SIDANG SKRIPSI Peran Mikroorganisme Azotobacter chroococcum, Pseudomonas putida, dan Aspergillus niger pada Pembuatan Pupuk Cair dari Limbah Cair Industri Pengolahan Susu Oleh: Fitrilia Hajar Pambudi Khalimatus Sa diyah 2308100079 2308100085 Dosen Pembimbing : Dr. Ir. Sri Rachmania Juliastuti, M. Eng. Ir. Nuniek Hendrianie, M. T. Laboratorium Pengolahan Limbah Industri Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya
Volume Limbah Susu Tinggi Kebutuhan Buah Organik Meningkat Kebutuhan Pupuk Tinggi Pupuk Organik Cair
Memanfaatkan limbah cair pabrik susu sebagai bahan baku pembuatan pupuk organik cair untuk tanaman buah Mengamati pengaruh penambahan tepung tulang terhadap kandungan P pada pupuk organik cair dari limbah cair pabrik susu
Mengamati pengaruh penambahan biofertilizer pada kualitas pupuk organik cair dari limbah cair pabrik susu Membandingkan pengaruh antara pupuk organik cair, pupuk organik cair+tepung tulang+biofertilizer, dan pupuk anorganik
Memberikan alternatif bahan baku produksi pupuk organik cair dari limbah cair industri susu Mengetahui pengaruh penambahan tepung tulang dan biofertilizer dalam produksi pupuk organik cair
Pupuk Anorganik Organik Pupuk hasil proses rekayasa secara kimia, fisik, dan biologis Pupuk yang terdiri dari bahan organik yang berasal dari tumbuhan maupun hewan
Standar Kualitas Pupuk menurut Departemen Pertanian PERSYARATAN TEKNIS PUPUK ANORGANIK BERDASARKAN PERATURAN MENTERI PERTANIAN RI No.09/KPTS/TP.260/1/2003 TENTANG PUPUK ANORGANIK No Jenis Hara Pupuk Hara Makro Padat Pupuk Hara Makro Cair 1 Nitrogen (total) Min. 30% Min. 10% 2 Fosfor (P 2 O 5 ) Min. 30% Min. 10% 3 Kalium (K 2 O) Min. 30% Min. 10% 4 Seng (Zn) Maks. 0,5% Maks. 0,25% 5 Baron (B) Maks. 0,25% Maks. 0,125% 6 Tembaga (Cu) Maks. 0,5% Maks. 0,25% 7 Mangan (Mn) Maks. 0,001% Maks. 0,001% 8 Molibden (Mo) Maks. 0,002% Maks. 0,0005% 9 Cobalt (Co) Maks. 1% Maks. 1%
Kandungan Limbah Cair Pabrik Susu No Komposisi Satuan Jumlah 1 BOD mg/l 13750 2 COD mg/l 23000 4 Nitrogen % 0,499 5 Fosfor % 0,077 6 Kalium % 0,678 7 ph 11,36
Perbandingan Kandungan P dari Berbagai Bahan Bahan % N % P Abu tanaman - 2 5 Tepung ikan 4,5 10 3,4 7 Tepung tulang 2 4,5 15 35 Darah kering 13 2 Tepung bekicot - 20,3 Dedak - 1,43
Bahan hasil penggilingan tulang yang telah dihancurkan Sumber kalsium (Ca) dan fosfor (P) bagi tanaman dan ternak Pada beberapa jenis tanah memiliki efektivitas yang sama dengan pupuk superfosfat
Azotobacter chroococcum Mempunyai kemampuan ganda yaitu sebagai penambat nitrogen dan penghasil zat pengatur tumbuh yang unggul. Pseudomonas putida Mampu meningkatkan kelarutan P dari AlPO 4 sebesar 6-19 kali lipat Mampu meningkatkan kandungan P dalam pupuk TSP sebesar 60-135 % Aspergillus niger Mampu meningkatkan kelarutan P dari AlPO 4 sebesar 135% dan meningkatkan P pada tanah ultisol sebesar 30,4 %
Bakteri gram negatif yang bersifat aerobik Sensitif terhadap asam, konsentrasi garam yang tinggi, dan temperatur di atas 35 o C Tumbuh pada ph netral Bakteri ini mampu mengubah nitrogen (N 2 ) dalam atmosfer menjadi ammonia (NH 3 ) melalui proses pengikatan nitrogen serta mempunyai kemampuan menghasilkan zat pengatur tumbuh yang unggul
