispersi sedangkan kecepatan penyerapan oleh tanaman tidak sebanding dengan laju pelarutan pupuk oleh air, sehingga pupuk banyak yang terbuang sia-sia bersama aliran air. Untuk itu perlu dibuat pupuk urea yang pelepasannya lambat. Pelepasan lambat adalah laju pelepasan dari materi senyawa kimia pada tanaman dari materi pembawa nutrient sehingga mampu diserap tanaman lebih lama (Trenkel,1997).

Selain unsur hara makro seperti nitrogen, juga dibutuhkan unsur hara berupa fosfat, kalium, sulfur, kalsium dan magnesium. Magnesium sangat penting dalam pembentukan klorofil daun dan sintesa beberapa enzim. Kekurangan magnesium menyebabkan klorosis daun dan menghambat fotosintesis serta metabolisme tumbuhan. Unsur magnesium paling banyak terdapat dalam batuan kiserit dalam bentuk garam Mg2+ (MgO). Batuan kiserit dapat dijadikan sebagai pupuk alam untuk memenuhi kebutuhan magnesium bagi tanaman.

Batuan kiserit berupa senyawa mineral (MgSO4•H2O) yang bersifat lunak, berwarna keabu-abuan, lengket bila basah(Agung,et.al, 2008). Sifat kiserit yang lunak dan liat dalam keadaan basah dapat mengikat dan mengisolasi urea yang ditambahkan dengan baik sehingga laju dispersi urea dapat dikendalikan sehingga dapat menghemat penggunaan pupuk urea serta penyerapan urea oleh tanaman berlangsung baik serta efisien.

Untuk meningkatkan daya ikat urea dalam kiserit, maka dilakukan pembuatan komposit poliakrilamid-kiserit-selulosa. komposit adalah bahan yang terbentuk apabila dua atau lebih komponen yang berlainan digabungkan (Kroschwitz, et.al, 1991).Bahan komposit berupa bahan yang heterogen yang terdiri dari dari fasa tersebar dan fasa yang berterusan. Fasa tersebar terdiri dari serat atau bahan penguat dan yang lain terdiri dari matriks. Bahan binding yang digunakan adalah akrilamida yang dipolimerisasi dengan inisiator amonium sulfat (Kricheldorf, 1992). Penggabungan antara akrilamid, kiserit dan seluosa mengunakan metode polimerisasi blending. Polimer akrilamida

Maliya, Preparasi dan Investigasi Komposit Poliakrilamid-Kiserit-Selulosa Sebagai Pupuk Urea Lepas Lambat

42

merupakan bahan absorben yang baik. Selulosa yang akan digunakan berasal dari jerami. Selulosa mempunyai sifat mudah menyerap air (hidrofilik) , tidak mudah terurai, memiliki daya adsorsi dan penukar ion(Charles,2007).

Pada penelitian ini dikembangkan pembuatan komposit poliakrilamid-kiserit-selulosa yang bersifat renponsif dan dapat digunakan sebagai matriksslow release fertilizer. Dengan menggabungkan sifat kiserit dan selulosa diharapkan daya ikat urea semakin baik dan diperoleh pupuk majemuk yang mengandung Mg dan N bersifat pelepasannya perlahan sehingga tumbuhan dapat menyerap unsur hara secara lebih efisien. Dalam penelitian ini akan dilakukan variasi komposisi komposit (kiserit dan selulosa) terhadap penjerapan urea. Karakterisasi yang dilakukan yaitu penentuan densitas, % porositas kiserit, pengamatan struktur makroskopis, dan analisa gugus fungsi penyusun matrik dengan Fourier Transform Infra-Red (FTIR). Analisa daya adsorsi dan desorpsi komposit dengan urea menggunakan sptrofotometer UV-Vis. Selain itu akan dilakukan juga pengamatan profil lepasurea dalam komposit poliakrilamid-kiserit-selulosa.

2. Metodelogi Penelitian2.1 Bahan-BahanBahan-bahan yang digunakan adalah batuan kiserit, pupuk urea (N 46%), akrilamid, amonium persulfat, aquadest, reagent Nessler, larutan natrium kalium tartrat, sellulosa jerami, gliserol, natrium hidroksida.

