ZEOLIT DAN BIOCHAR SEBAGAI TEKNOLOGI PEMBENAH TANAH Teknologi

ZEOLIT DAN BIOCHAR SEBAGAI TEKNOLOGI PEMBENAH TANAH Teknologi Pupuk dan Pemupukan| Ratih Kurniasih

ZEOLIT Ø Mineral zeolit banyak ditemukan di alam sebagai batuan sedimen vulkano. Ø Penyusunan utama zeolit adalah mordenit dan klipnotilonit dalam berbagai variasi komposisi. Ø Nama zeolit berasal dari dua kata dalam bahasa Yunani yaitu zein yang berarti mendidih dan lithos yang berarti batuan. Disebut demikian karena mineral ini mempunyai sifat mendidih atau mengembang apabila dipanaskan. Ø Pada keadaan murni, zeolit tidak berwarna. Warna dari zeolit dipengaruhi oleh kandungan pengotornya. Teknologi Pupuk dan Pemupukan| Ratih Kurniasih

• Zeolit adalah mineral kristal alumina silikat berpori terhidrat yang mempunyai struktur kerangka tiga dimensi terbentuk dari tetrahedral [Si. O 4] 4 - dan [Al. O 4] 5 -. • Struktur zeolit adalah suatu polimer anorganik berbentuk tetrahedral unit TO 4, dimana T adalah ion Si 4+ atau Al 3+ dengan atom O berada diantara dua atom T membentuk pori-pori zeolit. Teknologi Pupuk dan Pemupukan| Ratih Kurniasih

RUMUS UMUM ZEOLIT • Teknologi Pupuk dan Pemupukan| Ratih Kurniasih

JENIS ZEOLIT • zeolit alam • zeolit sintetik Teknologi Pupuk dan Pemupukan| Ratih Kurniasih

ZEOLIT ALAM • Zeolit alam biasanya mengandung ion K+, Na+, Ca 2+ dan atau Mg 2+. • Zeolit alam mempunyai kelimpahan yang cukup besar di Indonesia khususnya pada daerah yang secara geografis terletak di jalur pegunungan vulkanik, seperti Jawa Timur, Jawa Barat, dan Lampung. Teknologi Pupuk dan Pemupukan| Ratih Kurniasih

• Jenis zeolit alam dibedakan menjadi 2 macam yaitu (Dewi Yuanita, 2010): 1. Zeolit yang terdapat/ditemukan di antara celah batuan. Umumnya zeolit jenis ini tidak dalam bentuk murni. Beberapa jenis mineral bercampur dengan zeolit ini, diantaranya kalsit, kwarsa, renit, klorit, fluorit dan mineral sulfida. 2. Zeolit yang berupa batuan; hanya sedikit jenis zeolit yang berbentuk batuan, diantaranya adalah: klinoptilolit, analsim, laumontit, mordenit, filipsit, erionit, kabasit dan heulandit. Teknologi Pupuk dan Pemupukan| Ratih Kurniasih

ZEOLIT SINTETIK • Zeolit sintetik hanya mengandung ion K+ atau Na+. • Jenis zeolit sintetik dikelompokkan menjadi 3 macam (Rodhie Saputra, 2006) yaitu: 1. Zeolit sintetis dengan kadar Si rendah Zeolit sintetis jenis ini banyak mengandung Al, berpori, mempunyai nilai ekonomi tinggi karena efektif untuk pemisahan dengan k apasitas besar. Volume pori zeolit ini dapat mencapai 0, 5 cm 3 setiap 1 cm 3 volume zeolit. 2. Zeolit sintetis dengan kadar Si sedang Jenis zeolit ini Si/Al = 5 dan sangat stabil, Contoh zeolit sintetis jenis ini adalah zeolit omega. Teknologi Pupuk dan Pemupukan| Ratih Kurniasih

3. Zeolit sintetis dengan kadar Si tinggi Zeolit jenis ini sangat higroskopis dan menyerap molekul non polar sehingga dapat digunakan sebagai katalisator asam untuk hidrokarbon. Zeolit jenis ini misalnya zeolit ZSM-5, ZSM-11, ZSM -21, ZSM-24. Teknologi Pupuk dan Pemupukan| Ratih Kurniasih

