BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Nitrogen Nitrogen di kenal bertanggung jawab untuk pertumbuhaan vegetatif yang lebat dan warna daun yang hijau gelap setelah di tetapkan sebagai suatu unsur mineral yang esensial untuk tanaman berakar pada tahun 1800-an. Defisiensi biasanya diketahui pertama melalui warna hijau pucat atau hijau ke kuning-kuningan, terutama pada rumput-rumputan, dan nekrotis prematur dari daun daun yang telah tua mulai dari pucuk dan menyebar sepanjang tulang daun ke arah leher batang dan tepi daun. Asosiasi dengan pewarnaan hijau ini berkemungkinan disebabkan oleh kenyataan bahwa N, bersama-sama dengan Mg, merupakan satu dari dua anasir penyusun klorofil yang berasal dari tanah (C 33 H 72 O 5 N 4 Mg). Cukupnya N untuk tanaman mendorong pertumbuhan vegetatif bagian di atas tanah, meningkatkan rasio pucuk/akar, dan esensial untuk pembentukan buah dan biji. Sebagai suatu anasir esensial asam-asam amino, N dibutuhkan dalam sintesis protein, merupakan 12 sampai 19% dari berbagai protein dengan rata-rata sekitar 16% atas dasar berat (O.P. Engelstad, 1997). Karena pembentukan biji tergantung pada kadar kritik tertentu dari protein, produksi biji secara nyata berhubungan dengan pasokan N, terutama pada tanaman-tanaman serealia. Berlimpahnya N

2 dalam medium pertumbuhan juga tercermin dalam kadar protein kasar dari biji dan dalam hijauan. Di antara unsur-unsur mineral esensial untuk pertumbuhan dan reproduksi tanaman-tanaman hijau tingkat tinggi, terdapat lebih banyak atom (sekitar tiga kali lipat) N dalam bahan organik kering dari pada tiap unsur lainnya yang berasal dari tanah (tidak dari air atau atmosfer). Berdasarkan massa, N dalam bahan tanaman sering dijumpai dalam jumlah yang lebih banyak dari pada masing-masing unsur yang lainnya. Walaupun konsentrasi K berkemungkinan lebih tinggi dalam sebagian bahan tanaman, N melebihi jumlah total semua unsur mineral esensial lainnya yang berasal dari tanah dalam biji tanaman pertanian yang umum dibudidayakan. Dengan mengingat berlimpahnya N dalam tanaman, peranan sentralnya dalam fungsi tanaman dan reaktivitasnya dalam biosfer, tidaklah mengherankan jika unsur ini merupakan yang paling universal kahat untuk produksi tanaman yang optimum.(o.p. Engelstad, 1997). Nitrogen dalam urea hidrolisis dengan H 2 SO 4 dengan NH 3 yang terbentuk dengan destilasi dari larutan alkali. Destilat ditampung dalam larutan H 2 SO 4 dan kelebihan asam di titrasi kembali. Titik akhir titrasi tercapai bila warna lembayung dari indikator campuran merah metil dan biru metil, berubah menjadi lembayung kehijauaan.