2.2 MetodeA. Preparasi Selulosa Dari Jerami Padi

Jerami padi yang telah dibersihkan dan dikeringkan dipotong kecil, lalu dikeringkan dengan oven pada suhu 105oC selama 1 jam. Selanjutnya direbus dengan NaOH 7% selama 30 menit sambil diaduk dengan pengaduk. Hasil rebusan disaring dan selanjutnya dikeringkan dengan oven pada suhu100oC. Selulosa yang dikeringkan selanjutnya dianalisis kadar selulosanya.

B. Analisis Kandungan SelulosaSatu gram (a gram) sampel selulosa kering ditambah 150 ML H2O, direfluks pada suhu 100oC

dengan water bath selama 1 jam. Hasil refluks disaring dan residunya dicuci dengan air panas 300 mL kemudian dikeringkan dengan oven sampai berat konstan (b gram). Residu ditambahkan 150 mL H2SO4 1 N kemudian direfluks dengan water bath selama 1 jam pada suhu 100oC. Hasilnya disaring sampai netral (300 mL) dan dikeringkan serta ditimbang beratnya (c gram). Residu kering ditambahkan 10 mL H2SO4 72% dan direndam pada suhu kamar selama 4 jam. Kemudian ditambahkan 150 mL H2SO4 1 N dan direfluks pada water bath selama 2 jam pada pendingin balik. Residu disaring dan dicuci dengan H2O sampai netral (400 mL) kemudian dipanaskan dengan oven pada suhu 105oC dan hasilnya ditimbang( d gram). Selanjutnya residu diabukan dan ditimbang (e gram).Perhitungan kadar selulosa dan kadar lignin sebagai berikut:Kadar selulosa =

C. Preparasi Kiserit Batuan kiserit dihancurkan menggunakan miller ,kemudian dicuci dengan aquades sambil diaduk selama 2 jam, selanjutnya disaring. Residu dioven pada suhu 110oC sampai kering.

Kiserit yang telah kering kemudian digerus dan diayak dengan ukuran mesh -60+80.

D. Preparasi Komposit Poliakrilamid-Kiserit-Selulosa Untuk Variasi Massa KiseritSebanyak 5 gram acrilamida, 1 gram gliserol, 1 gram kiserit mesh -100+120 dan 0,1 gram

selulosa ditimbang. Kemudian dicampurkan bahan tersebut dengan menambahkan 5 mL aquades


43

dan diaduk selama 2 jam. Inisiator ammonium persulfat ditambahkan sebanyak 1 gram saat waktu pengadukan 10 menit sebelum waktu 2 jam tercapai. Pengadukan dihentikan setelah waktu 2 jam tercapai dan hasil pencampuran dituang pada cetakan kaca dan diratakan. Hasil pencampuran selanjutnya dikeringkan pada suhu 40oC selama 24 jam.Langkah 4 hingga 7 diulangi untuk massa kiserit 1, 2, 3, 4, dan 5 gram.

E. Preparasi Komposit Poliakrilamid-Kiserit-Sellulosa Untuk Variasi SelulosaSebanyak 5 gram akrilamida, 1 gram gliserol, 2 gram kiserit mesh -100+120 dan 0,05 gram

selulosa ditimbang. Kemudian dicampurkan bahan tersebut dengan menambahkan 5 mL aquades dan diaduk selama 2 jam.Inisiator ammonium persulfat ditambahkan sebanyak 1 gram saat waktu pengadukan 10 menit sebelum waktu 2 jam tercapai. Pengadukan dihentikan setelah waktu 2 jam tercapai dan hasil pencampuran dituang pada cetakan kaca dan diratakan. Hasil pencampuran selanjutnya dikeringkan pada suhu 40oC selama 24 jam.Langkah 1 hingga 5 diulangi untuk massa selulosa 0,1; 0,2; 0,25; dan 0,3 gram.

