DEKOMPOSISI BAHAN ORGANIK PENGOMPOSAN

Transkripsi

1 Pengomposan DEKOMPOSISI BAHAN ORGANIK PENGOMPOSAN Proses dekomposisi bahan organik oleh organisme termasuk bakteri, fungi, aktinomisetes, cacing, dan serangga. Proses pengomposan Aerobik (ada oksigen bebas, lebih cepat) anaerobik (tanpa oksigen, lambat dan bau). Bahan yang tidak disarankan untuk dikomposkan: Sisa hewan (daging, ikan, tulang, lemak, telur, susu), Potongan kayu besar, Gulma yang ganas, Bahan bukan organik Apakah kompos? Produk yang dihasilkan dari dekomposisi terkendali bahan organik secara biologis dalam keadaan aerobik Stabil dalam bentuk yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman Keamanan biologisnya terjaga oleh panas yang dihasilkan selama proses pembentukannya Menyediakan humus, nutrien, dan unsur mikro bagi tanah 1

2 Nutrien penting dalam pengomposan Karbon (C) dalam bahan organik adalah sumber energi dan dasar building block sel mikroba. Nitrogen (N) bersama C merupakan unsur paling penting, sering merupakan faktor pembatas. Mikroba membutuhkan bagian karbon untuk setiap bagian nitrogen untuk membentuk protein (C:N 25-30:1). Bahan dengan nisbah C:N optimum menghasilkan kecepatan dekomposisi yang tinggi. Nutrien penting dalam pengomposan Nisbah C:N=25-30 sesuai untuk pengomposan. Setelah proses pengomposan nisbah C:N secara bertahap turun menjadi 10-20:1. Bahan dengan nisbah C:N rendah (<15:1) cepat terdekomposisi, tetapi mudah menghasilkan bau busuk karena cepatnya konsumsi oksigen yang mengakibatkan suasana anaerob. Mikroba juga memerlukan fosfor, sulfur, dan unsur mikro tetapi pengaruhnya langsung belum banyak diteliti. Nutrien penting dalam pengomposan Pengaruh C:N pada kecepatan dekomposisi bahan organik Nisbah C/N target 20-40:1 > 40:1 tidak cukup makanan bagi populasi mikroba < 20:1 kehilangan nitrogen dalam bentuk amonia (bau menyengat) 2

3 Nutrien penting dalam pengomposan Nutrien yang sering ditambahkan adalah nitrogen, fosfat, dan kapur. Nisbah C:P optimum :1 Pupuk kandang merupakan sumber nitrogen. Abu kayu (bukan arang) merupakan sumber fosfor dan kalium. Kapur merupakan sumber kalsium untuk mengendalikan keasaman Kondisi lingkungan Kondisi lingkungan yang mendukung proses pengomposan: Kecukupan air Kecukupan oksigen Kecukupan nutrien untuk mikroba Kesesuaian suhu (hangat) Output Proses Pengomposan Panas Uap air Karbon Dioksida Nutrien dan mineral (kompos) Proses terjadi secara alami, tetapi dapat dipercepat dengan mengendalikan elemen-elemen esensial Mikroba pengompos mula-mula mengkonsumsi senyawa yang mudah didegradasi. Dekomposisi bahan organik dalam proses pengomposan terjadi bertahap. 3

4 Temperature (ºC) Pelaksanaan Pengomposan Di bagian dasar pengomposan ditebarkan (15-25 cm) seresah tanaman (bahan yang akan dikomposkan) Ditambahkan pupuk kandang dan bahan lain apabila diperlukan, seperti pupuk P dan kapur. Ditebarkan lagi (15-25 cm) bahan yang akan dikomposkan. Dibuat lapisan berikutnya sampai tinggi mencapai 1m Diperciki air sesuai kebutuhan Diberi sungkup Pelaksanaan Pengomposan Beri sungkup bila pengomposan skala kecil. Balikkan kompos 1-2 kali seminggu. Untuk menjamin kecukupan udara. Mencegah kekeringan di bagian luar dan atas kompos. Monitor kelembaban dan tambahkan air bila diperlukan. Aerated covered windrow Perubahan suhu selama pengomposan Aerated covered windrow Medium capital costs Medium operating costs Cover for windrows reusable Forced aeration; computer control of composting possible Reduced flexibility - careful preparation of feedstock essential Space efficient Improved control of temperature and aeration resulting in faster composting (3-6 weeks); further curing usually required intensive decomposition thermophilic stage mesophilic stage curing pasteurised or fresh compost Time stable & mature compost 4