3 Syarat mutu pupuk urea sesuai dengan tabel berikut ini : No. Uraian Peryaratan 1 Bentuk butiran 1.1 Kadar nitrogen Min. 46% 1.2 Kadar air Maks. 0.5 % 1.3 Kadar biuret Maks. 1 % No. Uraian Peryaratan 2 Bentuk glitiran 2.1 Kadar nitrogen Min. 46% 2.2 Kadar air Maks. 0.5 % 2.3 Kadar biuret Maks. 2 % Sumber : SNI , Sumber Nitrogen Urea, CO(NH 2 ) 2 kadar N-nya 45-46%, bersifat higroskopis (mudah menyerap air), berbentuk kristal, berwarna putih, reaksi dalam tanah asam lemah. la mengandung nitrogen lebih banyak dari natrium nitrat dan akan mengalahi hidrolisa daiam tanah menghasilkan amonium karbonat. Pengaruh sisa urea ini adalah menurunkan ph. Amonium karbonat yang dihasilkan sangat baik untuk nitrifikasi yang cepat terutama jika banyak kation terikat. Sedangkan equivalent acidity 80, artinya untuk menetralkan keasaman tanah karena urea 100 kg adalah diperlukan 80 kg CaC0 3 (kapur). Amonium Nitrat, NH 4 N0 3, dengan kadar N 35%, dalam tanah terurai dan tersedia bagi tanaman dalam bentuk nitrat dan amoniak. Karena ketersediaannya sebagai nitrat secara langsung maka pupuk ini sangat mudah diserap tanaman. Termasuk pupuk yang higroskopis, dengan reaksi dalam tanah

4 hampir netral. Satu yang perlu mendapat perhatian bahwa pupuk ini bersifat mudah meledak. Amonium sulfat nitrat, 2NH 4 NO 3 (NH 4 ) 2 S0 4, bersifat agak higroskopis, reaksi dalam tanah dua kali lebih asam dari urea, nilainya sebagai pupuk hampir sama dengan ZA, tetapi kadar N-nya lebih tinggi serta lebih mudah diserap tanaman karena 0,25 bagiannya terurai menjadi nitrat. nilai equivalent acciditynya 93. Amonium sulfat, (NH 4 ) 2 SO 3 disebut juga ZA, zwavelzure amoniak, pada masa awalnya pupuk ZA banyak digunakan untuk pertanian dengan kandungan 20-21%, berbentuk kristal putih, abu-abu, biru kebiru-biruan, atau agak kuning, bersifat larut air dan kurang higroskopis (M. Isnaini 2006 ). Di dalam tanah pupuk ini terurai menjadi ion amonium dan ion sulfat. Dibuat dari hasil ikatan pembuatan kokas yang menghasilkan amoniak, kemudian dimasukkan air, selanjutnya diberi kapur tohor, teknik selanjutnya ditambah sulfat 5-10%(M. Isnaini 2006 ). Setelah amonium sulfat. Kalsium amonium nitrat, kadar N 20, 5% dan 30% CaCO (M. Isnaini 2006 ) merupakan campuran amonium nitrat dengan bubuk tanah liat (kapur mergel) sehingga tidak lagi mudah meledak. Chilisalpeter, NaN0 3, kadar N kurang dari 16% tetapi mengandung beberapa unsur hara mikro, sangat higroskopis, mudah tercuci karena sangat mudah larut air, bersifat agak alkalis sehingga bisa menetralkan tanah, setiap 29 kg setara dengan 100 kg kapur.

5 2.1.2 Peranan Nitrogen Nitrogen (N), yang diperlukan untuk pertumbuhan vegetatif (pertumbuhan daun dan batang), meningkatkan kadar protein tanaman, juga untuk berkembangnya mikroorganisme dalam tanah. Nitrogen diserap akar tanaman dalam bentuk nitrat atau amonium, yang berpengaruh mempercepat sintesis karbohidrat diubah menjadi protein. Nitrogen memang banyak terdapat di udara yaita sekitar 78%, tetapi untuk dapat diserap tanaman harus dalam bentuk nitrat dan amoniak. Misalnya: dari udara yang mengandung nitrogen bereaksi dengan sambaran petir yang kemudian larut dalam air hujan bahan organik yang diuraikan oleh bakteri atau dengan penambahan pupuk buatan (misalnya urea dan ZA). Pengikatan secara simbiotik dilakukan oleh Rhizobium sp, pengikatan non simbiotik oleh Azobactor sp. Sedangkan nitrogen yang berasal dari bahan organik dapat diserap oleh tanaman setelah melewati serangkaian proses yaitu aminasi dengan proses enzimatik oleh mikroorganisme, amonifikasi pada tanah yang drainasenya baik, dan proses terakhir adalah nitrifikasi, perubahan dari amonium menjadi nirat. Proses nitrifikasi tersebut dapat dibantu oleh mikroorganisme Nitrosomonas, Nitrosococcus dan Nitrobacter. Kecepatan nitrifikasi ini tergantung pada keasaman tanah (ph), kelembaban, pupuk, dan perbandingan C/N rasio. Beberapa hal penting yang perlu diketahui dalam pemupukan nitrogen. Nitrogen dalam bentuk nitrat sangat cepat diserap tanaman, bentuk amonium sangat tidak dinamis cepat diserap. Dengan adanya bahan organik dalam tanah maka pupuk nitrogen lebih baik.