F. Uji Swelling dan Porositas KompositPada uji porositas ini, digunakan piknometer yang mempunyai volume 25 mL selanjutnya

piknometer diisi aquades dan ditimbang. Kemudian sejumlah tertentu komposit direndam dalam aquades selama 24 jam, kemudian dimasukkan kedalam piknometer dan ditimbang.Persentase porositas dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :

...............................(1) ...............................(2)

Dengan : volume komposit (Vk) = V pikno (50 mL) – volume air (Va)Keterangan :Wks = berat komposit basahWk = berat komposit kering

Untuk menentukan kemampuan swelling komposit dapat digunakan persamaan berikut. % swelling =

G. Loading Pupuk Urea Ke Dalam KompositLarutan urea jenuh dibuat dengan melarutkan urea prill ke dalam 50 mL air dengan menambahkan

secara bertahap 2 gram urea dan berat disetiap penambahan tercatat. Penambahan urea dilakukan sedikit demi sedikit ketika mendekati titik jenuh. Dicatat berat urea yang ditambahkan dimana urea tidak dapat larut lagi. Larutan urea jenuh sebanyak 25mL diserapkan ke komposit yang telah diketahui berat awalnya selama 24 jam.

H. Analisis Adsorpsi Komposit Polyakrilamida-Kiserit-SelulosaUntuk mengamati daya adsorpsi komposit terhadap urea, setelah melakukan percobaaan G di atas,

komposit disaring.Filtrat dicuplik sebanyak 1 mL dan diencerkan menjadi 50 mL. Kemudian 1 mL hasil pengenceran ditambah larutan HCl 0,2 N dan direfluks selama 1 jam pada suhu 100oC.Hasil reflukss diencerkan dalam labu 100 mL. Hasil pengenceran diambil sebanyak 15 mL ke dalam labu 25 mL kemudian ditambahkan 0,5 mL Na-K-tartrat dan reagent Nessler tepatkan dengan air bebas amonia.Selanjutnya dianalisis menggunakan spetrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang 425 nm.

I. Pengujian Pelepasan Pupuk UreaPupuk yang telah di-loading diuji pelepasan pada medium air. Pencuplikan air dilakukan

dalam waktu setiap 1 menit.Cuplikan dianalisis dengan spektrofotometri UV-Vis seperti pada


44

langkah kerja H di atas.

J. Karakterisasi KompositSebanyak masing-masing 0,2 gram kiserit, dan komposit kiserit-selulosa dicuplik.Penentuan

gugus fungsi masing-masing cuplikan menggunakan Fourier Transform infra Red (FTIR) di Laboratorium Terpadu Universitas Islam Indonesia.Diamati bentuk permukaan komposit kering dan setelah swelling pada mikroskop optik dengan perbesaran 200x dan 500x.

3. Hasil Dan PembahasanKomposit sebagai media lepas lambat urea dan Mg dibuat menggunakan polimerisasi akrilamid

dengan mixing matriks yaitu kiserit dan selulosa jerami. Preparasi material komposit dilakukan untuk membuat material komposit polimer adsorban sebagai matrik pupuk slow release. Poliakrilamid disini berperan sebagai binder bagi selulosa dan kiserit, selain daripada poliakrilamid sendiri merupakan material absorben yang baik. Proses polimerisasi akrilamid menggunakan inisiator amonium persulfat dengan pengadukan selama 2 jam. Pengadukan bertujuan agar monomer akrilmid dapat bercampur homogen dengan kiserit dan selulosa dimana selulosa dapat mengalami pengembangan sehingga monomer akrilamid dan butir kiserit dapat mengisi pori-pori selulosa sehingga polimerisasi dapat berlangsung efisien dan dapat terjadi pertukaran kation antara selulosa dengan kiserit yang mengandung Mg2+.

Mineral kiserit merupakan mineral alam yang memiliki struktur pori-pori permukaan, dimana dengan perlakuan pengadukan monomer akrilamid dapat masuk ke pori yang terbuka. Penambahan selulosa diharapkan dapat menambah daya adsorbs komposit karena selulosa merupakan polimer hidrofilik dan juga memilki kemampuan penukar ion. Distribusi kiserit dan selulosa dalam matrik poliakrilamida dapat diamati dengan jelas pada Gambar 1 berikut ini.

Gambar 1 Hasil pengamatan komposit kering dengan mikroskop (a) perbesaran 200x (b) perbesaran 500x.

Gambar 2. Gambar komposit setelah swelling (a) perbesaran 200x (b) perbesaran 500x.