5 Perubahan Suhu Mengapa suhu selama pengomposan meningkat? Panas dihasilkan dari metabolisme senyawa organik, misalnya glukosa: C 6 H 12 O 6 + 6O > 6CO 2 + 6H 2 O + KALOR Akumulasi kalor mengakibatkan peningkatan suhu. Pengomposan skala kecil (<1m 3 ) mungkin tidak menghasilkan panas karena hilang melalui konveksi. Perubahan suhu selama pengomposan Suhu membatasi aktifitas mikroba sehinga juga membatasi kecepatan degradasi bahan organik. Kecepatan dekomposisi bahan organik tertinggi terjadi pada suhu ºC. Kondisi termofilik terjadi sejak suhu mencapai 45ºC. Suhu Pengomposan Suhu merupakan pengendali proses yang penting perlu dimonitor dengan seksama Suhu optimum: 55 o C. 65 o C. Suhu di atas 55 o C akan membunuh patogen, fecal coliform & parasit Suhu di pengomposan terbuka mencapai 55 o C selama 15 hari Suhu optimum dicapai dengan mengatur aliran udara melalui pembalikan dan ukuran tumpukan Suhu Pengomposan Suhu dalam sistem pengomposan tidak seragam. Perbedaan antara bagian permukaan dan bagian tengah sistem pengomposan windrow dapat mencapai C. Pada sistem pengomposan in-vessel perbedaan hanya 2-5 C. Diperlukan pemaparan sekurangnya 3 hari pada suhu 55 C guna membunuh benih gulma, mikroba patogen dan parasit. Pemaparan ini merupakan kunci dari upaya minimalisasi resiko dalam proses pengomposan. 5

6 Temperature (ºC) Suhu Pengomposan Perubahan Suhu dan Suksesi Mikroba Saat pembentukan kompos yang stabil dan matang juga tercermin dari suhu. Suhu di atas 55ºC dibutuhkan untuk mendeaktifasi benih gulma, patogen tanaman, hewan, dan manusia. Suhu mempengaruhi komposisi dalam populasi mikroba. Periode awal proses pengomposan dicirikan oleh aktifitas mikroba (terutama bakteri) mesofilik yang meningkat pesat dan ditunjukkan oleh peningkatan suhu. Setelah suhu meningkat, mikroba mesofilik akan mati dan mikroba termofilik mulai mendominasi. Perubahan Suhu dan Suksesi Mikroba Pematangan Apabila suhu mencapai 65-70ºC, aktifitas mikroba termofilik juga menjadi terhambat, kecuali bakteri pembentuk spora. Kecepatan dekomposisi menjadi lambat. Selama masa penurunan suhu, jamur dan aktinomisetes mulai mengkolonisasi dan mendekomposisi bahan yang lebih sulit terombak seperti selulosa dan lignin. Pematangan terjadi pada suhu mesofilik dalam waktu bisa sampai 6 bulan, tergantung bahan yang dikomposkan. Pada fase ini tingkat konsumsi oksigen, penghasilan panas, dan evaporasi berlangsung melambat intensive decomposition thermophilic stage mesophilic stage curing pasteurised or fresh compost Time stable & mature compost 6

7 Pematangan merupakan proses aerobik sehingga perlu kecukupan udara. Ukuran tumpukan harus kecil (tinggi ~1 m) dan kelembaban tidak boleh berlebih (>70%). Tumpukan besar memerlukan pemompaan untuk menjaga suasana aerobik. Pematangan Mikroba Pengompos Bacillus sp. termofil merupakan contoh satu bakteri berbentuk batang yang sering ditemukan dalam kompos. Bacillus sp. Sering ditemukan pula dalam bentuk rangkaian. Bakteri ini menghasilkan spora yang menyebabkannya mampu bertahan pada suhu tinggi (di atas 65 C). Waktu Waktu yang dibutuhkan untuk mengubah bahan baku kompos menjadi kompos matang tergantung pada: Bahan baku yang digunakan Campuran bahan baku Suhu Kelembaban, dan Frekuensi penghawaan. Untuk memperoleh waktu pengomposan terpendek, perlu diperhatikan kecukupan air, kecukupan nitrogen dan kecukupan udara. Masalah yg sering muncul dlam pengomposan Masalah Bau busuk Bau tidak busuk, tidak ada dekomposisi Tumpukan kering Penyebab/Pemecahan Terlalu basah/ tambahkan bahan pengembang N terlalu sedikit/ tambahkan sumber N Ukuran terlalu besar/ perkecil ukuran Kurang bahan hijauan atau kelembaban/ tambahkan bahan hijauan dan air 7

