BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pupuk
Pupuk adalah bahan yang ditambahkan ke dalam tanah untuk memasok satu atau lebih elemen yang diperlukan untuk pertumbuhan tanaman dan produktivitas. Ada tiga unsur utama dalam pupuk, yaitu unsur nitrogen, kalium dan fosfor. Selain itu elemen sekunder dalam pupuk adalah kalsium, belerang, magnesium, dan unsur-unsur lain adalah boron, mangan, besi,seng, tembaga dan molibdenum.
Mineral-mineral dalam pupuk yang diperlukan oleh tanaman yaitu: - Nitrogen (N) :
• Pembentukan atau pertumbuhan daun, batang dan akar
• Mempengaruhi warna daun menjadi hijau gelap
• Membentuk protein, lemak dan berbagai persenyawaan organik
• Meningkatkan mutu tanaman penghasil daun-daunan
• Meningkatkan perkembangbiakan mikroorganisme di dalam tanah - Phospor (P) :
• Merangsang pertumbuhan akar dan tanaman muda
• Mempercepat pembungaan dan pemasakan buah, biji, atau gabah
• Penyusun lemak dan protein
• Membantu asimilasi dan pernafasan - Kalium (K) :
• Membantu pembentukan protein dan karbohidrat
• Mengeraskan jerami dan bagian kayu dari tanaman
• Meningkatkan resistensi terhadap penyakit dan kualitas buah-buahan - Kalsium (Ca) :
• Membantu pertumbuhan meristem
• Menjamin pertumbuhan dan berfungsinya ujung-ujung akar yang wajar
• Mempengaruhi pertumbuhan ujung dan bulu-bulu akar
• Merangsang pembentukan bulu-bulu akar
• Menetralisir asam-asam organik yang dihasilkan pada saat metabolisme
• Kalsium yang terdapat dalam batang dan daun dapat menetralisirkan senyawa
atau suasana keasaman tanah - Magnesium (Mg) :
• Menyusun klorofil
• Merupakan salah satu bagian enzim yang disebut organic pyrophosphate dan
carboxy peptisida
• Berperan dalam pembentukan buah - Belerang (S) :
• Berperan dalam pembentukan bintil-bintil akar
• Merupakan unsur yang penting dalam beberapa jenis protein dalam bentuk
cystein, methionin serta thiamine
• Membantu pertumbuhan anakan produktif
• Merupakan bagian penting pada tanaman-tanaman penghasil minyak, sayuran seperti cabai, kubis dan lain-lain
• Membantu pembentukan butir hijau daun - Besi (Fe) :
• Zat besi penting bagi pembentukan hijau daun (klorofil)
• Berperan penting dalam pembentukan karbohidrat, lemak dan protein
• Zat besi terdapat dalam enzim catalase, peroksidase, prinodic hidroginase dan
cytohrom oxidase
- Mangan (Mn)
• Diperlukan oleh tanaman untuk pembentukan protein dan vitamin terutama vitamin C
• Berperan penting dalam mempertahankan kondisi hijau daun pada daun yang tua
• Berperan sebagai enzim feroksidase dan sebagai aktivator bermacam-macam enzim
• Berperan sebagai komponen penting untuk lancarnya proses asimilasi
- Tembaga (Cu) :
• Diperlukan dalam pembentukan enzim seperti: ascorbic acid oxydase, lacosa, butirid coenzim A. dehidrosenam
- Seng (Zn) :
• Dalam jumlah yang sangat sedikit dapat berperan dalam mendorong perkembangan pertumbuhan
• Berfungsi dalam pembentukan hormon tumbuh (auxin) dan penting bagi keseimbangan fisiologis
• Berperan dalam pertumbuhan vegetatif dan pertumbuhan biji/ buah - Molibdenum (Mo) :
• Berperan dalam mengikat (fiksasi) N oleh mikroba pada leguminosa • Sebagai katalisator dalam mereduksi N
• Berguna bagi tanaman jeruk dan sayuran - Boron (Bo) :
• Bertugas sebagai transportasi karbohidrat dalam tubuh tanaman • Meningkatkan mutu tanaman sayuran dan buah-buahan
• Berperan dalam pembentukan/ pembiakan sel terutama dalam titik tumbuh pucuk, juga dalam pembentukan tepung sari, bunga dan akar
