BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Dasar Teori
1. Sampah Organik
Sampah organik adalah sampah yang dihasilkan dari bahan-bahan hayati yang dapat didegradasi oleh mikroba atau bersifat biodegradable. Sampah ini dengan mudah dapat diuraikan melalui proses alami. Sampah berasal dari mahluk hidup, baik manusia maupun tumbuhan. Sampah organik sendiri dibagi menjadi sampah organik basah dan sampah organk kering. Istilah sampah organik basah yaitu sampah yang mempunyai kandungan air yang cukup tinggi, contohnya kulit buah dan sisa sayuran, sedangkan sampah organik kering adalah sampah yang mempunyai kandungan air rendah, contohnya kayu atau ranting dan dedaunan kering (Basriyanta, 2007).
2. Pupuk Organik
Pupuk adalah bahan yang ditambahkan ke dalam tanah untuk menyediakan sebagian unsur esensial bagi pertumbuhan tanaman.Peran pupuk sangat dibutuhkan oleh tanaman agar dapat tumbuh dan berkembang dengan baik. Pupuk juga berfungsi untuk menambah kandungan unsur hara yang kurang tersedia di dalam tanah, serta dapat memperbaiki daya tahan tanaman. Selama proses pemupukan terjadi pelepasan satu atau lebih dari jenis kation
dalam tanah, ion – ion bebas yang terlepas dapat diserap dengan mudah oleh tanaman untuk memenuhi kebutuhan tanaman (Hananto, 2012).
Permentan (2011) menyatakan pupuk organik adalah pupuk yang terdiri dari bahan organik yang berasal dari tanaman atau hewan yang telah melalui proses rekayasa, dapat berbentuk padat atau cair yang digunakan untuk mensuplai bahan organik, memperbaiki sifat fisik, kimia dan biologi tanah. Berdasarkan bentuknya, ada dua jenis pupuk organik buatan yaitu padat dan cair. Kandungan bahan kimia di dalamnya maksimum 5%. Penggunaan pupuk cair memiliki beberapa keuntungan sebagai berikut :
a. Pengaplikasiannya lebih mudah jika dibandingkan dengan pengaplikasian pupuk organik padat.
b. Unsur hara yang terdapat di dalam pupuk cair mudah diserap tanaman. c. Mengandung mikroorganisme yang jarang terdapat dalam pupuk organik
padat.
d. Pencampuran pupuk cair organik dengan pupuk organik padat dapat mengaktifkan unsur hara yang ada dalam pupuk organik padat tersebut.
3. Pupuk Organik Cair
Pupuk organik cair merupakan salah satu jenis pupuk yang banyak beredar di pasaran. Pupuk organik cair adalah jenis pupuk berbentuk cair tidak padat mudah sekali larut pada tanah dan membawa unsur-unsur penting untuk pertumbuhan tanaman. Pupuk organik cair selain dapat memperbaiki sifat fisik, kimia, dan biologi tanah, juga membantu meningkatkan produksi tanaman,
meningkatkan kualitas produk tanaman, mengurangi penggunaan pupuk anorganik dan sebagai alternatif pengganti pupuk kendang (Parman, 2007).
Kandungan dalam pupuk organik cair ini meliputi enam belas unsur hara yang dibutuhkan oleh tumbuhan. Keenambelas unsur hara tersebut terbagi menjadi :
a. Unsur hara makro primer, terdiri dari Karbon (C), Oksigen (O), Hidrogen (H), Nitrogen (N), Fosfor (P) dan Kalium (K).
b. Unsur hara makro sekunder, terdiri dari Kalsium (Ca), Sulfur (S) dan Magnesium (Mg).
c. Unsur hara mikro, terdiri dari Boron (B), Klor (Cl), Tembaga (Cu), Besi (Fe), Mangan (Mn), Zeng (Zn) dan Molibden (Mo).