8 Kelembaban Air dibutuhkan pada semua reaksi enzimatik, oleh karenanya kecukupan air harus terjaga agar pengomposan berlangsung cepat. Terjadi kehilangan air melalui penguapan selama proses pengomposan. Penguapan berfungsi mengendalikan over hetaed pada proses pengomposan. Kelembaban Kandungan air optimum 50% sampai 60% (basah) < 30% - proses pengomposan berhenti < 50% - proses pengomposan lambat karena mikroba kekeringan >60% - pemadatan, terbentuk kondisi anaerobik, pembusukan/fermentasi (bau) Penyiraman selama proses pengomposan Satu meter kubik sampah kebun membutuhkan 200 sampai 300 liter air Kelembaban Pengomposan dalam skala kecil pada musim kering perlu diberi sungkup plastik untuk mempertahankan kelembaban. Hindari penambahan air yang terlalu banyak. Terlalu banyak air melindi nutrien terlarut (misalnya, nitrogen) Terlalu banyak air mengurangi ketersediaan oksigen, membentuk zona anaerob, memperlambat proses pengomposan, dan terbentuk bau busuk. Aerasi Konsumsi karbon untuk mendapatkan energi memerlukan oksigen sebagai elektron akseptor. Konsentrasi oksigen di udara 21%, tetapi aktifitas mikroba aerob memerlukan konsentrasi oksigen di atas 5%. Konsentrasi oksigen optimum untuk pengomposan adalah 10-14%. Mikroba anaerobik (tumbuh tanpa oksigen bebas) menyebabkan bau busuk pada kompos 8

9 Porositas dan Aerasi Porositas optimum 35% - 50% > 50% - kehilangan energi lebih besar daripada panas yang dihasilkan suhu pengomposan lebih rendah < 35% - suasana anaerobik (bau) Penghawaan mengendalikan suhu, mengurangi kelembaban dan CO 2, dan mencukupkan oksigen Aliran udara yang dibutuhkan sebanding dengan aktivitas biologisl Konsentrasi O 2 < 5% - suasana anaerobik Aerasi Dengan naiknya suhu konsentrasi oksigen menjadi tidak merata. Pembalikan atau pemompaan udara diperlukan untuk menjamin ketersediaan udara. Aerasi diperlukan agar kecepatan dekomposisi tetap tinggi dan tidak terbentuk bau busuk. Mekanisme aerasi aerated static piles Pada sistem pengomposan aerated static pile atau invessel digunakan pemompaan. Kadang diperlukan penyungkupan agar terbentuk panas merata. Bau Busuk selama Pengomposan Terbentuknya bau busuk terkait dengan munculnya suasana anaerobik. Bau busuk pada pengomposan dihasilkan oleh gas atau asap (partikel padat di fasa gas). 9

10 Bau Busuk selama Pengomposan Penanganan Bau Busuk Compound Formula Characteristic odour Threshold (nl/l) Ethanal CH 3CHO Pungent 2 Butanoic acid CH 3CH 2CH 2COOH Rancid 0.28 Ammonia NH 3 Pungent 37 Trimethyl amine (CH 3) 3N Pungent 4 3-methylindole (skatole) C 6H 5C(CH 3)CHNH Faecal 7.5x10-5 Hydrogen sulfide H 2S Rotten egg 1.1 Carbon oxysulfide COS Pungent - Dimethyl sulfide CH 3SCH 3 Foul 20 Dimethyl disulfide CH 3SSCH 3 Foul - Diethyl sulfide CH 3CH 2SCH 2CH 3 Foul 0.25 Methanethiol CH 3SH Decaying cabbage 1.1 Ethanethiol CH 3CH 2SH Decaying cabbage Propanethiol CH 3CH 2CH 2SH Unpleasant Butanethiol CH 3CH 2CH 2CH 2SH Skunk like 1.4 NH 3 adalah gas paling bermasalah Bau busuk dapat mudah diatasi pada sistem pengomposan in-vessel atau aerated static pile. Gas berbau dialirkan ke biofilter (dapat menggunakan kompos jadi). Bakteri dalam biofilter dapat memanfaatkan gas berbau sebagai nutrien. 10