Bakteri aerob yang dapat tumbuh optimal pada suhu 25-30 o C Tidak dapat tumbuh pada kondisi masam dengan ph 4-5 Mempunyai kemampuan yang tinggi dalam malarutkan fosfat serta menghasilkan zat pengatur tumbuh bagi tanaman
Tumbuh pada suhu 35 o C-37 o C (optimum) Memerlukan oksigen yang cukup (aerobik) ph optimum antara 4-5 Aspergillus niger mempunyai kemampuan dalam melarutkan fosfat
Membantu pertumbuhan pada fase vegetatif yaitu pertumbuhan cabang, daun, dan batang Nitrogen Membantu proses pembentukan klorofil, fotosintesis, protein, lemak, dan persenyawaan organik lainnya
Fosfor Meningkatkan hasil biji-bijian dan umbiumbian Mempercepat penuaan buah Membentuk akar Memperkuat batang tanaman Membantu proses asimilasi dan respirasi
Membantu pembentukan protein dan karbohidrat Memperkuat jaringan tanaman Kalium Membentuk antibodi tanaman Melawan penyakit dan kekeringan Merawat kondisi air di dalam sel dan jaringan Mengatur turgor (tegangan sel) dan menutup stomata Mengatur akumulasi dan translokasi karbohidrat yang baru terbentuk
No Nama Tahun Judul 1 Sri Wedhastri 2002 Isolasi dan Seleksi Azotobacter sp. Penghasil Faktor Tumbuh dan Penambat Nitrogen dari Tanah Masam. 2 Yulya Fitria 2008 Pembuatan Pupuk Organik Cair dari Limbah Cair Industri Perikanan Menggunakan Asam Asetat dan EM 4 (Effective Microorganisme 4). 3 G. Thirumaran, M. Arumugam, dan P. Anantharaman 4 Dita Prariesta, Renee Winata 2009 Effect of Seaweed Liquid Fertilizer on Growth and Pigment Concentration of Abelmoschus esculentus (l) medikus 2009 Peningkatan Kualitas Pupuk Organik Cair dari Limbah Cair Produksi Biogas.
Volume limbah cair pabrik susu : 10 liter Temperatur operasi : 25 35 o C DO : > 2 mg O 2 /liter ph operasi : 4 5 (kondisi tumbuh Aspergillus niger) dan 7 (kondisi tumbuh Azotobacter chroococcum dan Pseudomonas putida)
Konsentrasi bakteri A. chroococcum, bakteri P. putida, dan jamur A. niger pada kondisi fase log Konsentrasi tepung tulang 4 % w/w = 404,3 gram 7 % w/w = 707,1 gram
4 1 2 3 Keterangan gambar : 1. Aerator 2. Selang bening 3. Bak plastik 4. Difusser
Persiapan limbah cair industri pengolahan susu sapi Penyaringan Padatan dibuang Analisa N, P, K, dan ph Filtrat Penambahan tepung tulang sesuai variabel Pengadukan secara berkala selama 1 minggu A
A Penyaringan Padatan dibuang Analisa P Filtrat Sterilisasi B
B Aerasi sampai kadar DO > 2 mg O 2 per liter Pengaturan ph menjadi 4-5 Penambahan Pseudomonas putida sesuai dengan variabel Penambahan Aspergillus niger sesuai dengan variabel C
C Proses selama 3 hari Sterilisasi Pengaturan ph menjadi netral Penambahan Azotobacter chroococcum sesuai dengan variabel D
D Proses selama 3 hari Sterilisasi Pupuk organik cair Analisa N, P, dan K Uji coba pupuk organik cair pada tanaman uji
Kadar (%) 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Phosphate Nitrogen Kalium Komposisi Limbah Cair Mula-mula 4% Tepung Tulang 7% Tepung Tulang Grafik Kadar N, P, K setelah Penambahan Tepung Tulang
Tepung tulang yang digunakan mengandung 3,65% N, 13,16% P, 0,16% K, dan 19,82% Ca. Setelah penambahan 4% tepung tulang, kadar N, P, K meningkat menjadi 3,75% N ; 2,90% P ; 12,09% K. Sedangkan untuk penambahan 7% tepung tulang, kadar N, P, K mencapai 39,86% N ; 4,82% P ; 16% K.
