Teknologi Arang Aktif untuk Pengendali Residu Pestisida di Lingkungan Pertanian Oleh Asep Nugraha Ardiwinata Pestisida telah merupakan bagian yang tidak terpisahkan dari sistem pertanian di Indonesia. Penggunaan pestisida telah dilakukan sejak tahun 1965. Pada saat itu, jenis pestisida yang banyak digunakan adalah jenis organoklorin, contohnya antara lain DDT (Dichloro Diphenyl Trichloroethane) dan lindan. Pada tahun 1970an penggunaan jenis organoklorin dilarang digunakan, karena tingkat toksisitas dan persistensinya yang tinggi (tahan lama hingga berpuluh-puluh tahun bahkan bisa mencapai seratus tahun). Sejak saat itu, barulah dimulai era jenis pestisida organofosfat dan karbamat. Pada tahun 2002 tercatat sebanyak 813 formulasi dan 341 bahan aktif. Penggunaan pestisida tertinggi adalah di lahan hortikultura dan diikuti pada lahan tanaman pangan. Frekuensi aplikasi pestisida bisa mencapai 3-5 kali dalam seminggu. Dan jenis pestisida yang digunakan bisa lebih dari 2 jenis pestisida, bahkan bisa mencapai 7 jenis pestisida yang digunakan sekaligus/dioplos. Salah satu dampak dari penggunaan pestisida adalah tertinggalnya residu pestisida di dalam produk pertanian dan di dalam tanah. Walaupun telah lama jenis organoklorin dilarang/tidak digunakan, namun residunya masih ditemukan hingga kini baik di dalam tanah maupun pada produk pertanian. Hasil survey di sentra produksi padi di Jawa Barat dan Jawa Timur menunjukkan adanya residu insektisida ditemukan di dalam tanah sawah dengan kisaran konsentrasi 0,0008-0,0563 ppm (Ardiwinata et al., 1999; Harsanti et al., 1999). Ardiwinata et al. http://www.balingtan.litbang.deptan.go.id 1
(1997) melaporkan adanya residu insektisida di dalam beras yang berasal dari beberapa pasar di DKI Jakarta dengan kisaran konsentrasi residu insektisida antara 0,06 0,16 ppm. Dampak Negatif Residu Pestisida Terhadap Kesehatan Manusia. Pengaruh residu pestisida terhadap kesehatan manusia adalah dapat mengganggu metabolisme steroid, merusak fungsi tiroid, berpengaruh terhadap spermatogenesis; terganggunya sistem hormon endokrin (hormon reproduksi) atau yang lebih dikenal dengan istilah EDs (Endocrine Disrupting Pesticides), disamping dapat merangsang timbulnya kanker. Gejala keracunan akut pada manusia adalah paraestesia, tremor, sakit kepala, keletihan dan muntah. Efek keracunan kronis pada manusia adalah kerusakan sel-sel hati, ginjal, sistem saraf, system imunitas dan sistem reproduksi. Arang aktif sebagai pengendali residu pestisida Gambar 1. Berbagai bentuk arang aktif Dari aplikasi pestisida pada suatu tanaman di lahan pertanian, maka kurang lebih 60% pestisida akan jatuh ke tanah. Pestisida yang jatuh ke tanah tsb kemudian menjadi permasalahan besar bagi kualitas lingkungan, karena akan http://www.balingtan.litbang.deptan.go.id 2
terbawa aliran air dan akhirnya akan masuk ke sungai sehingga akan berpotensi membahayakan hewan ternak bahkan manusia. Agar residu pestisida di dalam tanah tersebut tidak terbawa aliran air maka residu tersebut perlu ditahan dengan suatu bahan yang dapat menyerap (imobilisasi). Bahan tersebut adalah arang aktif (Gambar 1) yang memiliki kemampuan menyerap polutan. Arang aktif dapat dibuat dari limbah pertanian yang melimpah yaitu sekam padi atau tempurung kelapa atau limbah pertanian lainnya melalui proses pemanasan 500 C selama 5 jam dan aktivasi pada tungku listrik dengan suhu 900 C selama 60 menit. Gambar 2. Limbah sekam padi (kiri) dan tempurung kelapa (kanan) Berdasarkan hasil penelitian menunjukkan bahwa arang aktif yang berasal dari sekam padi dan tempurung kelapa memiliki daya serap yang tinggi (yang diekspresikan dengan angka Iod) terhadap residu pestisida masing-masing sebesar. 460,4 dan 1191,8 mg/g (Tabel 1). http://www.balingtan.litbang.deptan.go.id 3