6 Kekurangan nitrogen menyebabkan daun tanaman menjadi hijau muda dan mudah menguning, terutama daun yang lebih tua. Jika kelebihan maka daun menjadi lebih besar, batang menjadi lunak dan berair sehingga mudah sakit, juga menunda pembentukan bunga, termasuk pematangan buah menjadi terlambat. (M. Isnaini, 2006 ) 2.2 Jenis Pupuk Urea Yang Mengandung Nitrogen Urea adalah pupuk buatan hasil persenyawaan NH 4 (amonia) dengan CO 2. Bahan dasarnya biasanya berupa gas alam dan merupakan hasil ikutan hasil tambang minyak bumi. Kandungan N total berkisar antara 45-46%.Urea merupakan pupuk dasar utama yang diberikan pada pertanaman. Nitrogen yang dikandungnya dilepas dalam bentuk amonia dan sebagian bereaksi dengan tanah membentuk nitrat dan nitrit. Sebagian tanaman, misalnya tembakau, tidak tahan nitrit sehingga tidak baik jika dipupuk urea. Urea mempunyai sifat higroskopis atau mudah menyerap air dari udara. Pada kelembapan udara 73% urea akan berubah menjadi air karena uap air diudara ditarik ke dalam pupuk. Keuntungan menggunakan pupuk urea adalah mudah diserap tanaman. Selain itu, kandungan N yang tinggi pada urea sangat dibutuhkan pada pertumbuhan awal tanaman. Kekurangannya bila diberikan ke dalam tanah yang miskin hara akan berubah ke wujud atau bahan awalnya, yakni amonia dan karbondioksida yang mudah menguap. Selain itu, kedua gas tersebut juga mudah tercuci oleh air hujan atau irigasi dan mudah terbakar sinar matahari. Ada beberapa bentuk urea. Bentuk pertama yang dikenal prill (curah). Kekurangan urea bentuk ini adalah mudah menguap dan mudah larut sehingga unsur hara cepat hilang. Untuk

7 mengurangi kekurangan bentuk prill, urea kemudian dibuat dalam bentuk bola-bola, kotak-kotak, dan tablet sehingga lebih sukar larut. Bentuk-bentuk urea tersebut sebenarnya hanya pemadatan dari bentuk prill dan kandungan haranya sama. Cara lainnya adalah melapisi urea dengan bahan yang tidak tembus air atau bahan kimia. Pelindung ini diberi lubang-lubang kecil sehingga urea dapat larut sedikit-sedikit. Pupuk nitrogen (N) termasuk pupuk kimia buatan tunggal. Jenis pupuk ini termasuk pupuk makro. Sesuai dengan namanya, pupuk-pupuk dalam kelompok ini didominasi oleh unsur nitrogen (N). Adanya unsur lain di dalamnya lebih bersifat sebagai pengikat atau juga sebagai katalisator Urea Prill Urea prill merupakan urea yang berbentuk butiran halus berwarna putih. Dibandingkan dengan bentuk lainnya, urea prill mempunyai beberapa kelebihan berikut. a. Dikenal luas di kalangan petani sehingga menjadi prioritas utama pemupukan. b. Mudah didapatkan di KUD, pengecer pupuk, kios tani, tempat lain. c. Harga terjangkau petani. d. Mudah diaplikasikan. yaitu dengan disebar atau Kandungan N cukup tinggi, yaitu sekitar 46%.