Dari semua jenis unsur hara tersebut, yang paling utama dibutuhkan oleh tanah sebagai media tumbuh tanaman adalah Nitrogen (N), Fosfor (P) dan Kalium (K). Sebagai bahan pembenah tanah pupuk organik mecegah terjadinya erosi, pengerakan permukaan tanah (crusting) dan retakan pada tanah. Pemberian pupuk organik cair harus memperhatikan konsentrasi atau dosis yang diaplikasikan terhadap tanaman. Semakin tinggi dosis pupuk yang diberikan maka kandungan unsur hara yang diterima oleh tanaman akan semakin tinggi, begitu pula dengan semakin seringnya frekuensi aplikasi pupuk daun yang dilakukan pada tanaman, maka kandungan unsur hara juga semakin tinggi. Namun, pemberian dengan dosis yang berlebihan justru akan mengakibatkan timbulnya gejala kelayuan pada tanaman (Parman, 2007).
4. Fermentasi
Fermentasi merupakan proses yang dilakukan oleh mikroorganisme baik aerob maupun anaerob yang mampu mengubah atau mentransformasikan senyawa kimia kompleks menjadi lebih sederhana. Hal tersebut bertujuan untuk mempercepat penyerapan nutrisi pada tanaman. Prinsip dari fermentasi ini adalah bahan organik dihancurkan oleh mikroba dalam kisaran temperatur dan kondisi tertentu yaitu fermentasi.
Fermentasi sering didefinisikan sebagai proses pemecahan karbohidrat dan asam amino secara anaerobik yaitu tanpa memerlukan oksigen. Karbohidrat terlebih dahulu akan dipecah menjadi unit-unit glukosa dengan bantuan enzim amilase dan enzim glukosidase, dengan adanya kedua enzim tersebut maka pati akan segera terdegradasi menjadi glukosa, kemudian glukosa tersebut oleh khamir akan diubah menjadi alkohol (Affandi, 2008).
5. Tetes Tebu(molasses)
Tetes Tebu (molasses) adalah sejenis sirup yang merupakan sisa dari proses pengkristalan gula pasir. Tetes tebu merupakan sumber karbon dan nitrogen bagi ragi. Prosesnya merupakan proses fermentasi. Prinsip fermentasi adalah proses pemecahan senyawa organik menjadi senyawa sederhana yang melibatkan mikrorganisme. Mikroorganisme ini berfungsi untuk menjaga keseimbangan karbon (C) dan nitrogen (N) yang merupakan faktor penentu keberhasilan dalam proses fermentasi. Tetes tebu berfungsi untuk fermentasi dan menyuburkan mikroba yang ada di dalam tanah, karena dalam tetes tebu
(molasses) terdapat nutrisi bagi bakteri Sacharomyces cereviceae (Wijaya, 2008).
Oleh karena itu, dibutuhkan tambahan material tetes tebu yang mengandung komponen nitrogen sangat diperlukan untuk menambah kandungan unsur hara agar proses fermentasi berlangsung dengan sempurna. Selain itu, berdasarkan kenyataan bahwa tetes tebu tersebut mengandung karbohidrat dalam bentuk gula yang tinggi (64%) disertai berbagai nutrien yang diperlukan jasad renik juga dapat meningkatkan kecepatan fermentasi menjadi pupuk dalam waktu yang relatif singkat (Wijaya, 2008).
6. EM4(Effective Microorganism-4)
EM4 merupakan kultur campuran mikroorganisme yang menguntungkan dan bermanfaat bagi kesuburan tanah maupun pertumbuhan dan produksi tanaman, serta ramah lingkungan. Mikroorganisme yang ditambahkan akan membantu memperbaiki kondisi biologis tanah dan dapat membantu penyerapan unsur hara. EM4 mengandung mikroorganisme fermentasi dan sintetik yang terdiri dari bakteri asam laktat (Lactobacillussp.), bakteri fotosintetik (Rhodopseudomonas sp.), Actinomycetes sp., Streptomicetes sp., dan ragi (yeast) atau yang sering digunakan dalam pembuatan tahu (Utomo, 2009).