Kadar N (%) 300 270 240 210 180 150 120 90 60 30 0 Ac : An 0 : 0 Ac : An 0 : 1 Ac : An 0 : 2 Ac : An 1 : 0 Ac : An 1 : 1 Variabel Biofertilizer (% V/V) Ac : An 1 : 2 Grafik Pengaruh Penambahan Biofertilizer A. chroococcum dan A. niger terhadap Kadar N untuk Berbagai Ratio Konsentrasi Sebelum Penambahan Biofertilizer (4% Tepung Tulang) Setelah Penambahan Biofertilizer (4% Tepung Tulang) Sebelum Penambahan Biofertilizer (7% Tepung Tulang) Setelah Penambahan Biofertilizer (7% Tepung Tulang)
Kadar N paling tinggi adalah pada variabel 4% tepung tulang dengan perbandingan A. chroococcum : A. niger sebesar 1 : 0 yaitu 290,05% N. Nitrogen dalam pupuk cair berupa ammonia (NH 4+ ) dan amoniak (NH 3- ).
Kadar P (%) 24 21 18 15 12 9 6 3 0 Ac : An 0 : 0 Ac : An 0 : 1 Ac : An 0 : 2 Ac : An 1 : 0 Ac : An 1 : 1 Variabel Biofertilizer (% V/V) Ac : An 1 : 2 Sebelum Penambahan Biofertilizer (4% Tepung Tulang) Setelah Penambahan Biofertilizer (4% Tepung Tulang) Sebelum Penambahan Biofertilizer (7% Tepung Tulang) Setelah Penambahan Biofertilizer (7% Tepung Tulang) Grafik Pengaruh Penambahan Biofertilizer A. chroococcum dan A. niger terhadap Kadar P untuk Berbagai Ratio Konsentrasi
Kadar P paling tinggi adalah pada variabel 7% tepung tulang dengan perbandingan A. chroococcum : A. niger sebesar 1 : 2 yaitu 23,49% P. P dalam pupuk cair berupa P 2 O 5. Peningkatan P pada variabel A. chroococcum : A. niger dengan perbandingan 0 : 2 lebih besar daripada perbandingan 0 : 1 Pada perbandingan 1 : 2 lebih besar daripada perbandingan 1 : 1, yang berarti bahwa semakin banyak penambahan A. niger, maka semakin besar pula P yang dilarutkan.
24 21 18 Sebelum Penambahan Biofertilizer(4% Tepung Tulang) Kadar K (%) 15 12 9 6 3 0 Ac : An 0 : 0 Ac : An 0 : 1 Ac : An 0 : 2 Ac : An 1 : 0 Ac : An 1 : 1 Ac : An 1 : 2 Setelah Penambahan Biofertilizer (4% Tepung Tulang) Sebelum Penambahan Biofertilizer (7% Tepung Tulang) Setelah Penambahan Biofertilizer (7% Tepung Tulang) Variabel Biofertilizer (% V/V) Grafik Pengaruh Penambahan Biofertilizer A. chroococcum dan A. niger terhadap Kadar K untuk Berbagai Ratio Konsentrasi
Kadar K paling tinggi adalah pada variabel 7% tepung tulang dengan perbandingan A. chroococcum : A. niger sebesar 1 : 2 dengan kadar K sebesar 22,83% K. Terlihat juga bahwa semakin banyak biofertilizer yang ditambahkan maka kadar K yang dihasilkan juga semakin banyak.
