Pengomposan Shredded Tandan Kosong Kelapa Sawit (Tkks) Dengan Aktivator Pupuk Organik Aktif (Poa) Di Dalam Menara Composter: Pengaruh Sirkulasi Tumpukan Tkks

49

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Potensi dan Kesinambungan Dari Limbah Tandan Kosong Kelapa Sawit Menjadi Kompos

Kelapa Sawit (Elaeis Guineesis) saat ini telah berkembang pesat di AsiaTenggara, khususnya Indonesia dan Malaysia, justru bukan di Afrika Barat atau Amerika yang dianggap sebagai daerah asalnya [4].Data luas arel perkebunan kelapa sawit dan produksi CPO di indonesia dari tahun 2008 hingga 2013 mengalami peningkatan yaitu 1-3 % tiap tahunnya [1]

Industri minyak sawit akan menghasilkan sejumlah limbah, seperti tandan kosong kelapa sawit (TKKS) (23%), serat mesocarp (12%), dan palm oil mill effluent (POME) dari tiap pemprosesan satu ton tandan buah segar [11].

Proses pengolahan minyak sawit menghasilkan dua produk utama, yaitu minyak mentah (CPO) dan minyak mentah kernel (CPKO). Selama proses ektraksi, akan dihasilkan produk samping dan limbah seperti tandan kosong kelapa sawit (TKKS), palm oil mill effluent(POME), kondensat dari sterilizer, serat dan cangkang kernel kelapa sawit [14].

50

Salah satu bahan yang diperlukan untuk produksi kompos adalah Limbah TKKS dan Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS). Sebagai gambaran, apabila sebuahpabrikkelapa sawitmengolah sekitar100tondaritandan buah segar (TBS)setiap hari menjadi crude palm oil (CPO), selama proses berlangsung akan dihasilkan limbah (residu)baik dalam bentuk padatdancair.Limbah padat, terutama dalam bentuk TKKS dihasilkan sebanyak 27% dari TBS yang diolah, sedangkan limbah cair dalam bentukLCPKS yang dihasilkan lebih dari 500kg(sekitar 0,5m3). Kebanyakan kedua limbah ini dibuangselama pengolahan, oleh karena itu dengan memanfaatkan teknologi pengomposan, suatu pabrik yang mengolah TBS 100 ton/hari dan limbah yang dihasilkan sebanyak 27 ton TKKS dan 50 m3 POME, maka akan menghasilkan produk kompos sebanyak 27 ton/hari [12]. Limbah sebanyak ini semuanya dapat diolah menjadi kompos hingga tidak menimbulkan masalah pencemaran, sekaligus mengurangi biaya pengolahan limbah yang cukup besar.

2.2 Karakteristik Tandan Kosong Kelapa Sawit dan Pupuk Organik Aktif(POA)

2.2.1 Karakteristik Tandan Kosong Kelapa Sawit

Tandan kosong kosong kelapa sawit, adalah materi yang dapat di daur ulang karena diproduksi dengan jumlah yang sangat besar. Rata-rata perkebunan sawit menghasilkan 100 metrik ton dari tandan buah segar setipa hari. Tandan kosong kelapa sawit mengandung banyak bahan selulosa yang mudah di dekomposisi oleh kombinasi proses fisika, kimia dan biologis. Tandan kosong kelapa sawit mengandung 70% cairan dan 30% padatan. Didalam tandan kosong kelapa sawit terdapat holoselulosa 65,5%, lignin 21,2%, abu 3,5% serta ada kandungan alkohol benzene sekitar 1-4% [9].

