BAB I PENDAHULUAN. A. Latar Belakang

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Indonesia merupakan negara agraris yang mayoritas penduduknya menggantungkan diri pada sektor pertanian. Seiring dengan meningkatnya hasil pertanian guna memenuhi kebutuhan pangan masyarakat, maka kebutuhan akan tersedia pupuk yang berkualitas dengan harga yang terjangkau sangatlah mutlak diperlukan. Pupuk memegang peranan penting dalam peningkatan kualitas produksi hasil pertanian. Salah satu jenis pupuk yang banyak digunakan oleh petani adalah pupuk urea, yang berfungsi sebagai sumber nitrogen bagi tanaman. Dalam peternakan, urea merupakan nutrisi makanan ternak yang dapat meningkatkan produksi susu dan daging. Selain itu, pupuk urea memiliki prospek yang cukup besar dalam bidang industri, antara lain sebagai bahan dalam pembuatan resin, produkproduk cetak, pelapis, perekat, bahan anti kusut dam membantu dalam pencelupan di pabrik tekstil. Dengan demikian, kebutuhan pupuk urea setiap tahun semakin bertambah besar.urea adalah suatu senyawa berbentuk kristal putih, bersifat basa, yang dihasilkan dari reaksi dehidrasi ammonium carbamat, sedangkan ammonium carbamat sendiri dihasilkan dari reaksi ammoniak dengan carbon dioksida pada suhu dan tekanan yang tinggi. Ammonium tersebut dapat diperoleh dari gas alam yang sebagian besar mengandung metana, sedangkan CO2 yang digunakan sebagai pereaksi dalam pembuatan urea diperoleh dari hasil samping dari pembuatan ammoniak. 2NH 3 + CO 2 NH 2 COONH 4 HN 2 CONH 2 + H 2 O Pupuk urea adalah pupuk buatan yang merupakan pupuk tunggal, mengandung unsur hara utama nitrogen, berbentuk butiran (prill) atau grintilan (granular). Urea memiliki rumus kimia CO(NH 2 ) 2.

2 Adapun fungsi dari pupuk urea adalah sebagai berikut : 1. Urea digunakan sebagai pupuk yang merupakan sumber nitrogen yang sangat dibutuhkan oleh tumbuhan. 2. Urea dengan asam nitrat digunakan sebagai stabilisator (mencegah terjadinya ledakan) pada nitro selulosa* yang disimpan. 3. Urea dengan formaldehid digunakan dalam pembuatan resin. 4. Kadar urea apabila dicampur dengan kadar urine untruk menentukan kadar protein dari hasil metabolisme dalam badan 5. Urea dapat digunakan dalam berbagai industri, diantaranya p;ada indusrti kayu lapis untuk pembuatan lem. *) Nitroselulosa adalah suatu senyawa yang sangat mudah terbakar yang terbentuk oleh nitrating selulosa yang terhubung dengan asam nitrat atau agen nitrating kuat lainnya.

3 BAB II PEMBAHASAN A. Proses Pembuatan Pupuk Urea Pupuk urea merupakan reaksi antara karbon dioksida (CO2) dan ammonia (NH3). Kedua senyawa ini berasal dari bahan gas bumi, air dan udara. Ketiga bahan baku tersebut meruapakan kekayaan alam yang terdapat di Sumatera Selatan. Pada proses pembuatan amoniak dengan tekanan rendah dalam reaktor (150 atmosfir) yaitu dengan reaksi reforming merubah CO menjadi CO2, penyerapan CO2 dan metanasi. Reaksi reforming ini dilakukan dalam 2 tingkatan yaitu : Tingkat Pertama : Gas bumi dan uap air direaksikan dengan katalis melalui pipa-pipa vertikal dalam dapur reforming pertama dan secara umum reaksi yang terjadi sebagai berikut: CH 4 + H 2 O CO + 3H 2 Tingkat Kedua : Udara dialirkan dan bercampur dengan arus gas dari reformer pertama di dalam reformer kedua, hal ini dimaksudkan untuk menyempurnakan reaksi reforming dan untuk memperoleh campuran gas yang mengandung nitrogen. CH 4 + O 2 CO 2 + 2H 2 O 2CO + 4H 2 O CO + H 2 Lalu campuran gas sesudah reforming, direaksikan dengan H 2 O di dalam converter CO untuk mengubah CO menjadi CO 2 CO + H 2 O CO 2 + H 2 CO 2 yang terjadi dalam campuran gas diserap dengan K 2 CO 3 K 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O KHCO 3