45

Uji swelling dilakukan untuk mengetahui kemapuan komposit mengadsorpsi larutan. Kapasitas adsorpsi komposit ditentukan oleh besar kecilnya derajat swelling yang mampu dicapai.

3.1 Karakterisasi Dengan Fourier Transform Infra Red (FTIR)Karakterisasi dengan FTIR bertujuan untuk mengetahui gugus fungsional dari kiserit, dan komposit

poliakrilamid-kiserit-selulosa. Beberepa senyawa memiliki karakteristik khusus pada daerah serapan infra merah tertentu. Besarnya transmitansi gugus fungsi suatu senyawa terhadap panjang gelombang infra redditunjukkan pada gambar 3. Dari Spektrum FTIR tersebut terlihat pada sepktrum kiserit pada nomor gelombang 1400/cm terdapat gugus S=O sulfat. Kiserit sebagai mineral alam yang terdiri dari banyak unsur memiliki mineral khas yaitu monmorillonit tetap dipertahankan, hal ini teramati pada bilangan gelombang 1636/cm. Gugus amida ditunjukkan oleh nomor gelombang 1637,34/cm. Pada materi kiserit, komposit dan komposit-urea terdapat gugus OH pada nomor gelombang 3345- 3519/cm berupa regangan -OH. Hal ini menunjukkan keterdapatan gugus OH berasal dari air yang terserap dalam pori kiserit dan ikatan -OH pada selulosa. Keterdapatan gugus Si-OR pada nomor gelombang 1079-1023/cm menandakan adanya kandungan silikat dalam kiserit. Sedangkan pada nomor gelombang 956/cm terdapat gugus P-H fosfin berupa ikatan P-H yang berasal dari kiserit. Keterdapatan gugus MgO (vibrasi regangan Mg-O) sebagai penyusun utama kiserit dapat diamati pada bilangan gelombang 550/cm. tidak hanya unsur logam Mg dan Si yang terdapat dalam batuan kiserit namun terdapat bebrapa unsur logam lain, hal ini ditunjukkan oleh spektra pada bilangan gelombang 300-500/cm.

Gambar 3. Spektra FTIR dari kiserit, poliakrilamid, komposit, dan komposit-urea

3.2 Variasi Penambahan Kiserit Terhadap Daya Swelling Komposit Poliakrilamid-Kiserit-SelulosaPenambahan kiserit pada komposit bertujuan untuk melihat pengaruhnya terhadap daya swelling

komposit. Dari Gambar4, terlihat bahwa daya swelling semakin meningkat dengan bertambahnya massa kiserit yang ditambahkan, namun mencapai maksimum pada penambahn 4 -5 gram kiserit. Pada massa tersebut, komposit menjadi mudah hancur ketika mengadsorpsi larutan. Untuk komposisi terbaik komposit pada variasi massa kiserit adalah 2 gram untuk komposisi 5 gram acrilamid dan 0,1 gram selulosa.


46

Gambar 4.Grafik hubungan antara massa kiserit terhadap daya swelling

3.3 Variasi Penambahan Sellulosa Terhadap Daya Swelling Komposit Poliakrilamid-Kiserit- Selulosa

Dari variasi penambahan kiserit yang baik adalah pada massa kiserit 2 gram digunakan sebagai dasar untuk variasi massa selulosa. Pada variasi penambahan selulosa dengan massa akrilamid 5gram dan massa kiserit 2 gram terlihat bahwa penambahan selulosa memberikan pengaruh terhadap daya swelling, namun tidak terlalu signifikan. Selulosa merupakan polimer hidrofilik dan mempunyai sifat menyerap air yang baik. Sehingga polimer selulosa yang tersebar dalam matriks poliakrilamid menyerap sebagian kecil air. Tidak hanya itu kemampuan tukar kation selulosa dapat menukar ion logam dalam kiserit sehingga terjadi ikatan silang antara selulosa dan ion logam pada kiserit. Berbeda halnya pada penambahan selulosa 0,25 gram, komposit mudah hancur. Hal ini dikarenakan keberadaan selulosa yang terlalu banyak justru menjadikan komposit menjadi jenuh air sehingga ikatan fisis antara selulosa dan poliakrilamid menjadi lemah dan komposit mudah hancur. Sehingga porsi selulosa optimum adalah 0,15 gram. Pengaruh penambahan kiserit terhadap daya swelling komposit yang dihasilkan dapat diamati dari Gambar 5 berikut.