8 e. Dapat digunakan untuk keperluan lain, seperti memupuk tambak, untuk campuran ransum atau pakan ternak, campuran lem pada industri kayu, dan dapat untuk campuran bahan prosessing kain pada industri sandang Urea Super Granule (USG) Bentuk USG hampir sama dengan urea prill hanya ukuran butirannya sedikit lebih besar. Dari hasil penelitian, USG mampu meningkatkan produksi tanaman (padi) 3,4-20,4% lebih tinggi dibandingkan dengan penggunaan urea prill. Biaya proses pembuatannya masih terlalu mahal sehingga pupuk bentuk ini tidak komersial. Oleh karenanya. USG belum layak untuk dilempar ke pasaran dalam jumlah besar Urea Ball Fertilizer Pupuk urea dengan bentuk bola-bola kecil ini memiliki daya respon cukup tinggi terhadap pertumbuhan tanaman Unsur N-nya dapat dilepas secara lambat dan diikat kuat oleh partikel tanah dan kemudian akan diserap akar tanaman. Bila melihat kelebihannya pupuk urea bentuk bola ini mempunyai prospek cukup bagus. Namun, dilihat dari segi teknis dan komersial penerapannya belum dapat tersebar luas di lapangan. Penyebabnya adalah harganya lebih mahal dibandingkan urea prill ketersediaannya di Indonesia terbatas di kota-kota besar saja. Urea ball fertilizer lebih tepat digunakan sebagai pupuk susulan untuk mengimbangi kehilangan unsur N pada pemupukan urea prill.

9 2.2.4 Urea Briket Urea briket dihasilkan dari proses pemadatan urea. Penyempurnaan urea super granule. Bentuknya pipih seperti cakram, bersifat rapuh, mudah pecah. dan cepat lengket. Sifat-sifat kimia urea briket tidak jauh berbeda dengan urea prill dan urea super granule. Kelebihan urea briket, yaitu mudah larut dan unsur hara cepat tersedia. Sementara kekurangan urea ini di antaranya rapuh, lengket, dan harganya relatif mahal Urea Tablet Urea tablet juga berbahan dasar dari urea prill dengan proses pengempaan bertekanan tinggi, urea prill berubah bentuk menjadi tablet. Bila dibandingkan dengan urea prill, urea tablet lebih banyak memiliki keunggulan seperti efisien, meningkatkan produksi tanaman, mengurangi atau menekan tumbuhnya gulma, mengurangi terjadinya pencemaran, dan menciptakan usaha baru bagi usahawan pupuk. Efisiensi yang didapatkan dari penggunaan tablet, yaitu dalam, bentuk jumlah pupuk, tenaga pemupukan. Efisiensi ini akan didapatkan bila diaplikasikan secara benar dan biasanya dibantu dengan aplikator urea tablet. Di kalangan petani dan masyarakat pengguna pupuk, urea tablet belum sepenuhnya dapat diterima. Faktar penyebab terbesar antara lain kebiasaan dan

10 kepercayaan petani terhadap menggunakan urea prill belum dapat digoyahkan. Kekurangan lain dari penggunaan urea tablet adalah reaksi terhadap tanaman tidak secepat urea prill dan sulit diaplikasikan pada lahan yang kekurangan air. Kesulitan dalam hal pendistribusian, pengadaan, dan penampungannya keseragaman produk belum merata dan harga yang lebih tinggi dari urea prill merupakan faktor penghambat lain dalam penggunaan urea tablet. (Marsono dan Paulus Sigit, 2001) 2.3 Proses Produksi Pembuatan Pupuk Urea Proses produksi pengolahan bahan baku menjadi pupuk urea di PT. Pupuk Iskandar Muda dibagi menjadi tiga unit, yaitu : 1. Pabrik Utility 2. Pabrik Ammonia 3. Pabrik Urea Pabrik Utility Pabrik utilitas ialah pabrik yang menghasilkan bahan-bahan pembantu maupun energi yang dibutuhkan oleh pabrik amoniak dan urea. Produk yang dihasilkan dari pabrik utilitas ini antara lain sebagai berikut : 1. Steam 2. Listrik 3. Demin water 4. Cooling water 5. Instrument air/plant Air/Nitrogen