Tabel 1. Karakteristik arang aktif tempurung kelapa dan sekam padi Parameter Arang Aktif Tempurung Kelapa Sekam Padi ph H 2 O 10,1 9,6 HCl 8,0 7,8 Bahan organik C (%) 6,5 2,3 N (%) 0,1 0,3 C/N 47 7 Nilai Tukar Kation Ca (me/100g) 0,7 1,7 Mg (me/100g) 0,6 0,5 K (me/100g) 3,5 0,8 Na (me/100 g) 1,2 0,3 KTK (me/100g) 1,3 3,1 Kerapatan (g/ml) 0,3 0,2 Porositas (%) 82,4 70,5 Kandungan air (%) 5,0 1,5 Kadar abu (%) 1,5 52,2 Luas permukaan (m 2 /g) 350,5 248,5 Angka Iod (mg/g) 1191,8 460,4 Karbon terikat (%) 89,1 41,6 Zat mudah terbang (%) 9,4 12,5 Ukuran partikel (? ) 500-1000 50-100 Mekanisme degradasi residu pestisida Rongga arang aktif sangat disukai oleh mikroba (bakteri tanah pendegradasi dan bakteri pengikat nitrogen) sebagai tempat tinggalnya (rumah), sehingga populasi mikroba tersebut menjadi meningkat dikarenakan di dalam rongga arang aktif terdapat nutrien C dan N yang berasal dari residu pestisida (Gambar 3). Kemudian, apabila residu pestisida masuk atau terperangkap di dalam rongga arang aktif, maka residu pestisida tersebut akan di degradasi oleh mikroba pendegradasi sehingga residu pestisida akan terurai/terdegradasi (Gambar 4). http://www.balingtan.litbang.deptan.go.id 4
40 Bakteri tanah Bakteri pengikat nitrogen Jumlah koloni bakteri 30 20 10 0 Karbon aktif Kontrol Gambar 3. Efek karbon aktif di tanah terhadap bakteri tanah dan bakteri fiksasi nitrogen. Residu pestisida Bakteri tanah Gambar 4. Mekanisme terperangkapnya residu pestisida di dalam arang aktif Hasil penelitian menunjukkan bahwa aplikasi arang aktif di tanah dapat menurunkan residu pestisida organoklorin (lindan, aldrin, dieldrin, DDT, endosulfan dan heptaklor), organofosfat (klorpirifos, diazinon) dan karbamat (karbofuran) dengan kisaran 70-90%. Apabila konsentrasi residu pestisida di http://www.balingtan.litbang.deptan.go.id 5
tanah dapat ditekan, maka konsentrasi residu pada produk pertanian akan dapat diminimalisir. Hasil samping dalam proses pembuatan arang aktif Pada proses pembakaran limbah pertanian (sebelum menjadi arang aktif-proses karbonisasi), asap yang keluar dapat dimanfaatkan menjadi bahan kimia yang mempunyai nilai tambah/jual tinggi melalui proses destilasi dan kondensasi (Gambar 5). Dari pembakaran sekam padi/tempurung kelapa sebanyak 12 kg dapat dihasilkan 2-4 liter destilat yang mengandung campuran bahan kimia antara lain asam asetat, metanol, fenol, aseton, kresol, dan furfural. Gambar 5. Alat destilasi dan kondesasi asap pembakaran limbah pertanian (skala petani) Keuntungan penggunaan arang aktif dari limbah pertanian 1. efektif mengendalikan residu pestisida, namun tidak menimbulkan masalah baru bagi lingkungan pertanian karena mudah terdegradasi. 2. mengatasi pencemaran residu pestisida dan sekaligus mengurangi limbah pertanian 3. arang aktif disenangi oleh mikroba pendegradasi sebagai rumah tinggalnya 4. dari proses pembakaran limbah pertanian dapat dihasilkan bahan kimia berguna http://www.balingtan.litbang.deptan.go.id 6
Identitas Penulis: Nama Lengkap : Dr. Asep Nugraha Ardiwinata, MSi. NIP : 080 085 308 Tempat/Tgl Lahir: Bogor, 2 Maret 1961 Pekerjaan: Peneliti Muda pada Balai Penelitian Lingkungan Pertanian (Balingtan), Jakenan-Pati, Jateng. Alamat Kantor: Jl. Raya Jakenan-Jaken Km 05, Jakenan, Pati 59182. Telp/Fax. (0295) 381592 Pendidikan Terakhir: S3 MIPA-Kimia UI Depok. Bidang Kepakaran: Toksikologi, Kimia Residu Pestisida. No. HP : 081380659961 E-mail: asena@indo.net.id http://www.balingtan.litbang.deptan.go.id 7