51

Keunggulan kompos TKKS sebagai kompos meliputi: kandungan kalium yang tinggi, tanpa penambahan starter dan bahan kimia, memperkaya unsur hara yang ada di dalam tanah, dan mampu memperbaiki sifat fisik, kimia, dan biologi tanah. Kompos dari tandan kosong kelapa sawit memiliki sifat-sifat yang menguntungkan antara lain:

1. Memperbaiki struktur tanah berlempung menjadi ringan.

2. Membantu kelarutan unsur-unsur hara yang diperlukan bagi pertumbuhan tanaman.

3. Bersifat homogen dan mengurangi risiko sebagai pembawa hama tanaman.

4. Merupakan kompos yang tidak mudah tercuci oleh air yang meresap dalam tanah.

5. Dapat diaplikasikan pada sembarang musim. [10].

2.2.2 Karakteristik (POA) Dari Effluent Biogas Pengolahan Lanjut Limbah

Cair Kelapa Sawit (LCPKS)

Penggunaan pupuk dengan memanfaatkan jenis mikroorganisme lokal (MOL) menjadi alternatif penunjang kebutuhan unsur hara.Larutan MOL mengandung unsur hara makro, mikro, dan mengandung mikroorganisme yang berpotensi sebagai perombak bahan organik, perangsang pertumbuhan, dan agen pengendali hama dan penyakit tanaman sehingga baik digunakan sebagai dekomposer, pupuk hayati, dan pestisida organik [16].

Methanobacterium dan Methanobacillus yang terdapat dalam effluent

52

Berikut ini adalah tabel 2.1 tentang POA effluent dari pengolahan LCPKS LP3M-Biogas USU yang akan digunakan sebagai bahan tambahan proses pengomposan TKKS :

Tabel 2.1 Data POA effluent biogas dari pengolahan LCPKS LP3M-Biogas USU [9].

Parameter Satuan Kandungan

Nitrogen % 0,14

P2O5 total % 0,05

K2O % 0,07

MgO % 0,1

CaO Mg/l ≤ 0,001

C- Organik % 0,12

pH - 8,09

Ratio C/N - 0,86

2.3 Proses Pengomposan dan Faktor- Faktor yang Mempengaruhi Proses

Pengomposan

2.3.1 Kompos

Kompos adalah hasil penguraian bahan organik berbentuk padat melalui proses biologis dengan bantuan organisme pengurai. Proses penguraian dapat berlangsung secara aerob (dengan udara) maupun anaerob (tanpa bantuan udara). Komposdarilimbah padatorganiksemakin pentingdi seluruh dunia, dalam

kerangkaterpadumanajemen limbah padat dankhususnyapengalihanbiodegradablesdaripenimbunan[10].

53

makro maupun mikronya yang lengkap. Unsur hara makro yang terkandung dalam kompos antara lain N, P, K,Ca, Mg,dan S, sedangkan kandungan unsur mikronya antara lain Fe, Mn, Zn, Cl, Cu, Mo, Na dan B[12]. Dalam proses pengomposan organisme pengurai mengambil sumber makanan dari sampah atau bahan organik yang diolah lalu mengeluarkan sisa metabolisme berupa karbon dioksida (CO), serta panas yang menghasilkan uap air (H2O). Oleh karena itu, kinerja organisme pengurai dapat dipantau dengan pengamatan temperatur (suhu), tekstur, struktur dan perubahan warna serta bau.Peningkatan suhu, tekstur dan struktur tidak lengket dan remah serta warna manjadi gelap mengkilat menandakan adanya kegiatan organisme pengurai yang berjalan dengan baik dan bau menyengat kompos yang semakin hari semakin hilang [12].

2.3.2 Proses Pengomposan

Pengomposan dapat terjadi secara alamiah maupun dengan bantuan manusia. Pengomposan secara alamiah yaitu dengan cara penumpukan sampah di alam, sedangkan pengomposan dengan bantuan manusia yaitu dengan cara menggunakan teknologi modern maupun dengan menggunakan bahan bioaktivator dan menciptakan kondisi ideal sehingga proses pengomposan dapat terjadi secara optimal dan menghasilkan kompos berkualitas tinggi. Untuk dapat membuat kompos dengan kualitas baik, diperlukan pemahaman proses pengomposan yang baik pula. Proses pengomposan secara sederhana dapat dibagi menjadi dua tahap, yaitu tahap aktif dan tahap pematangan. Selama tahap awal proses, oksigen dan senyawa-senyawa yang mudah terdegradasi akan segera dimanfaatkan oleh mikroba mesofilik yang kemudian akan digantikan oleh bakteri termofilik. Suhu tumpukan kompos akan meningkat dengan cepat, kemudian akan

diikuti dengan peningkatan pH kompos. Suhu akan meningkat hingga mencapai 70 oC. Suhu akan tetap tinggi selama fase pematangan.