• Boron berhubungan erat dengan metabolisme Kalium (K) dan Kalsium (Ca) • Unsur hara boron dapat memperbanyak cabang-cabang nodul untuk memberikan
banyak bakteri dan mencegah bakteri parasit - Khlor (Cl) :
• Memperbaiki dan meninggikan hasil kering dari tanaman seperti: tembakau, kapas, kentang dan tanaman sayuran
• Banyak ditemukan dalam air sel semua bagian tanaman
• Banyak terdapat pada tanaman yang mengandung serat seperti kapas, sisal (Sarief, 2010)
Pupuk terdapat dalam berbagai klasifikasi (penggolongan), yaitu: a. Berdasarkan terjadinya, pupuk dibagi atas:
• Pupuk Buatan
- Pupuk Tunggal - Pupuk Majemuk
• Pupuk Alam
b. Berdasarkan zat-zat makanan yang dikandungnya, pupuk dibagi atas:
• Pupuk-pupuk yang mengandung zat P
• Pupuk-pupuk yang mengandung zat K
• Pupuk-pupuk yang mengandung zat kapur dan magnesium
• Pupuk gabungan
c. Berdasarkan susunan kimiawi dan perubahan-perubahannya di dalam tanah, pupuk dibagi atas :
• Pupuk Anorganis
• Pupuk Organis (Sarief, 2010)
2.2 Ammonium Phosphate (NH4H2PO4)
Ammonium phosphate merupakan senyawa berbentuk kristal padat berwarna putih dan dapat larut dalam air dengan mudah, pH larutan 1 % adalah 4,5, memiliki formulasi sebagai berikut:
Gambar 2.1 Formulasi Ammonium Phosphate
(Sciencelab, 2012a)
Ammonium phosphate adalah garam dari amonia dan asam fosfat, terdiri dari kation amonium dan anion fosfat. Ammonium phosphate dapat digunakan sebagai agen pencegah api untuk kain, kayu dan kertas, serta pelapis pencegah api, dan bubuk kering untuk pemadam kebakaran. Untuk makanan, ammonium phosphate
terutama digunakan sebagai agen fermentasi, penambah nutrisi, dan sebagainya.
Ammonium phosphate juga dapat digunakan sebagai bahan pembuatan pupuk majemuk N P non-klorida di bidang pertanian. Ammonium phosphate mengandung 73 % unsur pupuk (N + P2O5) dan dapat digunakan sebagai bahan baku dasar untuk pupuk majemuk N, P dan K (Advanceinorganics, 2012).
2.3 Potassium Phosphate (KH2PO4)
dapat meminimalkan keluarnya amonia dengan menjaga pH pada tingkat yang relatif rendah.
Potassium phosphate berisi 52 % P2O5 dan K2O 34 %. Senyawa ini sering digunakan sebagai sumber nutrisi dan sebagai aditif dalam rokok. Potassium phosphate memiliki formulasi sebagai berikut:
Gambar 2.2 Formulasi Potassium Phosphate
(Sciencelab, 2012b)
2.4 Potassium Ammonium Polyphosphate ([KNH4(PO3)2]8)
Potassium ammonium polyphosphate merupakan senyawa berantai panjang dengan rumus molekul [KNH4(PO3)2]8 dengan sifat fisik yang baik, mengandung lebih dari 90 % nutrisi tanaman (N+P2O5+K2O). Karena kelarutannya di dalam air yang rendah, senyawa ini melepaskan nutrisi ke tanaman dengan laju rendah (Sheridan et al, 1981).
2.5 Proses Pembuatan Potassium Ammonium Polyphosphate
Ada beberapa proses pembuatan potassium ammonium polyphosphate antara lain :
1. Pembuatan potassium ammonium polyphosphate dari potassium phosphate
dan ammonium phosphate
2. Pembuatan potassium ammonium polyphosphate dari potassium phosphate
dan diammonium phosphate
3. Pembuatan potassium ammonium polyphosphate dari potassium chlorida dan
ammonium phosphate
4. Pembuatan potassium ammonium polyphosphate dari potassium carbonate
dan ammonium phosphate
1. Pembuatan Potassium Ammonium Polyphosphate dari Potassium Phosphate
dan Ammonium Phosphate
Potassium ammonium polyphosphate dapat dihasilkan dari reaksi antara
potassium phosphate dan ammonium phosphate. Potassium phosphate direaksikan dengan ammonium phosphate pada suhu 210 oC dan tekanan atmosfir selama 2 jam.
nKH2PO4 + nNH4H2PO4 [KNH4(PO3)2]n + 2nH2O Produk mengandung 6,3 % nitrogen, 63 % P2O5 dan 21,8 % K2O.
