BAB I PENGANTAR A. Latar Belakang Indonesia merupakan negara yang kaya akan sumber daya alam, baik sumber daya alam hayati maupun non-hayati. Salah satu sumber daya alam nonhayati yang dimiliki Indonesia adalah batubara, dimana persediaan batubara yang dimiliki Indonesia sebesar 12 miliar ton terhitung sampai April 2014 (http://www.esdm.go.id). Dari jumlah persediaan batubara tersebut, sebagian besar merupakan batubara yang berkualitas rendah seperti: lignit dan subituminus. Batubara jenis ini memiliki kandungan karbon yang rendah dan tingkat kelembaban yang tinggi sehingga kandungan energinya juga rendah, dan harga yang lumayan murah. Selama ini, pemanfaatan batubara kualitas rendah ini hanya digunakan sebagai bahan bakar power plant yang memerlukan pengolahan lebih lanjut agar bisa dimanfaatkan dengan maksimal, karena hanya memiliki nilai kalor yang rendah (Sukandarrumidi, 1995). Di dalam batubara kualitas rendah terkandung zat humus lebih banyak dibandingkan dengan batubara kualitas tinggi (www.humintech.com). Asam humat memiliki kegunaan antara lain sebagai senyawa elekrolit organik yang sangat kuat sehingga mampu mendonorkan ion maupun menerima ion, sebagai pupuk yang digunakan sebagai penambah nutrien dalam tanaman. Pabrik asam humat perlu didirikan karena asam humat tidak tersedia secara langsung dan diperlukan suatu teknik pengambilan asam humat dari bahan yang mengandung asam humat seperti batubara kualitas rendah. Dengan adanya pabrik ini, kita bisa memproduksi asam humat sendiri yang akan dikembangkan lebih lanjut menjadi pelengkap pupuk kimia ataupun pupuk organik. Penggunaan asam humat secara rutin dapat mengurangi penggunaan pupuk kimia dan mengembalikan kesuburan tanah yang akan meningkatkan sektor pertanian. Selain itu, penggunaan batubara kualitas rendah yang ada di Indonesia sebagai bahan baku akan meningkatkan nilai guna batubara itu sendiri sehingga dapat meningkatkan devisa negara di bidang industri. 1
B. Tinjauan Pustaka Berdasarkan International Humic Substance Society, senyawa humus merupakan komponen utama pada senyawa organik alami dalam tanah maupun air dari hasil aktivitas geologis yang terdapat pada batubara cokelat, sedimentasi danau, atau pada tempat tempat yang dengan aktivitas geologis tersebut. Kadar asam humat dan asam fulvat dalam batubara kualitas rendah berkisar pada 10%- 30%, pada tanah 1%-5%, dan pada batubara kualitas tinggi 0%-1% (www.humintech.com). Dari struktur kimianya, senyawa humus merupakan campuran heterogen dan kompleks dari polidispersi dari bahan bahan bio-chemical dan reaksi kimia dari peruraian dan perubahan tanaman dan mikrobial di dalam tanah yang disebut dengan humifikasi. Berdasarkan kelarutannya, senyawa humus dapat dibagi menjadi 3 fraksi utama, antara lain (Fong et.al., 2006) : 1. Asam humat Asam humat merupakan senyawa yang memiliki sifat-sifat antara lain akan mengendap jika ditambahkan asam kuat dengan diekstraksi terlebih dahulu dengan menggunakan basa kuat seperti NaOH maupun KOH, dan tidak larut pada ph rendah (ph < 2). Komposisi asam humat adalah 55,1% C, 5% H, 3,5% N, 1,8% S, 35,6% O (Rice, 1990) Gambar 1. Struktur Kimia Humic Acid (Stevenson, 1982) 2. Asam fulvat Asam fulvat memiliki sifat sifat yaitu merupakan elektrolit organik terkuat, aktif melarutkan mineral dapat membawa nutrien dengan baik dan merupakan katalis bagi reaksi enzimatis pada tanaman. Merupakan asam yang memiliki berat molekul yang lebih rendah dan kandungan 2