Gambar 5. Grafik hubungan jumlah selulosa terhadap daya swelling.

3.4 Penentuan porositas kompositPorositas dari komposit yang dihasilkan akan sangat menetukan kemampuan penjerapan terhadap

urea yang akan akan diserapkan ke dalam komposit. Komposit dengan porositas yang tinggi akan memiliki luas permukaan kontak yang besar sehingga adsorbs dapat berlangsung lebih maksimal


47

Gambar 6. Grafik hubungan antara massa a) kiserit, b) selulosa, terhadap % porositas

Dari grafik hubungan massa kiserit terhadap % porositas (Gambar 6.a) terlihat bahwa penambahan massa kiserit pada komposit linear dengan % porositas.Hal ini dapat disebabkan terbukanya pori-pori polimer selulosa atau poliacrilida oleh pengisian kiserit. Dan disisi lain kiserit memiliki permukaan yang juga berpori. Sehingga penambahan kiserit mampu meningkatkan porositas komposit. Sedangkan pada penambahan massa selulosa (Gambar 6.b), penambahan selulosa justru mengurangi porositas komposit. Selulosa merupakan polimer padat tak larut air. Penambahan selulosa dapat meningkatkan kemampuan swelling, namun porositas komposit berkurang karena luas permukaan adsorpsi lebih kecil disebabkan selulosa berukuran lebih besar dibandingkan kiserit.

3.5 Uji Adsorpsi Komposit Poliakrilamida-Kiserit-Selulosa Dengan Urea JenuhUntuk melihat kemampuan komposit dalam meloading urea yang akan dilepaskan perlahan dari

matriks komposit, urea sebagai pupuk nitrogen diserapkan ke dalam komposit poliakrilamid-kiserit-selulosa dengan merendam komposit tersebut hingga mencapai kesetimbangan. Dalam hal ini tidak dilakukan penentuan waktu setimbang namun waktu adsorpsi dianggap setimbang pada perendaman selama 24 jam. Proses adsorbsi urea oleh komposit merupakan peristiwa penjerapan pada lapisan permukaan komposit dimana molekul urea materi terkumpul pada bahan komposit sebagai adsorbent. Adsorpsi hanya berlangsung pada permukaan dinding pori adsorbent. Pada proses adsorpsi urea hanya terjadi penjerapan urea pada permukaan molekul komposit saja dan merupakan peristiwa adsorpsi fisika dimana hanya terjadi gaya tarik kearah dalam tanpa terjadi ikatan kimia antara urea dengan komposit.

Urea jenuh (25 mL) yang diserapkan ke komposit memiliki konsentrasi awal 1,22 g urea/mL pelarut. Setelah diserapkan ke komposit dengan berat awal 2,0008 g konsentrasi urea jenuh menjadi 1,035 g urea/mL, sehingga kemampuan adsorpsi urea oleh komposit adalah sebesar 2,3115 g urea/g komposit.

3.6 Uji Pelepasan ( Desorpsi) Urea Dari Komposit Poliakrilamid-Kiserit-SelulosaKemampuan urea terlepas perlahan dan bertahap dalam jangka waktu tertentu adalah karakter

yang ingin dicapai dari komposit slow release.Urea yang terjerap dalam komposit poliakrilamid-kiserit selulosa dilakukan uji pelepasan (desorpsi) dalam medium air. Pemilihan medium air dimaksudkan untuk mengkondisikan pelarutan urea oleh air pada permukaan tanah saat pemupukan pada tanaman. Urea hilang pada tanah dapat diakibatkan oleh leaching, volatisasi, dan penguraian oleh bakteri urease(Marsono et.al, 2001).