4 larutan KHCO 3 dipanaskan guna mendapatkan CO 2 sebagai bahan baku pembuatan urea. Setelah CO 2 dipisahkan, maka sisa-sisa CO, CO 2 dalam campuran gas harus dihilangkan yaitu dengan cara mengubah zat-zat itu menjadi CH 4 kembali CO + 3H 2 ---> CH 4 + H 2 O CO 2 + 4H 2 ---> CH 4 + 2H 2 O Lalu kita mensitesa nitrogen dengan hidrogen dalam suatu campuran ganda pada tekanan 150 atmosfir dan kemudian dialirkan ke dalam converter amoniak. N 2 + 3H 2 ---> 2NH 3 Setelah didapatkan CO2 (gas) dan NH3 (cair), kedua senyawa ini direaksikan dalam reaktor urea dengan tekanan atmosfer. 2NH 3 + CO 2 NH 2 COONH 4 + Q amoniak karbon dioksidaammonium karbamat NH 2 COONH 4 NH 2 CONH 2 + H2O + Q Reaksi ini berlangsung tanpa katalisator dalam waktu 25 menit. Proses selanjutnya adalah memisahkan urea dari produk lain dengan memanaskan hasil reaksi (urea,biuret, ammonium karbamat, air dan amoniak kelebihan) dengan penurunan tekanan, dan temperatur o C, sehingga ammonium karbamat akan terurai menjadi NH 3 dan CO 2, dan kita akan mendapatkan urea berkonsentrasi 70-75%.

5 B. Dampak limbah cair industri pupuk urea 1. Menurunkan kualitas lingkungan Limbah cair yang dihasilkan oleh proses produksi dari industri pupuk urea dapat menimbulkan adanya rasa dan bau yang tidak sedap pada penyediaan air bersih, akibat adanya amoniak dalam limbah cair tersebut 2. Berdampak pada kesehatan makluk hidup Bahan beracun yang terkandung dalam limbah cair industri pupuk mampu merusak sel hewan terutama pada classis mamalia termasuk manusia, akibat adanya amoniak. Apabila senyawa amoniak dalam konsentrasi yang tinggi

6 masuk dalam perairan dapat membahayakan kehidupan hewan, biota air, maupun manusia disekitarnya. Misalnya dampak amoniak pada ikan dapat menyebabkan kerusakan pada insang, sehingga konsekuensi respirasi ikan akan terganggu. insang penting untuk keseimbangan asam-basa dalam pengaturan ph darah ikan serta untuk pertukaran ion seperti natrium dan klorida dalam darah. Oleh karena itu, kerusakan insang akan mengganggu terjadinya sejumlah proses penting dalam metabolisme ikan. Amoniak juga menyebabkan kerusakan kulit, sirip, dan usus. Paparan amoniak yang lebih kronis menyebabkan terhambatnya pertumbuhan, mematiakan sistem kekebalan serta merusak sistem syaraf. C. Pengelolahan limbah cair industri pupuk urea 1. Equalisasi Yaitu pengolahan air limbah yang berfungsi untuk meratakan beban pencemar air limbah (mencampur untuk menjadi lebih homogen) serta untuk mengurangi atau mengendalikan variasi karakteristik air limbah agar tercapai kondisi optimum untuk proses lebih lanjut. 2. Netralisasi Yaitu suatu proses pengolahan air limbah yang digunakan untuk menetralkan asam atau basa karena beberapa limbah industri umumnya bersifat asam atau basa, sehingga memerlukan netralisasi sebelum dialirkan ke proses lebih lanjut atau dibuang ke badan air penerima. 3. Pengelolaan fisik / pengendapan Yaitu suatu proses pengolahan air limbah untuk mengurangi padatan tersuspensi. Pada proses pengendapan ini partikel padat dibiarkan mengendap

7 ke dasar tangki yang biasanya untuk mempercepat proses sedimentasi ditambahkan bahan kimia. 4. Pengolahan biologi Yaitu suatu proses pengelolaan air limbah yang bertujuan untuk mengurangi zat organik melalui mekanisme oksidasi biologis. Pengolahan secara biologi terdiri dari: a) Kolam aerasi Yaitu kolam yang diberikan perlakuan aerator sehingga akan mampu untuk meningkatkan oksigen terlarut dalam air limbah tersebut sehingga dapat mencukupi kebutuhan mikroba b) Nitrifikasi dan Denitrifikasi Yaitu pengolahan air limbah dengan cara menghilangkan nitrat melalui proses biologis c) Lumpur aktif Yaitu melibatkan sejumlah mikroorganisme yang merupakan biomasa aktif yang mampu mereduksi substrat dan memiliki permukaan yang dapat menyerap. d) Trickling filter Yaitu kumpulan benda padat yang berbentuk silinder, pada tempat tersebut di berikan kerikil, pasir dan substrat untuk menyaring air limbah yang akan disemprotkan dari atas silinder tersebut. Pada kerikil dan pasir tersebut akan