JENIS MINERAL ZEOLIT DAN RUMUSNYA Teknologi Pupuk dan Pemupukan| Ratih Kurniasih

SIFAT UNIK ZEOLIT 1. Zeolit mempunyai sifat dehidrasi (melepaskan molekul H 20) apabila dipanaskan. 2. Sifat zeolit sebagai adsorben dan penyaring molekul, dimungkinkan karena struktur zeolit yang berongga, sehingga zeolit mampu menyerap sejumlah besar molekul yang berukuran lebih kecil atau sesuai dengan ukuran rongganya. 3. Kemampuan zeolit sebagai katalis berkaitan dengan tersedianya pusat-pusat aktif dalam saluran antar zeolit. Pusat-pusat aktif yang bersifat asam ini selanjutnya dapat mengikat molekul-molekul basa secara kimiawi. Teknologi Pupuk dan Pemupukan| Ratih Kurniasih

• Sifat zeolit sebagai penukar ion karena adanya kation logam alkali dan alkali tanah. Kation tersebut dapat bergerak bebas didalam rongga dan dapat dipertukarkan dengan kation logam lain dengan jumlah yang sama. Akibat struktur zeolit berongga, anion atau molekul berukuran lebih kecil atau sama dengan rongga dapat masuk dan terjebak. Teknologi Pupuk dan Pemupukan| Ratih Kurniasih

ZEOLIT SEBAGAI PENUKAR ION • Ion silikon bervalensi 4, sedangkan aluminium bervalensi 3. Hal ini yang menyebabkan struktur zeolit kelebihan muatan negatif yang diseimbangkan oleh kation logam alkali atau alkali tanah seperti Na+, K+, Ca+ atau Sr+ maupun kation-kation lainnya. • Kation-kation tersebut terletak diluar tetrahedral, dapat bergerak bebas dalam rongga-rongga zeolit dan bertindak sebagai counter ion yang dapat dipertukarkan dengan kation-kation lainnya, sifat-sifat inilah yang mendasari zeolit sebagai penukar kation. Teknologi Pupuk dan Pemupukan| Ratih Kurniasih

• Kation yang berada di dalam rongga zeolit disebut exchangeable cations karena bersifat mobile dan dapat digantikan oleh kation lainnya. Teknologi Pupuk dan Pemupukan| Ratih Kurniasih

MANFAAT ZEOLIT • Teknologi Pupuk dan Pemupukan| Ratih Kurniasih

MANFAAT ZEOLIT DI BIDANG PERTANIAN 1. Memperbaiki kondisi tanah, baik kondisi fisik, kimia, maupun biologi tanah. Penambahan zeolit akan menambah jumlah zat basa seperti K+, Na+, Ca 2+ dan Mg 2+ dan kapasitas penukaran kation dari tanah. Zeolit juga memperbaiki agregasi tanah, sehingga pori-pori tanah akan bertambah. 2. Meningkatkan kandungan hara tanaman, yaitu dengan adanya kandungan unsur mikro dan makro pada zeolit 3. Mengurangi keracunan logam berat dan tingkat kelarutan ion Fe (besi) dan Al (aluminium) 4. Melepaskan nutrisi yang dibutuhkan oleh tanaman secara teratur dan perlahan 5. Mengurangi hilangnya pupuk karena terbawa air • Teknologi Pupuk dan Pemupukan| Ratih Kurniasih

PENGAPLIKASIAN ZEOLIT • Penggunaan zeolit pada lahan pertanian ada dua cara yaitu ditaburkan langsung pada lahan dibuat campuran zeolit/pupuk. • Contoh campuran antara zeolit dan pupuk adalah campuran zeolit dan urea, perbandingan yang disarankan adalah 1: 1. Zeolit juga dapat dicampur dengan pupuk urea untuk mendapatkan pupuk urea granul. • Selain pupuk anorganik, zeolit juga dapat digunakan secara bersama-sama dengan pupuk organik. yang diberikan secara bersamaan dengan dosis yang tepat dapat mempertahankan kelembaban tanah yang lebih lama, sehingga suhu tanah relatif stabil setelah penyiraman. • Teknologi Pupuk dan Pemupukan| Ratih Kurniasih