54

yaitu pembentukan komplek liat humus. Selama proses pengomposan akan terjadi penyusutan volume maupun biomassa bahan. Pengurangan ini dapat mencapai 30-50 % dari bobot awal tergantung kadar air awal[12].

2.3.3 Metode Pengomposan

Metode pengomposanyang umum digunakan seperti :Silo (In-Vessel), windrows, penumpukan aerasi,dan sekelompok metode yang umum dikenal sebagai pengomposan di wadah tertutup. Pengomposan pasif hanya terdiri daripenumpukan bahan baku danmeninggalkan bahan kompos untuk proses pengomposan selama jangka waktu yang panjang. Pengomposan metode windrow adalah pembuatan kompos dengan menumpuk bahan organikatau limbah biodegradable, seperti kotoran hewan dan sisa tanaman, dalam tumpukan berbaris yang panjang, metode windrowmerupakan metode yang paling umum digunakan dalam pengomposan skala pertanian. Pengomposan metode penumpukan aerasi menggunakan bloweruntuk memasok udara ke bahan kompos, blower ini dilengkapi pengontrolan langsungdariproses dan memungkinkan untuk pengomposan tumpukan yang lebih besar. Pengomposan di wadah tertutup merupakan bentuk industri kompos limbah biodegradable yang terjadi dalamreaktor tertutup.Umumnya proses ini menggunakan tangki logam atau bunker beton di mana aliran udara dan suhu dapat dikontrol [18].

2.3.3.1 Proses Pengomposan Silo (In-Vessel)

55

Gambar 2.1 Pengomposan In Vessel Menggunakan Empat Channel [19]

Keuntungan utama dari sistemin-vesseldibandingkan (windrows,tumpukanstatis soda dan lain-lain) adalahpemendekan tahap mesofilik dan termofilik, efisiensi proses yang lebih tinggi, dan penurunan jumlah patogen, sehingga lebih aman dan produk akhir lebih berharga. Selain itu, kebutuhan lahan umumnya lebih sedikit dibandingkan dengan metode lain.Namun, penting untuk dicatat bahwa semua sistemmemerlukan stabilisasi akhir kompos.Kekurangan dari metode in-vessel termasukmodal yang tinggi dan biaya operasional akibat penggunaanperalatan komputer dan tenaga kerja terampil. In-vesselkompos umumnya lebih otomatis dariwindrow atau sistem tumpukan statis, dan dapat menghasilkan topkualitas produk jadi secara konsisten.Alasan umum untuk memilih in-vessel pengomposanatas metode lain meliputi :kontrol bau, keterbatasan ruang di lokasi, proses dan penanganan material kontrol, penerimaan publik yang lebih baik karenaestetika/penampilan dari situs pengomposan, kebutuhan tenaga kerja sedikit dan kualitas produk yang lebih konsisten[20] 2.3.3.2 Metode windrows

56

setinggi 8-10 ft. Dimensi dari tumpukan ini dapat dipengaruhi oleh alat pengaduk komposnya. Pengadukan dilakukan untuk mendapat suplai udara yang berfungsi dalam pengaturan temperatur dan kelembapan. Pengadukan dapat juga menimbulkan timbulnya bau karena kemungkinan terjadinya proses anaerobik paada tumpukan kompos. Pengadukan tidak dilakukan terus-menerus. Setelah 3-4 minggu, kompos tidak perlu diaduk untuk mencapai periode curing. Pada periode ini, residu materi organik akan didekomposisi oleh fungi [10].

2.3.3.3. Metode Penumpukan Aerasi

Dalam proses pengomposan aerobik membutuhkan oksigen secara mutlat karena mikroorganisme yang terlibat dalam proses pengomposan membutuhkan oksigen dan air untuk merombak bahan organik dan mengasimilasikan sejumlah karbon, nitrogen, fospor, belerang dan unsur lainnya untuk sintesis protoplasma sel tubuhnya [21].