8 membentuk lapisan biofilm sehingga mampu untuk mendegradasi bahan organik yang berada pada air limbah tersebut Pengelolaan Limbah Pupuk urea secara biologis Meskipun (NH 2 ) 2 CO dan NH 3 -N tidak termasuk senyawa B3, limbah cair pabrik pupuk urea dapat menimbulkan kerusakan ekosistem air yang sangat serius. Sampai saat ini, pengolahan limbah cair pabrik pupuk urea dilakukan dengan proses nitrifikasi-denitrifikasi heterotrofik dalam kolam-kolam terbuka. Karena kadar COD limbah cair ini rendah, proses nitrifikasi-denitrifikasi heterotrofik tersebut memerlukan banyak masukan sumber karbon, dalam hal ini adalah metanol. Selain itu, kinerja proses tidak terkendali ketika terjadi fluktuasi karakteristik limbah yang ekstrim. Teknologi yang diterapkan berbasis pada penggabungan activated microalgae dan nitrifikasi-denitrifikasi autotrofik untuk menguraikan limbah cair urea kadar tinggi dan ammonia kadar tinggi. Microalgae merupakan mikroba autotrof yang mampu memanfaatkan (NH 2 ) 2 CO dan NH 3 -N sebagai sumber nitrogen (sumber N) dan gas karbon dioksida (CO 2 ) sebagai sumber karbon (sumber C). Dalam skala besar mikroalgae selalu berasosiasi dengan bakteria/mikroba lain. Pada dasarnya, interaksi bakterialgae mampu memurnikan air sungai. Aktivitas metabolisme bakteri heterotropik-aerobik menghasilkan CO 2, NH 4+, NO 3-, PO 3-4 dan sebagainya. Mikroalgae menyerap senyawa-senyawa tersebut dan menghasilkan bahan organik, O 2, dan H 2 O. Oksigen yang diproduksi mikroalgae digunakan oleh bakteri aerobik-heterotrofik diantaranya untuk reaksi nitrifikasi dan bakteri anaerobik-denitrifikasi. Melalui proses fotosintesis, microalgae menggunakan CO 2 dari bakteri aerob dan amonia untuk membentuk protoplasma sel dan melepaskan molekul oksigen. NH CO 2 + 4,5 H 2 O C 5 H 14 O 3 N + 8,75 O 2

9 Faktor lingkungan yang mempengaruhi pertumbuhan (fotosintesis) microalgae adalah intensitas cahaya, suhu air, ph, makro dan mikronutrien. Walaupun mengandung unsur karbon, karbon pada urea tidak bisa digunakan. sebagai sumber hara, karena karbon dalam bentuk teroksidasi dan selama hidrolisis terlepas sebagai CO2 dalam reaksi sebagai berikut: (NH 2 ) 2 CO + 2 H 2 O (NH) 2 CO 3 2NH 3 + CO 2 + H2O Sumber nitrogen utama yang dapat digunakan oleh microalgae adalah nitrat dan amonia-n, sedangkan penggunaan nitrit dibatasi oleh toksisitasnya. Bila nitrat dan amonia-n terdapat bersama, maka nitrat tidak akan diabsorpsi sampai semua amonia- N habis terserap. Hampir semua microalgae memiliki enzim urease sebagaimana halnya tumbuhan tingkat tinggi [Barr, 2002]. Urea digunakan sebagai sumber N dalam pertumbuhan berbagai jenis microalgae, bahkan juga oleh microalgae yang tidak mempunyai urease [Syrett, 1962 dalam Morris, 1974]. Bakteri memanfaatkan bahan organik yang dihasilkan oleh microalgae atau berasal dari microalgae mati sebagai sumber karbon untuk mensintesa sel baru dan untuk kebutuhan energi membentuk produk akhir seperti CO 2, NH 4+, pada proses respirasi dan sintesis, Microalgae memanfaatkan CO 2 sebagai sumber karbon untuk fotosintesis. Respirasi 12,2 O 2 + C 11 H 29 O 7 N 0,25 C 5,7 H 9,8 O 2,3 N + 9,6 CO ,8 H 2 O + 0,75 NH 4+ Fotosintesis 11,4 CO NH ,8 H 2 O 2C 5, 7 H 9, 8 O 2,3 N + O H + Defisiensi CO 2 dipenuhi dari alkalinitas alami yang ada di air dan dari pemasukan CO 2 gas dengan bantuan sparger, yang sekaligus berfungsi sebagai pengaduk. Proses konvensional untuk menghilangkan ammonium pada umumnya melalui 2 tahap, nitrifikasi aerobik dan denitrifikasi anaerobik. Kajian yang dilangsungkan pada dekade terakhir menemukan bahwa konversi NH 4+ menjadi gas N 2 secara autotrofik meliputi 2 tahap: 1. nitrifikasi aerobik NH 4+ menjadi NO 2 atau NO 3 dengan O 2 sebagai penerima electron dan