EM4 mempunyai beberapa manfaat diantaranya: a. Memperbaiki sifat fisik, kimia, dan biologis tanah.
c. Mempercepat pengomposan sampah organik atau kotoran hewan.
d. Membersihkan air limbah dan meningkatkan kualitas air pada perikanan. e. Menyediakan unsur hara yang dibutuhkan tanaman dan meningkatkan
produksi tanaman serta menjaga kestabilam produksi (Utomo, 2009). Tabel 2.1 Fungsi mikroorganisme dalam EM4
Nama Fungsi
Bakteri fotosintesis 1. Membentuk zat-zat yang bermanfaat dari sekresi akar tumbuhan, bahan organik dan gas-gas berbahaya (misalnya hidrogen sulfida) dengan menggunakan sinar matahari dan panas bumi sebagai sumber energi. Zat-zat bermanfaat itu antara lain asam amino, asam nukleik, zat-zat bioaktif dan gula. Semuanya mempercepat pertumbuhan dan perkembangan tanaman.
2. Meningkatkan pertumbuhan mikroorganisme lainnya.
Bakteri Asam Laktat 1. Menghasilkan asam laktat dari gula.
2. Menekan pertumbuhan mikroorganisme yang merugikan misalnya Fusarium.
3. Meningkatkan percepatan perombakan bahan organik.
4. Dapat menghancurkan bahan-bahan organik.
Ragi 1. Membentuk zat antibakteri dan bermanfaat bagi pertumbuhan tanaman dari asam-asam amino dan gula yang dikeluarkan oleh bakteri fotosistesis. 2. Meningkatkan jumlah sel aktif dan perkembangan
akar
Actinomycetes 1. Menghasilkan zat-zat antimikroba dari asam amino yang dihasilkan oleh bakteri fotosintesis dan bahan organik.
2. Menekan pertumbuhan jamur dan bakteri. Jamur fermentasi 1. Menguraikan bahan organik secara tepat untuk
menghasilkan alkohol, ester dan zat-zat antimikroba. 2. Menghilangkan bau serta mencegah serbuan serangga
dan ulat yang merugikan.
7. Standar Pupuk Organik Cair
Standar kualitas unsur makro pupuk organik berdasarkan SNI 19-7030-2004 dapat dilihat pada tabel 2.2.
Tabel 2.2 Standar Kualitas Pupuk Organik Cair
No. Parameter Satuan Minimal Maksimal
1 Kadar Air % 50 17
2 Temperatur Suhu air tanah
3 Warna Kehitaman
4 Bau Berbau tanah
5 Ukuran partikel Mm 0.55 25
6 Kemampuan ikat air % 58
7 Ph 6.80 7.49 8 Bahan asing % 1.5 Unsur makro 9 Bahan organic % 27 58 10 Nitrogen % 0.40 11 Karbon % 9.80 32 12 Fosfor % 0.10 13 C/N rasio 10 20 14 Kalium % 0.20 Bakteri 15 Fecal coli MPN/gr 1000 16 Salmonella MPN/gr 3 (SNI : 19-7030-2004)
8. Unsur Hara Tanaman
Unsur hara tanaman adalah unsur yang diserap oleh tumbuhan. Menurut Hanafiah (2007), unsur kimiawi yang dianggap esensial sebagai unsur hara tanaman adalah jika memenuhi tiga kriteria sebagai berikut:
a. Unsur ini harus terlibat langsung dalam penyediaan nutrisi yang dibutuhkan tanaman.
c. Jika tanaman mengalami defesiensi hanya dapat diperbaiki dengan unsur tersebut.
Unsur hara makro esensial jika dibutuhkan dalam jumlah besar, biasanya diatas 500 ppm dan yang dibutuhkan dalam jumlah sedikit, biasanya kurang dari 50 ppm disebut mikro esensial (Hanafiah, 2007). Unsur hara makro terdiri dari Nitrogen (N), Fosfor (P), Kalium (K). Unsur hara mikro terdiri dari Boron (B), Tembaga (Cu), Besi (Fe), Mangan (Mn), Zeng (Zn).
9. Fosfor
Fosfor merupakan bagian dari protoplasma dan inti sel, sebagai bagian dari inti sel sangat penting dalam pembelahan sel, demikian pula bagi perkembangan jaringan meristem. Fosfor diambil tanaman dalam bentuk H2PO4 -dan HPO4-2. Secara umum, fungsi dari fosfor dalam tanaman dapat dinyatakan sebagai berikut:
a. Dapat mempercepat pertumbuhan akar semai.
b. Dapat mempercepat serta memperkuat pertumbuhan tanaman muda menjadi tanaman dewasa pada umumnya.
c. Dapat mempercepat pembungaan dan pemasakan buah, biji atau gabah. d. Dapat meningkatkan produksi biji-bijian, fosfor juga sebagai penyusun
lemak dan protein.