11 2.3.2 Pabrik Amoniak Pabrik amoniak ialah pabrik yang menghasilkan amoniak sebagai hasil utama dan Cabon Dioksida sebagai hasil sampingan yang keduanya merupakan bahan baku pabrik urea Proses Pembuatan Amoniak Bahan baku pembuatan amoniak adalah gas bumi yang diperoleh dari Pertamina dengan komposisi utama Methane (CH 4 ) sekitar 70 % dan Carbon Dioksida (CO 2 ) sekitar 10 %. Steam atau uap air diperoleh dari air sungai Musi setelah mengalami suatu Proses Pengolahan tertentu di Pabrik Utility. Sedangkan udara diperoleh dari lingkungan, dimana sebelum udara ini digunakan sebagai udara proses, ditekan terlebih dahulu oleh kompressor udara. Secara garis besar Proses dibagi menjadi 4 Unit, dengan urutan sebagai berikut : 1. Feed Treating Unit 2. Reforming Unit 3. Purification & Methanasi 4. Compression Synloop & Refrigeration Unit. 1. Feed Treating Unit Gas alam yang masih mengandung kotoran (impurities), terutama senyawa belerang sebelum masuk ke Reforming Unit harus dibersihkan dahulu di unit ini, agar tidak menimbulkan keracunan pada Katalisator di Reforming Unit. Untuk

12 menghilangkan senyawa belerang yang terkandung dalam gas alam, maka gas alam tersebut dilewatkan dalam suatu bejana yang disebut Desulfurizer. Gas alam yang bebas sulfur ini selanjutnya dikirim ke Reforming Unit. 2. Reforming Unit Di Reforming Unit gas alam yang sudah bersih dicampur dengan uap air, dipanaskan, kemudian direaksikan di Primary Reformer, hasil reaksi yang berupa gas-gas Hydrogen dan Carbon Dioksida dikirim ke Secondary Reformer dan direaksikan dengan udara sehingga dihasilkan gas-gas sebagai berikut : 1. Hidrogen 2. Nitrogen 3. Karbon Dioksida Gas-gas hasil reaksi ini dikirim ke Unit Purifikasi dan Methanasi untuk dipisahkan gas karbon dioksidanya. 3. Purification & Methanasi Karbon dioksida yang ada dalam gas hasil reaksi Reforming Unit dipisahkan dahulu di Unit Purification, Karbon dioksida yang telah dipisahkan dikirim sebagai bahan baku Pabrik Urea. Sisa Karbon dioksida yang terbawa dalam gas proses, akan menimbulkan racun pada katalisator Ammonia Converter, oleh karena itu sebelum gas proses ini dikirim ke Unit Synloop & Refrigeration terlebih dahulu masuk ke Methanator. 4. Compression Synloop & Refrigeration Unit