2.3.4 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Proses Pengomposan

Untuk menghasilkan produk kompos yang bermutu tinggi, maka dalam proses pengomposan harus juga memperhatikan faktor nutrisi dan faktor lingkungan. Faktor nutrisi mencakup makronutrien, mikronutrien, sedangkan faktor lingkungan dibagi menjadi temperatur dan kadar air, sedangkan faktor lain seperti ukuran partikel, C/N, pencampuran dengan bahan lain, penambahan air, penambahan mikroorganisme, kadar air, pengadukan, temperatur, kontrol patogen, udara, pH, derajat dekomposisi, dan lahan pengomposan harus dikontrol [22].Berikut ini penjelasan dari beberapa faktor yang mempengaruhi proses pengomposan.

2.3.4.1 Nutrisi

57

menyebabkan kompos berkualitas rendah. Tirado (2008) menjelaskan efek menguntungkan dari kompos terhadap pertumbuhan tanaman dikaitkan dengan peningkatan pasokan nutrisi bagi tanaman [17].

2.3.4.2 Rasio C/N

Zat arang atau karbon (C) dan nitrogen (N) ditemukan diseluruh bagian sampah organik. Dalam proses pengomposan, C merupakan sumber energi bagi mikroba sedangkan N berfungsi sebagai sumber makanan dan nutrisi bagi mikroba. Besarnya rasio C/N tergantung pada jenis sampah, namun rasio C/N yang efektif untuk proses pengomposan berkisar antara 30:1 hingga 40:1 [18].Sementara besarnya rasio C/N untuk kematangan kompos yaitu 10-20: 1, [38].

2.3.4.3 Ukuran Partikel

Ukuran partikel bahan kompos berkaitan dengan nutrien misalnya distribusi nutrien yang tergantung pada ukuran partikel sampah. Secara teoritis, laju dekomposisi akan meningkat dengan partikel organik yang semakin kecil [23]. Reduksi ukuran partikel dapat dilakukan dengan pencacahan. Ukuran partikel mempengaruhi drag force antara partikel sampah, internal friction, dan bulk density.

Sebagian besar dari dekomposisi aerobik pengomposan terjadi pada permukaan partikel, karena oksigen bergerak mudah sebagai gas melalui ruang pori tapi jauh lebih lambat melalui bagian cair dan padat dari partikel. Partikel yang lebih kecil mengurangi porositas efektif. Kualitas kompos ynang baik biasnya diperoleh ketika ukuran partikel berkisar dari rata-rata diameter 1/8-2 inci [18].

2.3.4.4 Temperatur

58

Peningkatan temperatur disebabkan oleh reaksi eksoterm dan aktifitas metabolisme mikroorganisme. Pada metode windrow, temperatur akan naik karena pengadukan dan hanya dapat dikontrol secara tidak langsung dengan pengukuran setelah pengadukan. Setelah pengadukan, biasanya temperatur akan turun 5 – 10°C , namun akan kembali naik setelah beberapa jam. Temperatur pada windrow turun 10 – 15 hari setelah oksidasi organik, suhu akan dapat berhenti

naik pada hari ke 9 atau ke 10 sehingga aktifitas mikroorganisme pun menurun [22].

2.3.4.5 pH

Pengontrolan pH sangat penting seperti temperatur dalam mengevaluasi aktifitas mikroorganisme dan kestabilan sampah.pH pengomposan awal sampah organik berkisar antara 5 -7. Pada awal pengomposan, pH akan turun sampai 5 atau kurang dari itu karena organik akan berada pada temperatur ambien dan aktifitas mikroorganisme mesofil akan meningkat dalam menduplikasi diri sehingga produksi asam organik akan meningkat dan pH akan turun. Pada saat termofilik, temperatur akan naik dan terjadi aerobik proses sehingga pH akan naik sampai 8 – 8,5. Setelah kompos matang, pH akan turun menjadi 7 – 8 [22]. Pada pengomposan bahan dengan kandungan lignin yang tinggi dengan lumpur biologis, pH cenderung rendah yakni sekitar 5,1-5,5 [24].

2.3.4.6 Kadar Air

Moisture diperlukan untuk mendukung proses metabolisme mikroba dan merupakan suatu paremeter penting untuk dikendalikan dalam pengomposan [17]. Kelembaban yang optimum berkisar antara 50 – 60%.Kadar air dapat juga ditambahkan dengan penambahan air. Apabila kelembaban kompos kurang dari 40% maka reaksi akan melambat [22].