Penghambatan pelepasan atau leaching urea oleh air dapat dilakukan dengan membuat media komposit lepas lambat seperti pada penelitian ini. Untuk mengetahui apakah pelepasan urea dalam media komposit poliakrilamida-kiserit selulosa menunjukkan pola pelepasan lambat sejumlah tertentu komposit yang telah diadsorsi urea didiamkan dalam medium air dan dicuplik pada interval waktu tertentu untuk menentukan konsentrasi urea yang terlepas. Untuk membandingkan kemampuan


48

pelepasan urea dengan pupuk Urea yang biasa dipakai petani, yaitu urea granul dan tablet dengan urea komposit poliakrilami-kiserit-selulosa, dilakukan uji pelepasan urea terhadap waktu. Dari hasil analisis cuplikan urea menggunakan metode Nessler perwaktu desorpsi didapat hasil seperti yang ditampilkan pada Gambar 7.

Pupuk urea pada berat yang sama pada uji pelepasan, pada setiap interval 1 menit dicuplik larutan lindinya untuk dianalisis kadar urea yg terlepas. Urea granul larut sempurna pada waktu 4 menit di dalam air, dengan pelepasan urea total sebesar 35 mg/mL pelarut, sedangkan urea granul larut sempurna pada waktu 6 menit. Urea dalam komposit terlihat melepas perlahan urea dari matriks komposit, dimana ditunjukkan dengan peningkatan pelepasan yang tidak signifikan. Maka dapat dikatakan komposit poliakrilamid-kiserit-selulosa dapat menghambat laju pelarutan urea dalam air. Dengan demikian bahan komposit poliakrilamid-kiserit-selulosa dapat dijadikan sebagai matriks pupuk urea lepas lambat (slow release).

Gambar 7. Perbandingan pelepasan urea dalam medium air pada urea pellet, urea granul, dan urea dalam komposit poliakrilami-kiserit-selulosa.

4. Kesimpulan Dan Saran 4.1 KesimpulanBerdasarkan penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan:

1. Penambahan kiserit pada komposit dapat meningkatkan daya swelling komposit 2. Penambahan selulosa tidak memberi pengaruh signifikan terhadap daya swelling komposit.3. Semakin banyak kiserit yang ditambahkan nilai porositas komposit meningkat, sedangkan

penambahan selulosa menurunkan porositas komposit.4 Komposisi kiserit dan selulosa yang baik sebagai komposit lepas lambat urea adalah pada

masa kiserit 2 gram dan selulosa 0,15 gram.5. Kadar urea jenuh yang mampu diabsorbsi adalah 2,3115 g urea/g komposit.6. Komposit yang dibuat sudah dapat mengurangi laju pelepasan urea dibanding pupuk urea

granul dan tablet.

4.2 Saran1. Perlu dilakukan optimasi penyerapan urea terhadap komposit untuk dapat menetukan

kemampuan serap optimum komposit.2. Untuk penelitian selanjutnya perlu dilakukan uji pelepasan pada media tanam (tanah).3. Perlu dilakukan pengembangan cara baru untuk membuat media komposit slow release

untuk urea selain dari metode blending polimer agar laju pelepasannya lebih lama dan terkontrol.


49

ReferensiAgung, Budhy. 2001. Pembuatan Pupuk Kieserite Dari Dolomit Gresik. Jurnal Bahan Galian Industri.

Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Mineral dan Batubara.Basset, J., et al.. 1994. Buku Ajar Vogel: Kimia Analisis Kuantitatif Anorganik. Jakarta : EGC.Boli, Ni, Mingzhu, L, Shaoyu , L. Multifunctional Sow Release Urea Fertilizer From Ethylcellulose and

Superabsorbent Coated Formulations. Chemical Engineering Journal, Vol 155(3): 892-898. Collings, G.H.. 1995. Comersial Fertilizer Thier Sources and Use, 5thedition. Mac Graw Hill Book Comp.

: New York. Khan, M.A., Kim, K., Mingzhi, W. et al. 2008. Nutrient-impregnated Charcoal: Environmentally friendly

Slow Release Fertilizer. Environmentalist 28:231. Doi: 10.1007/s10669-007-9133-5.Kroschwitz, F.I., LV Mc Adams, and JA Gannon. 1991. High Performance Polymers and Composites.

New York: John Willey & Sons Inc.Marsono dan P. Sigit. 2001. Pupuk Akar. Jakarta: Agromedia.Shaviv, Avi. 2001. Advances in Controlled Release Fertilizers. Advances in Agronomy, Vol. 71: 1-49.


preparasi dan investigasi komposit poliakrilamid-kiserit...

Documents