Didalam tanah fungsi fosfor terhadap tanaman adalah sebagai zat pembangun dan terikat dalam senyawa-senyawa organik. Dengan demikian hanya sebagian kecil saja yang terdapat dalam bentuk anorganik sebagai ion-ion
fosfat. Bagian-bagian tubuh yang berkaitan dengan pembiakan generatif, seperti daun-daun bunga, tangkai tangkai sari, kepala sari, butir tepung sari, daun buah serta bakal biji ternyata mengandung fosfor (Sutedjo, 2002).
Tanah yang kekurangan fosfor akan merugikan bagi tanaman. Gejala yang tampak ialah warna daun seluruhnya berubah tua dan sering tampak mengilap kemerahan. Tepi daun, cabang, dan batang terdapat warna merah ungu yang lambat laun berubah menjadi kekuningan. Jika tanamannya berbuah, maka buahnya kecil dan lekas matang (Lingga dan Marsono, 2008). Hara fosfor yang terdapat dalam pupuk cair akan lebih efektif penggunaanya dibandingkan dengan pupuk padat karena pengaplikasiannya yang langsung pada tanaman mengakibatkan fosfor tidak akan mudah tercuci oleh air dan dapat langsung diserap olah tanaman.
10. Kalium
Kalium diserap dalam bentuk K+ (terutama pada tanaman muda). Kalium banyak terdapat pada sel-sel muda atau bagian tanaman yang banyak mengandung protein, inti-inti sel tidak mengandung kalium. Zat kalium mempunyai sifat mudah larut dan hanyut, selain itu mudah difiksasi dalam tanah. Kalium berperan membantu :
a. Pembentukan protein dan karbohidrat.
b. Mengeraskan jerami dan bagian kayu dari tanaman. c. Meningkatkan resistensi tanaman terhadap penyakit. d. Meningkatkan kualitas biji/buah.
Kalium banyak terdapat dalam jaringan muda, pada sel tanaman zat ini terdapat sebagai ion didalam cairan sel dan keadaan demikian akan merupakan bagian yang penting dalam melaksanakan turgor yang disebabkan oleh tekanan osmosis. Samekto (2008) menyatakan bahwa peranan unsur K dalam tanaman dapat dikelompokan menjadi empat:
a. Netralisasi asam organik
Karena kelimpahannya ion bermuatan positif ini dapat menyeimbangi muatan negatif gugus-gugus anion dari molekul seperti asam-asam organik. b. Ion K aktif dalam osmosis
Ion K berperan vital dalam hubungannya dengan air, ion K meningkatkan turgor sel pada titik-titik tumbuh dan membantu dalam pemekaran sel. c. Peran dalam transfor pada membran sel
Gradien elektrokemis tidak stabil menyebrangi membran oleh pergerakan ion H, ion K bergerak dengan arah berlawanan terhadap gerakan ion H. Ini penting dalam bekerjanya kloroplas (fotosintesis), mitokondria (respirasi) dan transport translokasi floem.
d. Aktivitas enzim
Lebih dari 60 enzim membutuhkan ion monovalensi untuk aktivitasnya. Dalam hampir setiap kasus, ion K adalah ion yang paling efisien dalam mempengaruhi aktivitas enzim tersebut.
11. Bayam Hijau(Amaranthussp.)
Bayam (Amaranthus sp.) banyak dikonsumsi sebagai sayuran daun sumber gizi bagi penduduk di negara berkembang. Bayam mengandung gizi yang tinggi dan komposisinya sangat lengkap (Rukmana, 1994). Klasifikasi tanaman bayam hijau dapat dijabarkan sebagaiberikut:
Kingdom : Plantae Divisio : Magnoliophyta Classis : Magnoliopsida Ordo : Caryophyllales Familia : Amaranthusceae Genus :Amaranthus Spesies :AmaranthusL.