Kadar N (%) 300 270 240 210 180 150 120 90 60 30 0 Ac : Pp 0 : 0 Ac : Pp 0 : 1 Ac : Pp 0 : 2 Ac : Pp 1 : 0 Ac : Pp 1 : 1 Ac : Pp 1 : 2 Sebelum Penambahan Biofertilizer (4% Tepung Tulang) Setelah Penambahan Biofertilizer (4% Tepung Tulang) Sebelum Penambahan Biofertilizer (7% Tepung Tulang) Setelah Penambahan Biofertilizer (7% Tepung Tulang) Variabel Biofertilizer (% V/V) Grafik Pengaruh Penambahan Biofertilizer A. chroococcum dan P. putida terhadap Kadar N untuk Berbagai Ratio Konsentrasi
Kadar N paling tinggi adalah pada variabel 7% tepung tulang dengan perbandingan 1 : 1 antara A. chroococcum : P. putida yaitu sebesar 294,97% N. Pada variabel dengan penambahan A. chroococcum mempunyai kadar N yang lebih tinggi dibandingkan dengan variabel tanpa penambahan A. chroococcum.
Kadar P (%) 14 12 10 8 6 4 Sebelum Penambahan Biofertilizer (4% Tepung Tulang) Setelah Penambahan Biofertilizer (4% Tepung Tulang) Sebelum Penambahan Biofertilizer (7% Tepung Tulang) 2 0 Ac : Pp 0 : 0 Ac : Pp 0 : 1 Ac : Pp 0 : 2 Ac : Pp 1 : 0 Ac : Pp 1 : 1 Ac : Pp 1 : 2 Setelah Penambahan Biofertilizer (7% Tepung Tulang) Variabel Biofertilizer (% V/V) Grafik Pengaruh Penambahan Biofertilizer A. chroococcum dan P. putida terhadap Kadar P untuk Berbagai Ratio Konsentrasi
Kadar P paling tinggi adalah pada variabel 7% tepung tulang dengan perbandingan A. chroococcum : P. putida sebesar 1 : 2 yaitu 12,90% P. Semakin banyak penambahan P. putida maka semakin besar pula kadar P yang dihasilkan.
Kadar K (%) 21 18 15 12 9 6 3 0 Ac : Pp 0 : 0 Ac : Pp 0 : 1 Ac : Pp 0 : 2 Ac : Pp 1 : 0 Ac : Pp 1 : 1 Ac : Pp 1 : 2 Sebelum Penambahan Biofertilizer (4% Tepung Tulang) Setelah Penambahan Biofertilizer (4% Tepung Tulang) Sebelum Penambahan Biofertilizer (7% Tepung Tulang) Setelah Penambahan Biofertilizer (7% Tepung Tulang) Variabel Biofertilizer (% V/V) Grafik Pengaruh Penambahan Biofertilizer A. chroococcum dan P. putida terhadap Kadar K untuk Berbagai Ratio Konsentrasi
Kadar K paling tinggi adalah pada variabel 4% tepung tulang dengan perbandingan A. chroococcum : P. putida sebesar 1 : 2 yaitu 20,65% K. Terlihat juga bahwa semakin banyak biofertilizer yang ditambahkan maka kadar K yang dihasilkan juga semakin tinggi.
24 Kadar P (%) 21 18 15 12 9 4% Tepung Tulang 7% Tepung Tulang 6 3 0 Ac : An 0 : 0 Ac : An 0 : 1 Ac : An 0 : 2 Ac : An 1 : 0 Ac : AnAc : An Ac : Pp Ac : Pp Ac : Pp Ac : Pp Ac : Pp Ac : Pp 1 : 1 1 : 2 0 : 0 0 : 1 0 : 2 1 : 0 1 : 1 1 : 2 Variabel Biofertilizer Grafik Kadar P pada berbagai variabel
Pertumbuhan rata-rata Batang (cm) 1.40 1.20 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 Blanko Pupuk Anorganik Variabel 1:2 Ac:Pp 7% Tepung Tulang 1:2 Ac:An 7% Tepung Tulang Cabai Terong Grafik Rata-rata Pertumbuhan Tinggi Batang Tanaman per 5 Hari
Pertumbuhan batang cabai paling tinggi adalah pada variabel 7% tepung tulang dengan perbandingan A. chroococcum : A. niger sebesar 1 : 2 dengan kadar N, P, K sebesar 224% N, 23% P, 23% K. Rata-rata pertumbuhan batang adalah 1,07 cm per 5 hari. Dalam pupuk pada variabel tersebut, kadar N adalah kadar paling tinggi. N berfungsi untuk membantu pertumbuhan pada fase vegetatif, yaitu pertumbuhan cabang, daun, dan batang.