Pada saat matang, kadar air yang disayaratan oleh SNI 19-7030-2004 adalah kurang dari 50%. Kadar air dalam kompos matang tidak baik apabila terlalu tinggi. Hal ini dikarenakan karena kadar air secara langsung berhubungan dengan nilai water holding capacity, hal ini sesuai dengan pernyataan dari Agricultural Analytical Services Laboratory The Pennsylvania State University

59

2.3.4.7 Penambahan Air, Mikroorganisme, dan Pencampuran Bahan Lain

Dua faktor desain yang menentukan penambahan air, mikroorganisme, dan pencampuran dengan bahan lain yang mengandung C/N yang tinggi adalah kelembaban dan nilai C/N. Untuk dapat mencapai C/N yang optimum, kompos dapat juga dicampurkan dengan bahan-bahan yang mengandung sumber karbon yang tinggi seperti kertas, daun, kotoran hewan, dan lumpur dari instalasi pengoahan air limbah. Pencampuran dengan bahan lain menyebabkan pengontrolan terhadap kelembaban. Penambahan mikroorganisme juga dapat dilakukan untuk menghasilkan dekomposisi yang cepat.

2.3.4.8 Pengadukan

Pengadukan dilakukan untuk menambah atau mengurangi kelembaban pada kompos agar sampai pada kelembaban yang optimum.Pengadukan juga dapat dilakukan untuk meratakan distribusi nutrien untuk mikroorganisme.Pengadukan merupakan faktor yang penting dalam mengontrol kelembaban, kebutuhan udara atau oksigen untuk keadaan aerob. Untuk kompos dengan menggunakan sampah organik membutuhkan 15 hari periode pengomposan dengan kelembaban 50 -60% dan pengadukan lebih baik dilakukan setelah hari ketiga dan dilakukan setelah hari itu sampai mendapatkan pengadukan 4 – 5 kali [22]. pengadukan sangat berpengaruh pada pencapaian suhu yang maksimum dan memperpanjang periode pengambilan oksigen[26].

2.4 Penggunaan Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) Sebagai Kompos

Dengan Penambahan Bahan Organik

60

dan 40 dan pengambilan sampel untuk analisa dilakukan di sembilan titik pada unit windrow. Gambar 2.2 dibawah ini adalah proses pembalikan menggunakan traktor dengan macerator.

Gambar 2.2 Pembalikan Kompos TKKS-POME Menggunakan Traktor Dengan Macerator [2]

Penelitian yang dilakukan oleh Kananam et all., (2011) adalah untuk mengetahui perubahan biokimia pengomposan TKKS dengan lumpur decanter dan kotoran ayam sebagai sumber nitrogen.Pada penelitian ini juga dilakukan penambahan tanah merah yang mengandung Fe, berfungsi untuk acceptor elektron mikroorganisme dalam kondisi anaerobik, dan lumpur decanter yang digunakan berasal dari limbah pabrik kelapa sawit.Untuk kondisi aerobik pada penelitian ini ditambahkan benih mikroorganisme yang terdiri dari jamur (Corynascus sp., Scytalidium sp., Chaetomium sp., dan Scopulariopsis sp) dan bakteri (Bacillus

sp), sedangkan untuk kondisi anaerobik benih mikroorganisme yang ditambahkan mengndung ragi (Saccharomyces sp), bakteri asam laktat (Lactobacillus sp), dan bakteri katabolisme protein (Bacillus sp).