Morfologi tanaman bayam yaitu memiliki sistem perakaran yang menyebar dangkal pada kedalaman antara 20-40 cm dan berakar tunggang. Batang tegak, tebal dan banyak mengandung air. Tanaman bayam berbentuk perdu (semak), daun bulat telur dan ujung meruncing. Tanaman bayam hijau dapat dilihat pada gambar 2.1.
Tabel 2.3 Kandungan gizi pada daun bayam per 100 gram bahan zat
Zat Gizi Nilai Gizi
Kalori (Kal) 36,0 Protein (gram) 3,5 Karbohidarat (gram) 0,5 Calsium (mg) 267,0 Fosfor (mg) 67,0 Vitamin A (S.I) 6.090,0 Vitamin B (mg) 0,1 Vitamin C (mg) 80,0 Air (gram) 71,0 Zat besi (mg) 3,9
(Departemen Kesehatan RI, 1981)
12. Sawi Hijau(Brassica rapa)
Salah satu komoditas sayuran yang memiliki nilai ekonomis tinggi adalah sawi. Sawi merupakan salah satu sayuran yang mengandung zat gizi yang cukup lengkap sehingga sangat baik untuk kesehatan tubuh. Sawi adalah sekelompok tumbuhan dari marga Brassica yang dimanfaatkan daun atau bunganya sebagai bahan pangan (sayuran), baik segar maupun diolah. Sebagai bahan makan sayuran, sawi mengandung gizi yang cukup lengkap, sehingga apabila dikonsumsi sangat baik untuk mempertahankan kesehatan tubuh (Cahyono, 2003). Klasifikasi tanaman sawi hijau dapat dijabarkan sebagai berikut:
Kingdom : Plantae
Divisio : Spermatophyta Classis : Dicotyledone
Ordo : Rhoeadales (Brassicales) Familia : Cruciferae (Brassicaceae) Genus :Brassica
Morfologi tanaman sawi yaitu memiliki akar tunggang dan cabang-cabang akar yang bentuknya bulat panjang menyebar kesemua arah dengan kedalaman antara 30-50 cm. Batang sawi pendek dan beruas-ruas. Sawi berdaun lonjong, halus, tidak berbulu dan pada umumnya pola pertumbuhan berbentuk daunnya roset. Tanaman sawi dapat dilihat pada gambar 2.2.
Gambar 2.2 Sawi Hijau (Brassica rapa L.)
Kandungan gizi sawi hijau (Brassica rapaL.) setiap 100 g dapat dilihat pada tabel 2.4.
Tabel 2.4 Kandungan gizi sawi hijau setiap 100 g
Komposisi Kadar Protein (g) 2,3 Lemak (g) 0,4 Karbohidrat (g) 4,0 Kalsium (mg) 220 Fosfor (mg) 38,0 Besi (mg) 2,9 Vitamin A (mg) 1.940,0 Vitamin B (mg) 0,09 Vitamin C (mg) 102 Energi (kal) 22,0 Serat(g) 0,7 Air (g) 92,2
13. Kulit Pisang(Musa paradisiaca)
Buah pisang banyak mengandung karbohidrat baik isinya maupun kulitnya. Kulit pisang merupakan bahan buangan (limbah buah pisang) yang cukup banyak jumlahnya. Kedudukan taksonomi, tanaman pisang adalah sebagai berikut : Kingdom : Plantae Divisio : Magnoliophyta Classis : Liliopsida Ordo : Zingiberales Familia : Musaceae Genus :Musa
Spesies :Musa paradisiaca(Tjitrosoepomo, 2002)
Kulit pisang itu sendiri sekitar 1/3 bagian dari buah pisang. Sejauh ini pemanfaatan sampah kulit pisang masih kurang, hanya sebagian orang yang memanfaatkan sebagai pakan ternak. Kulit pisang dapat dilihat pada gambar 2.3.