Pertumbuhan batang terong paling tinggi adalah pada variabel 7% tepung tulang dengan perbandingan A. chroococcum : A. niger sebesar 1 : 2. Rata-rata pertumbuhannnya adalah 1,29 cm per 5 hari, dimana pertumbuhannya lebih tinggi daripada pemakaian pupuk anorganik.
Pertumbuhan rata-rata Daun (cm) 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 Blanko Pupuk Anorganik 1:2 Ac:Pp 7% 1:2 Ac:An 7% Tepung TulangTepung Tulang Cabai Terong Variabel Grafik Rata-rata Pertumbuhan Lebar Daun Tanaman per 5 Hari
Pertumbuhan lebar daun cabai paling tinggi adalah pada variabel 7% tepung tulang dengan perbandingan A. chroococcum : A. niger sebesar 1 : 2 dengan rata-rata pertumbuhan batang adalah 0,23 cm per 5 hari. Apabila dilihat dari segi warna daun, pada variabel 7% tepung tulang untuk dengan perbandingan A. chroococcum : A. niger sebesar 1 : 2 mempunyai warna daun yang lebih hijau daripada variabel lain.
Pertumbuhan lebar daun terong paling tinggi adalah pada variabel 7% tepung tulang dengan perbandingan A. chroococcum : A. Niger sebesar 1 : 2. Rata-rata pertumbuhannnya adalah 0,74 cm per 5 hari. Tetapi pada variabel 7% tepung tulang dengan perbandingan A. chroococcum : P. putida sebesar 1 : 2 dengan kadar N, P, K sebesar 7% N, 10% P, 21% K pertumbuhan lebar daun lebih kecil daripada pupuk anorganik, rata-rata pertumbuhannya yaitu 0,21 cm per 5 hari.
Hasil Panen (gram/tanaman) 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Blanko Pupuk Anorganik 1:2 Ac:Pp 7% Tepung Tulang 1:2 Ac:An 7% Tepung Tulang Cabai Terong Variabel Grafik Hasil Panen Tanaman
Hasil panen cabai dan terong paling bagus adalah pada variabel 7% tepung tulang dengan perbandingan A. chroococcum : A. niger sebesar 1 : 2 dengan kadar N, P, K sebesar 224% N, 23% P, 23% K. Hasil panen tanaman cabai adalah 56,66 gram/tanaman dan untuk tanaman terong adalah 164,75 gram/tanaman. Pada pupuk anorganik, yaitu sebesar 44,28 gram/tanaman untuk cabai dan 116,66 gram/tanaman untuk terong.
1. Limbah cair dari limbah pabrik susu dapat digunakan sebagai pupuk organik cair untuk tanaman buah. 2. Penambahan tepung tulang mampu meningkatkan kadar N, P, K dalam limbah cair dan variabel yang paling baik adalah 7% w/w tepung tulang. 3. Penambahan biofertilizer mampu meningkatkan kadar N, P, K dengan baik pada variabel 7% tepung tulang dengan penambahan A. chroococcum : A. niger sebesar 1 : 2 yaitu 224% N, 23% P, 23% K dan 7% tepung tulang dengan penambahan A. chroococcum : P. putida sebesar 1 : 2 yaitu 245% N, 13% P, 19% K.
4. Berdasarkan hasil pengamatan tanaman uji, pupuk organik cair dengan variabel 7% tepung tulang dengan penambahan A. chroococcum : A. niger sebesar 1 : 2 mampu meningkatkan pertumbuhan tinggi batang, lebar daun dan hasil panen yang lebih baik daripada pupuk anorganik yang dijual di pasaran.