10 2. denitrifikasi anoksik NO 2 atau NO 3 menjadi gas N 2 dengan NH 4+ sebagai donor elektron [Anderson & Levine,1986]. Pada dasarnya pembuatan lumpur aktif nitrifying relatif mudah [Gernaey et al,1997]. Tetapi bila lumpur itu kemudian dapat diinduksi untuk mengkonversi NH 4+ menjadi N 2 tanpa bantuan sumber karbon organik, maka sebuah langkah penting dalam pengolahan limbah akan mugkin dilakukan.secara garis besar, tata cara pengelolaan limbah cair pupu urea adalah sebagai berikut: Alat yang digunakan antara lain bak Nitrifikasi 160 liter, bak Sedimentasi, tandon Feed 200 liter, constant feed tank, submersible water pump, timbangan Reagen, kompressor dan Air Diffuser. Bahan yang digunakan adalah urea sintesis (sebagai limbah), microalgae dan lumpur aktif yang telah diaklimatisasi. Prosedur percobaan diawali dengan pembuatan larutan urea sintesis sebanyak 200 L, larutan urea sintesis ini kemudian dialirkan ke dalam reaktor fotosintesis yang berisi microalgae, setelah itu dialirkan lagi ke bak nitrifikasi yang berisi lumpur aktif, dari bak nitrifikasi effluent ditampung di bak sedimentasi sehingga lumpur yang terbawa pada aliran umpan bisa diendapkan untuk direcycle kembali ke bak nitrifikasi. Berikut adalah gambar rangkaian alat:

11 Dari effluent respon yang akan diamati adalah persen penurunan kadar NH 3 -N dan kadar NO 2 -NO 3 yang terbentuk. Analisa NH 3 -N dilakukan dengan metode kjeldahl. Sedangkan untuk analisa kadar NO 2 -NO 3 hal yang dilakukan adalah mereduksi effluent dengan cara melewatkannya ke kolom reduktor untuk kemudian dianalisa secara spektrofotometri.

12 BAB III PENUTUP A. KESIMPULAN Pupuk urea merupakan reaksi antara karbon dioksida (CO 2 ) dan ammonia (NH 3 ). Kedua senyawa ini berasal dari bahan gas bumi, air dan udara. Meskipun (NH 2 ) 2 CO dan NH 3 -N tidak termasuk senyawa B3, limbah cair pabrik pupuk urea dapat menimbulkan kerusakan ekosistem badan air yang sangat serius. Sampai saat ini, pengolahan limbah cair pabrik pupuk urea dilakukan dengan proses nitrifikasidenitrifikasi heterotrofik dalam kolam-kolam terbuka. B. SARAN Diharapkan agar para industri khusunya industi pupuk urea agar dapat mengelolah limbah yang dihasilkannya dengan baik sehingga dapat menjaga ekosistem badan air.

13 DAFTAR PUSTAKA Anonim Proses Pembuatan Pupuk Urea.Online ( Diakses pada tanggal 13-oktober Dian k. Wardhany, fitry ayunintiyas Pengolahan limbah cair pabrik pupuk urea dengan menggunakan proses gabungan nitrifikasi dinitrifikasi dan microalgae. Online ( Diakses pada tanggal 13-oktober Ea kosman anwar dan husein suganda Pupuk limbah industry. Online ( udara Sumarnianti usman Verifikasi metode pengujian NH3 pada sampel ambient. Makassar : SMAK