• Aplikasi zeolit sebaiknya tidak dilakukan pada tipologi lahan yang mempunyai kapasitas tukar kation rendah (sekitar 5 cmol kg-1). Lahan jenis itu antara lain jenis tanah regosol, podsolik merah kuning, letosol cokelat kemerahan. • Adapun jenis zeolit yang tepat diaplikasikan untuk lahan pertanian adalah jenis Klinoptilolit, Mordenit. Teknologi Pupuk dan Pemupukan| Ratih Kurniasih

BIOCHAR (Biomassa Charcoal) • Biochar merupakan arang kayu yang berpori, bila digunakan sebagai suatu pembenah tanah dapat mengurangi jumlah CO 2 dari udara. • Biochar sebagai habitat bagi mikroba tanah, tetapi tidak dikonsumsi. • Biochar yang diaplikasikan dapat tinggal dalam tanah selama ratusan tahun. • Kandungan karbon > 50% Teknologi Pupuk dan Pemupukan| Ratih Kurniasih

SIFAT BIOCHAR • Menurut Steiner et al. (2007), biochar memiliki sifat rekalsitran, lebih tahan terhadap oksidasi dan lebih stabil dalam tanah sehingga memiliki pengaruh jangka panjang thd perbaikan kualitas kesuburan tanah (C-organik dan KPK). • Biochar lebih persisten dalam tanah dibanding bahan organik lain. • Biochar tidak dapat menambah unsur hara, tetapi KPK pada biochar tinggi. • Sebagai bahan amelioran tanah bukan sebagai pupuk Teknologi Pupuk dan Pemupukan| Ratih Kurniasih

MANFAAT BIOCHAR 1. Mempunyai daya serap hara yang tinggi dan resisten dalam tanah. 2. Dapat memperbaiki sifat fisika-kimia tanah (stabilitas agregat, KPK, C-organik, retensi air dan hara) 3. Sebagai pengikat dan penyimpan karbon yang baik dari udara untuk mencegah terlepas ke atmosfer. 4. Dapat menekan dampak pemanasan global. 5. Biochar menyediakan media tumbuh yang baik bagi mikroba tanah (Rondon et al. , 2007) Teknologi Pupuk dan Pemupukan| Ratih Kurniasih

PEMBUATAN BIOCHAR • Biochar merupakan kayu dan limbah pertanian yang mengalami pembakaran dalam keadaan tanpa oksigen akan dihasilkan 3 substansi, yaitu : 1. bio-gas dan hidrogen sebagai bahan bakar hayati 2. Bio-oil yang dapat diperbaharui 3. Arang (char), yang sebagian besarnya terdiri atas kandungan C bahan dasar yang digunakan. Teknologi Pupuk dan Pemupukan| Ratih Kurniasih

• Biochar dapat dihasilkan dari sistem pirolisis dan gasifikasi. • Pirolisis adalah dekomposisi termokimia BO melalui proses pemanasan tanpa O 2. • Pada sistem pirolisis, biochar yang dihasilkan sebagian besar dalam ketiadaan O 2 dan paling sering dengan sumber panas dari luar. • Produksi biochar yang optimal adalah pada keadaan tanpa oksigen. Teknologi Pupuk dan Pemupukan| Ratih Kurniasih

• Gasifikasi adalah proses perubahan bakar padat secara termokimia menjadi gas, dimana udara yang diperlukan lebih rendah dari udara yang digunakan untuk proses pembakaran. • Penguraian biomassa dengan cara pemanasan dengan suhu sekitar 900°C. • Pada gasifikasi hanya sedikit biochar yang dihasilkan. Teknologi Pupuk dan Pemupukan| Ratih Kurniasih

• Bahan dasar dalam pirolisis berupa potongan kayu, tempurung kelapa, tongkol jagung, sekam padi atau kulit buah kacang-kacangan, kulit kayu, sisa usaha perkayuan, limbah industi tebu, sisa usaha penyulingan dan BO dan ulang lainnya. • Biochar berbahan kayu (kandungan lignin tinggi) karbon tinggi dan pelapukan lebih lama Teknologi Pupuk dan Pemupukan| Ratih Kurniasih

TERIMA KASIH