oksigennya lebih banyak dibandingkan asam fulvat. Komposisi asam fulvat adalah 46,2% C, 4,9% H, 2,5% N, 1,2% S, 45,6% O (Rice, 1990) Gambar 2. Struktur Kimia Fulvic Acid (Stevenson, 1982) 3. Humin Merupakan senyawa yang memiliki sifat yang tidak dapat diekstraksi dengan menggunakan basa kuat meupun asam kuat. Komposisi humin adalah 56,61% C, 5,5% H, 3,7% N, 0,4% S, 34,7% O (Rice, 1990) Senyawa humus menurut International Humic Substance Society (IHSS, 2014) memiliki beberapa kegunaan, antara lain yang paling utama sebagai senyawa elekrolit organik yang sangat kuat sehingga mampu mendonorkan ion maupun menerima ion, sebagai pupuk yang digunakan sebagai penambah nutrien dalam tanaman, sebagai media pelarut mineral dan media transport nutrien pada tanaman, dan kegunaan lain selain dalam bidang pertanian seperti bahan dasar pewarna. C. Pemilihan Proses Pemilihan proses menjadi salah satu bagian penting dalam perancangan pabrik kimia karena proses akan berkaitan erat dengan performa pabrik kimia dan nilai ekonomi pabrik kimia itu. Berbagai macam proses tersedia untuk membuat asam humat dari bahan organik, misalnya tanah maupun batubara. Isolasi asam humat dapat dilakukan dengan menggunakan ekstraksi menggunakan basa kuat maupun menggunakan hollow fiber ultrafilter. Beberapa proses yang banyak digunakan untuk produksi asam humat antara lain: 1. Isolasi asam humat dengan menggunakan basa kuat 3
Menurut International Humic Substance Society, metode yang digunakan untuk mengambil senyawa humus dari tanah adalah dengan cara tanah yang akan diambil zat humusnya diasamkan terlebih dahulu dengan menambahkan 1 M HCl hingga ph 1-2. Sampel tanah kemudian ditambah HCl 0,1 M hingga didapat rasio padat-cair sebesar 10 ml cairan/gram sampel. Campuran suspensi tersebut dikocok selama 1 jam dan dipisahkan bagian padatan dari residu dengan menggunakan prinsip dekantasi atau dengan sentrifugasi kecepatan rendah. Residu dinetralisir dengan NaOH 1 M hingga memiliki nilai ph 7 lalu ditambahkan NaOH 0,1 M hingga terbentuk perbandingan cair padat 10:1. Suspensi kemudian diekstraksi dengan pengadukan selama minimal 4 jam. Setelah selesai, bagian padatan dan cairan dipisahkan dengan menggunakan prinsip dekantasi atau dengan menggunakan sentrifugasi. Bagian cairan diasamkan dengan menggunakan HCl 6 M dengan pengadukan hingga ph 1. Kemudian dipisahkan kembali bagian endapan yang berupa asam humat dan asam fulvat yang berupa cairan di atasnya. 2. Isolasi asam humat dengan penambahan oksidator Metode ini hampir sama dengan dengan metode 1, yaitu pengambilan asam humat dengan proses ekstraksi dengan menggunakan solven basa. Perbedaannya, sebelum dilakukan ekstraksi, batubara dioksidasi terlebih dahulu. Proses oksidasi meningkatkan kandungan asam humat menjadi sekitar 85% (www.economy.gov.sk.ca). Setelah proses ekstraksi, batubara dipisahkan dari cairan hasil ekstraksi. Hasil ekstraksi yang berupa cairan dipresipitasi menggunakan asam kuat. Asam humat tidak larut pada ph rendah, sehingga akan mengendap jika ditambahkan asam kuat. Endapan yang didapat berupa asam humat sedangkan fase cair adalah asam fulvat. Endapan 4
dipisahkan dari cairan menggunakan proses sedimentasi ataupun sentrifugasi. Isolasi humus dengan oksidasi yang dilanjutkan dengan ekstraksi menghasilkan yield yang lebih tinggi (Fong et. al., 2006: Rahayu, et al., 2014). 