2. Pembuatan Potassium Ammonium Polyphosphate dari Potassium Phosphate
dan Diammonium Phosphate
Potassium ammonium polyphosphate dapat dihasilkan dari reaksi antara
potassium phosphate dan diammonium phosphate.
nKH2 PO4 + n(NH4)2HPO4 [KNH4(PO3)2]n + 2nH2O + nNH3
3. Pembuatan Potassium Ammonium Polyphosphate dari Potassium Chlorida dan
Ammonium Phosphate
Potassium ammonium polyphosphate dapat dihasilkan dari reaksi antara
potassium chloride dan ammonium phosphate. Potassium chloride direaksikan dengan ammonium phosphate pada suhu 295 oC dan tekanan atmosfir selama 16 jam.
nKCl + 2nNH4H2PO4 [KNH4(PO3)2]n + nNH4Cl + 2nH2O
4. Pembuatan Potassium Ammonium Polyphosphate dari Potassium Carbonate
dan Ammonium Phosphate
Potassium ammonium polyphosphate dapat dihasilkan dari reaksi antara
potassium carbonate dan ammonium phosphate. Potassium carbonate direaksikan dengan ammonium phosphate pada suhu 290 oC dan tekanan atmosfir selama 15 jam.
2
5. Pembuatan Potassium Ammonium Polyphosphate dari Potassium
Metaphosphate dan Ammonium Phosphate
Potassium ammonium polyphosphate dapat dihasilkan dari reaksi antara
potassium metaphosphate dan ammonium phosphate. Potassium metaphosphate
(KPO3)n + nNH4H2PO4 [KNH4(PO3)2]n + nH2O (Sheridan et al, 1975)
Dari kelima reaksi di atas, dipilih proses yang pertama dikarenakan atas pertimbangan tidak adanya produk samping, kondisi operasi, harga dan ketersediaan bahan baku.
2.6 Sifat-Sifat Bahan Baku dan Produk
2.6.1 Sifat-Sifat Bahan Baku
A. AmmoniumPhosphate (NH4H2PO4)
1. Berat molekul : 115,05 g/mol 2. Berbentuk tetragonal tidak bewarna 3. Indeks refraksi : 1,5246 4. Densitas : 1,803 g/cm3 5. Titik didih : 158 oC (Perry, 2008)
B. Potassium Phosphate (KH2PO4)
1. Berat molekul : 136,07 g/mol 2. Berbentuk padatan tidak bewarna
3. Indeks refraksi : 1,5095 4. Densitas : 2,338 g/cm3 5. Titik leleh : 256 oC 6. Titik didih : 400 oC (Perry, 2008)
C. Air (H2O)
1. Titik beku : 0 oC
2.6.2 Sifat-Sifat Produk
A. Potassium Ammonium Polyphosphate ([KNH4(PO3)2]8) 1. Berat molekul : 10754,235 g/mol 2. Titik didih : 1500 oC
3. Kelarutan dalam air (25 oC) : < 0,4 g/110 g 4. Densitas (25 oC) : 1,9 g/cm3
5. pH : 10,5 – 10,8
6. Titik leleh : 1090 oC (Chemisphere, 2010)
2.7 Deskripsi Proses
Potassium Ammonium Polyphosphate diperoleh dari reaksi antara ammonium phosphate dengan potassium phosphate.
Dengan reaksi: 8 KH2PO4 + 8 NH4H2PO4 [KNH4(PO3)2]8 + 16 H2O
Ammonium phosphate yang berasal dari gudang penyimpanan (G-101) dicampurkan dengan air dan dilarutkan pada tangki pencampur (M-101). Potassium phosphate yang berasal dari gudang penyimpanan (G-102) juga dicampurkan dengan air dan dilarutkan pada tangki pencampur (M-102). Kemudian larutan ammonium phosphate dipanaskan menggunakan heater (E-101) sehingga suhunya menjadi 80 o
C. Larutan potassium phosphate juga dipanaskan menggunakan heater (E-102) sehingga suhunya menjadi 80 oC. Selanjutnya larutan ammonium phosphate dan
potassium phosphate direaksikan di dalam reaktor (R-101) pada suhu 210 oC selama 2 jam (Sheridan et al, 1975) untuk membentuk potassium ammonium polyphosphate.
untuk dikemas. Pengemasan produk dilakukan menggunakan karung berukuran 30 kg dan disimpan di dalam gudang penyimpanan produk (G-103).