13 Gas proses yang keluar dari Methanator dengan perbandingan Gas Hidrogen dan Nitrogen = 3 : 1, ditekan atau dimampatkan untuk mencapai tekanan yang diinginkan oleh Ammonia Converter agar terjadi reaksi pembentukan, uap ini kemudian masuk ke Unit Refrigerasi sehingga didapatkan amoniak dalam fasa cair yang selanjutnya digunakan sebagai bahan baku pembuatan urea.gambar diagram proses pembuatan ammoniak dapat di lihat pada lampiran I Pabrik Urea Unit Urea di PT. Pupuk Iskandar Muda dirancang untuk memproduksi urea prill sebanyak 1725 ton/hari dan apabila dilakukan optimalisasi meningkat menjadi 1983 ton/hari. Proses yang dipakai adalah proses Mitsui Toatsu Total Recycle C Improved. Proses ini dipilih karena mempunyai beberapa kelebihan, antara lain ; murah ongkos pembangunan, mudah pengoperasiannya dan dapat menghasilkan produksi yang tinggi. Unit urea dapat dibagi menjadi empat seksi, yaitu: Proses Pembuatan Urea Bahan baku : Gas CO 2 dan Liquid NH3 yang di supply dari Pabrik Amoniak. Proses pembuata Urea di bagi menjadi 6 Unit yaitu : 1. Sintesa Unit 2. Purifikasi Unit 3. Kristaliser Unit 4. Prilling Unit

14 5. Recovery Unit 6. Proses Kondensat Treatment Unit Gambar diagram proses pembuatan pupuk urea dapat di lihat pada lampiran II. 1. Sintesa Unit Unit ini merupakan bagian terpenting dari pabrik Urea, untuk mensintesa dengan mereaksikan Liquid NH3 dan gas CO 2 didalam Urea Reaktor dan kedalam reaktor ini dimasukkan juga larutan Recycle karbamat yang berasal dari bagian Recovery. Tekanan operasi disintesa adalah 175 Kg/Cm 2 G. Hasil Sintesa Urea dikirim ke bagian Purifikasi untuk dipisahkan Ammonium Karbamat dan kelebihan amonianya setelah dilakukan Stripping oleh C 2. Purifikasi Unit Amonium Karbamat yang tidak terkonversi dan kelebihan Ammonia di Unit Sintesa diuraikan dan dipisahkan dengan cara penurunan tekanan dan pemanasan dengan 2 step penurunan tekanan, yaitu pada 17 Kg/Cm 2 G. dan 22,2 Kg/Cm 2 G. Hasil peruraian berupa gas CO 2 dan NH 3 dikirim kebagian recovery, sedangkan larutan Ureanya dikirim ke bagian Kristaliser. 3. Kristaliser Unit Larutan Urea dari unit Purifikasi dikristalkan di bagian ini secara vacum, kemudian kristal Ureanya dipisahkan di Centrifuge. Panas yang di perlukan untuk

15 menguap-kan air diambil dari panas Sensibel Larutan Urea, maupun panas kristalisasi Urea dan panas yang diambil dari sirkulasi Urea Slurry ke HP Absorber dari Recovery. 4. Prilling Unit Kristal Urea keluaran Centrifuge dikeringkan sampai menjadi 99,8 % berat dengan udara panas, kemudian dikirimkan kebagian atas prilling tower untuk dilelehkan dan didistribusikan merata ke distributor, dan dari distributor dijatuhkan kebawah sambil didinginkan oleh udara dari bawah dan menghasilkan produk Urea butiran (prill). Produk Urea dikirim ke Bulk Storage dengan Belt Conveyor. 5. Recovery Unit Gas Ammonia dan Gas CO 2 yang dipisahkan dibagian Purifikasi diambil kembali dengan 2 Step absorbasi dengan enggunakan Mother Liquor sebagai absorben, kemudian direcycle kembali ke bagian Sintesa. 6. Proses Kondensat Treatment Unit Uap air yang menguap dan terpisahkan dibagian kristalliser didinginkan dan dikondensasikan. Sejumlah kecil urea, NH 3 dan CO 2 ikut kondensat kemudian diolah dan dipisahkan di Stripper dan Hydroliser. Gas CO 2 dan gas NH 3 nya dikirim kembali ke bagian purifikasi untuk direcover. Sedang air kondensatnya dikirim ke utilitas. (Technical Book, Analisis Manual).