2.5Kematangan Kompos

Agar dapat digunakan sebagai pupuk bagi tanaman, kompos yang digunakan harus benar-benar stabil (matang). Menurut Sahwan (2004) terdapat beberapa parameter yang digunakan sebagai indikator kematangan kompos yang terdapat pada tabel 2.2:

Tabel 2.2. Parameter Kematangan Kompos [26]

Parameter Indikator Suhu mendekati suhu udara ratio C/N ≤ 20

61 2.6 Pemanfaatan Kompos

Pemanfaatan kompos memiliki banyak manfaat yang ditinjau dari beberapa aspek yaitu:

1. Aspek Bagi Tanah Dan Tanaman

a. Memperbaiki produktivitas dan kesuburan tanah

Pemakaian kompos dapat meningkatkan produktivitas tanah baik secara fisik, kimia maupun biologi tanah.Secara fisik, kompos dapat menggemburkan tanah, meningkatkan pengikatan antar partikel dan kapasitas mengikat air sehingga dapat mencegah erosi dan longsor serta dapat mengurangi tercucinya nitrogen terlalut dan memperbaiki daya olah tanah.Sedangkan secara kimia, kompos dapat meningkatkan kapasitas tukar kation (KTK), ketersediaan unsur hara dan ketersediaan asam humat. Asam humat akan membantu meningkatkan proses pelapukan bahan mineral. Secara biologi, kompos merupakan sumber makanan bagi mikroorganisme tanah, sehingga mikroorganismeakan berkembang lebih cepat dan dapat menambah kesuburan tanah.

b. Menyediakan hormon,vitamin dan nutrisi bagi tanaman

Setiap tanaman membutuhkan nutrisi (makanan) untuk kelangsungan hidupnya.Tanah yang baik mempunyai unsur hara yang dapat mencukupi kebutuhan tanaman. Berdasarkan jumlah yang dibutuhkan tanaman, unsure hara yang diperlukan tanaman dibagi menjadi 2 golongan yaitu :

• Unsur hara primer, yaitu unsur hara yang dibutuhkan dalam jumlah banyak seperti Nitrogen (N), Fosfor (P), Kalium (K), Sulfur (S), Kalsium (Ca), Magnesium (Mg)

• Unsur hara mikro yaitu unsur hara yang dibutuhkan dalam jumlah sedikit, seperti Tembaga (Cu), Seng (Zn), Klor (Cl), Boron (B), Mangan (Mn) dan Molibdenum (Mo)

Warna coklat kehitam-hitaman

Bau bau tanah

Struktur hancur

62 c. Memperbaiki struktur tanah

Struktur tanah merupakan gumpalan kecil dari butir-butir tanah. Gumpalan struktur terjadi karena butir-butir debu, pasir dan liat terikat satu sama lain oleh suatu perekat seperti bahan organik dan oksida besi. Tanah tergolong jelek apabila butir-butir tanah tidak melekat satu sama lain atau saling merekat erat. Tanah yang baik adalah tanah yang remah dan granuler yang mempunyai tata udara yang baik sehingga aliran udara dan air dapat masuk dengan baik.Kompos merupakan perekat pada butir-butir tanah dan mampu menjadi penyeimbang tingkat kerekatan tanah.Selain itu, kehadiran kompos pada tanah menjadi daya tarik bagi mikroorganisme untuk melakukan aktivitas pada tanah.Dengan demikian, tanah yang semula keras dan sulit ditembus air maupun udara, kini dapat menjadi gembur akibat aktivitas mikroorganisme.Struktur tanah yang gembur amat baik bagi tanaman.

d. Menambah kemampuan tanah untuk menahan air

Tanah yang bercampur dengan bahan organik seperti kompos mempunyai pori-pori dengan daya rekat yang lebih baik sehingga mampu mengikat serta menahan ketersediaan air di dalam tanah.Kompos dapat menahan erosi secara langsung. Hujan yang turun deras mengenai permukaan tanah akan mengikis tanah sehingga unsur hara terangkut habis oleh air hujan. Dengan adanya kompos, tanah terlapisi secara fisik sehingga tidak mudah terkikis dan akar tanaman terlindungi. Kemampuan tanah untuk menahan air ini (water holding capacity) berhubungan erat dengan besarnya kadar air dalam gundukan kompos.

2. Aspek Ekonomi

a. Menghemat biaya untuk transportasi dan penimbunan limbah b. Mengurangi volume/ukuran limbah

c. Memiliki nilai jual yang lebih tinggi dari pada bahan asalnya

d. Proses pengomposan dapat meningkatkan peran serta masyarakat dalam pengelolaan sampah.

3. Aspek Lingkungan

a. Membantu meringankan beban pengelolaan sampah

63