3. Isolasi asam humat menggunakan hollow-fibers ultrafilters Proses ini merupakan pengembangan dari proses isolasi asam humat dengan ekstraksi basa kuat. Pada metode ini asam humat dipisahkan dari asam fulvat tidak menggunakan presipitasi asam, namun menggunakan hollow-fibers ultrafilters (Gaffney et al., 1996). Setelah cairan hasil ekstraksi dipisahkan dari batubara, cairan ini dilewatkan hollow-fibers ultrafilters untuk dipisahkan asam humat dan asam fulvat-nya. Prinsip hollow-fibers ultrafilters adalah pemisahan berdasarkan berat molekulnya. Asam fulvat yang memiliki berat molekul lebih kecil akan lolos, sedangkan asam humat yang memiliki berat molekul lebih besar akan tertahan. Dengan teknik ini, asam humat yang tertahan dapat diambil dengan mudah. Kelebihan proses ini adalah fraksinasi yang baik, karena asam humat dapat terpisah dengan sempurna sehingga asam humat yang kita dapatkan bisa murni. Tetapi proses ini juga memiliki kelemahan, kapasitasnya kecil dan tentunya harganya yang sangat mahal. Dari proses-proses yang telah diuraikan di atas, dipilihlah proses pembuatan asam humat dengan isolasi asam humat menggunakan oksidator. Pemilihan ini didasarkan pada kelebihannya yaitu yield yang tinggi dibandingkan ekstraksi menggunakan basa saja dan prosesnya lebih murah dibandingkan hollow-fibers ultrafilters. D. Market Analysis Pabrik asam humat di Indonesia tergolong masih jarang, sehingga persaingan di dalam negeri belum terlalu sulit. Pabrik asam humat ini banyak didirikan di negara Cina, sehingga Indonesia masih banyak mengimpor dari Cina. Pabrik dari Cina ini masih menguasai pasar asam humat yang ada di Indonesia. 5
Asam humat sering dijadikan campuran pupuk yang digunakan dibidang pertanian dan perkebunan di Indonesia. Asam humat dicampur dengan pupuk urea dengan perbandingan 1:1 (50% asam humat 50 % pupuk urea) (http://humicacidpupuk.blogspot.com). Berdasarkan data dari departemen pertanian RI, produksi pupuk urea di Indonesia masih belum mencukupi kebutuhan pupuk urea dalam negeri. Berikut ini merupakan data kebutuhan dan produksi pupuk Urea di Indonesia sejak tahun 2007 sampai 2014: Daftar 1. Kebutuhan dan kekurangan pupuk Urea di Indonesia dari tahun 2007-2014 Tahun Kebutuhan pupuk urea, ton/tahun Kapasitas produksi, ton/tahun Kekurangan, ton/tahun 2007 9.169.483 7.872.000 1.297.483 2008 9.780.280 7.872.000 1.908.280 2009 10.439.861 7.872.000 2.567.861 2010 11.152.600 7.872.000 3.280.600 2011 11.923.281 7.872.000 4.051.281 2012 12.757.143 7.872.000 4.885.143 2013 13.659.930 7.872.000 5.787.930 2014 14.637.932 7.872.000 6.765.932 Jika pabrik didirikan pada tahun 2017 dengan estimasi pendirian pabrik memakan waktu 1 tahun, maka dapat diperkirakan kebutuhan pupuk urea pada tahun 2018. Berikut adalah grafik perkiraan kebutuhan urea di Indonesia: Gambar 3. Kebutuhan Urea di Indonesia 6
Persamaan yang diperoleh adalah y=778.570x-1,5536 10 9 dengan y adalah kebutuhan urea (ton/tahun) x adalah tahun. Pada tahun 2017, diperkirakan kebutuhan pupuk urea di Indonesia sebesar 16.775.690 ton/tahun. Dengan kapasitas produksi urea di Indonesia sebesar 7.872.000 ton/tahun maka kekurangan pupuk urea Indonesia pada tahun 2017 masih sebesar 8.903.690 ton/tahun. Jika perbandingan penggunaan urea dan asam humat adalah 1:1, maka dapat dianggap kebutuhan asam humat yang belum terpenuhi di Indonesia sebesar 4.451.845 ton/tahun Pabrik yang sudah beroperasi sebagian besar terletak di Republik Rakyat China. Kapasitas dari pabrik-pabrik tersebut adalah: Daftar II. Produsen Asam Humat dan Kapasitas Produksinya Nama Perusahaan Kapasitas (ton/tahun) Nantong Huiding International Co., Ltd. 1.200 Taiyuan Mapon Humic Acid Development Co., Ltd. 6.000 Changsha Green Mountain Chemical Co., Ltd. 24.000 Xuzhou First Chemical Co., Ltd. 24.000 Humate (Tianjin) International Limited 36.000 Qingzhou Zhongyuan Chemical Industry Co., Ltd. 36.000 Shanghai AgroChina Chemical Co., Ltd. 50.000 Sumber: (www.made-in-china.com) Berdasarkan daftar II terlihat bahwa kapasitas terbesar adalah 50.000 ton/tahun, sehingga membuat pabrik dengan kapasitas 50.000 ton/tahun dapat mengurangi kebutuhan impor asam humat karena sebagian besar asam humat yang ada di Indonesia diimpor dari China. 7