Komposisi zat gizi kulit pisang dapat dilihat pada tabel 2.6 di bawah ini: Tabel 2.5 Komposisi Zat Gizi Kulit Pisang per 100 g bahan
Zat Gizi Kadar
Air (g) 68,90 Karbohidrat (g) 18,50 Lemak (g) 2,11 Protein (g) 0,32 Kalsium (mg) 715 Fosfor(mg) 117 Zat besi (mg) 1,60 Vitamin B (mg) 0,12 Vitamin C (mg) 17,50
(Balai Penelitian dan Pengembangan Industri, 1982) 14. Kulit Semangka(Citrullus vulgaris)
Kulit semangka kaya akan mineral dan kandungan air yang tinggi sehingga masih berguna dan banyak manfaatnya. Klasifikasi tanaman semangka dapat dijabarkan sebagai berikut:
Kingdom : Plantae Divisio : Magnoliophyta Classis : Magnoliopsida Ordo : Violales Familia : Cucurbitaceae Genus :Citrullus
Spesies :Citrullus vulgaris
Buah semangka berbentuk bulat sampai bulat telur (oval). Kulit buahnya berwarna hijau atau kuning. Daging buahnya lunak, berair dan rasanya manis. Kulit buah semangka dapat dilihat pada gambar 2.4.
Gambar 2.4 Kulit Semangka
Menurut Leung, dkk. (1972), komposisi kimia kulit semangka dapat dilihat pada tabel 2.5.
Tabel 2.6 Kandungan Gizi Kulit Semangka
Kandungan Zat Jumlah
Air (g) 94,00 Protein (kal) 1,60 Lemak ( g) 0,10 Karbohidrat (g) 3,20 Kalsium (mg) 31,00 Fosfor (mg) 11,00 Kalium (mg) 82,00 Magnesium (mg) 10 Zat besi (g) 0,50 (Leung, dkk., 1972)
15. Spektrofotometer Ultraviolet dan Tampak (Visibel)
Spektrofotometer sebuah instrumen yang mengukur absorbansi atau penyerapan cahaya dengan energi (panjang gelombang) tertentu oleh suatu atom atau molekul. Molekul dalam daerah energi ini akan mengalami transisi elektron. Spektrofotometer UV-Vis merupakan suatu spektroskopi absorbansi berdasarkan radiasi elektromagnetik pada panjang gelombang 160-780 nm.
Spektrofotometer yang sesuai untuk pengukuran di daerah spektrum ultraviolet dan sinar tampak terdiri atas suatu sistem optik dengan kemampuan menghasilkan sinar monokromatis dalam jangkauan panjang gelombang 200-800 nm (Gandjar dan Rohman, 2007).
Suatu diagram sederhana spektrofotometer UV-Vis dengan komponen-komponennya meliputi sumber-sumber sinar, monokromator, dan sistem optik. a. Sumber-sumber lampu; lampu deuterium digunakan untuk daerah UV pada panjang gelombang dari 190-350 nm, sementara lampu halogen kuarsa atau lampu tungsten digunakan untuk daerah visibel (pada panjang gelombang antara 350-900 nm).
b. Monokromator; digunakan untuk mendispersikan sinar ke dalam komponen-komponen panjang gelombangnya yang selanjutnya akan dipilih oleh celah (slit). Monokromator berputar sedemikian rupa sehingga kisaran panjang gelombang dilewatkan pada sampel sebagaiscaninstrumen melewati spektrum.
c. Optik-optik; dapat didesain untuk memecah sumber sinar sehingga sumber sinar melewati 2 kompartemen, dan sebagaimana dalam spektrofotometer berkas ganda (double beam), suatu larutan blanko dapat digunakan dalam satu kompartemen untuk mengkoreksi pembacaan atau spektrum sampel. Yang paling sering digunakan sebagai blanko dalam spektrofotometri adalah semua pelarut yang digunakan untuk melarutkan sampel atau pereaksi (Gandjar dan Rohman, 2007).
16. Spektrofotometer Serapan Atom (SSA)
Secara umum, komponen-komponen spektrofotometer UV-VIS adalah sama dengan spektrofotometer AAS (Absorption Atomic Spectrofotometry). Keduanya mempunyai komponen yang terdiri dari sumber cahaya, tempat sampel, monokromator, dan detektor. Analisa sampel di lakukan melalui pengukuran absorbansi sebagai fungsi konsentrasi standar dan menggunakan hukum Beer untuk menentukan konsentrasi sampel yang tidak diketahui. Kondisi AAS untuk analisis K dapat diukur dengan panjang gelombang 766,5 nm (Khopkar, 1990).