A8.1
Identifikasi Jumlah Nitrogen(N) dalam Biochar terhadap
Hasil Substitusi Amonium Nitrat(NH4NO3) dan Waktu Perendaman
dari Limbah Pertanian
Fermina Rosiana Bola1, Selfiana Deti Bay2
1,2
Universitas Tribhuwana Tunggadewi Malang email : selfianadetibay@yahoo.co.id
Diterima Agustus 2018, direvisi Agustus 2018, diterbitkan September 2018
Abstract
Biomass waste is a waste that is commonly found in the community that has not been maximally utilized. Biomass waste can be used to make biochar. The raw materials used for making biochar are coconut shells, rice straw, and chicken manure. This raw material is found in many communities. Biochar is a carbon-rich solid material resulting from the conversion of organic waste or agricultural biomass waste through incomplete combustion using a pyrolysis process. The pyrolysis process is a thermochemical decomposition of
organic matter through a heating process without or little oxygen. There are 3 types of
pyrolysis processes that are often used, but in this study the slow pyrolysis with a temperature of 300-500 ⁰C and the time used 2-4 hours. At the time of the pyrolysis process there is evaporation so that the nitrogen content of the raw material decreases. Nitrogen is a very important element for repairing damaged soil structures due to excessive use of inorganic fertilizers. The low content of N elements in the soil can inhibit plant growth and damage the nutrients contained in the soil, so ammonium nitrate is added which aims to enrich nitrogen. Ammonium nitrate concentration used was 5%, 15%, and 25% with 1.2, and 3 weeks soaking time. The difference in concentration and soaking time aims to see or compare the quality of the biochar produced. To determine the nitrogen content in biochar, it was analyzed using the Kjeldahl method.
Keywords : biomass waste, biochar, pyrolysis process, N elements, ammonium nitrate concentration
1. Pendahuluan
Dalam penelitian ini bahan baku yang akan digunakan untuk pembuatan pupuk biochar antara lain, tempurung kelapa, jerami padi dan kotoran ayam. Bahan tersebut mudah didapat dan juga memiliki unsur hara yang tinggi, sehingga dapat digunakan untuk memperbaiki kondisi fisik tanah yang rusak.Berdasarkan kandungan yang terdapat dalam bahan baku tersebut dapat dimanfaatkan untuk pembuatan biochar. Biochar adalah hasil pirolisis yang berbentuk padat yang kaya akan karbon yang berasal dari biomassa seperti
A8.2
kayu maupun sisa hasil pengolahan tanaman yang dipanaskan, dalam wadah dengan sedikit atau tanpa udara [1].
Pirolisis adalah proses konversi termal dimana material diperlakukan dalam kondisi atmosfir inert tanpa adanya udara atau oksigen [2]. Pada saat proses pirolisis terjadi penguapan sehingga sebagain kadar Nitrogen hilang oleh karena itu dilakukan penembahan Amonium nitrat(NH4NO3) dengan konsentasi 5 %, 15%, dan 25 % dengan lama
perendaman 1, 2, dan 3 minggu. Dalam penelitian hidayati dan martika(2017) mengatakan bahwa semakin lama waktu perendamandan besarnya konsentrasi sangat berpengaruh untuk proses penyerapan nitrogen dalam biochar dan dapat disimpulk bahwa semakin lama perendama dan semakin tinggi konsentrasi maka kadar Nitrogen dalam biochar semaki bagus kualitasnya [3].
2. Materi dan Metode
Konsentrasi amonium nitrat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut :
% =
...(1)
M1V1 = M2V2...(2)
Dimana :
% = Konsentrasi larutan (%) M1 = Molalitas Larutan awal (%)
V1 = Volume Larutan Awal (ml)
M2 = Molalitas Larutan akhir (%)
V2 = Volume Larutan Awal(ml)
Metode Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Bio-Energi Program Studi Teknik Kimia Universitas Tribhuwana Tunggadewi Malang. Penelitian yang berjudul identifikasi jumlah nitrogen (N) dalam biochar terhadap hasil substitusi amonium nitrat (NH4NO3) dan waktu
perendaman dari limbah pertanian menggunakan alat utama reaktor dengan proses pirolisis dan suhu yang digunakan 350-500⁰C selama 4 jam, dilanjutkan dengan metode eksperimen laboratorium Teknik Kimia Universitas Tribhuwana Tunggadewi, untuk substitusi atau penambahan amonium nitrat. Sedangkan untuk penentuan kadar nitrogen menggunakan metode Kjeldahl dilakukan di laboratoriun Politeknik Negeri Malang.
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah reaktor pirolisis sedangkan bahan yang digunakan adalah tempurung kelapa, jerami padi, dan pupuk kandang (kotoran ayam) sedangkan bahan untuk memperkaya Nitrogen adalah Amonium Nitrat (NH4NO3). Bahan
A8.3
pirolisis sebanyak 25 kg untuk masing-masing bahan baku.setelah itu dilakukan proses pirolisis(pembakaran)selama 2-4 jam dengan suhu 300-500⁰C.
Hasilnya berupa biochar akan dikeluarkan dan didinginkan. Selanjutnya biochar ditumbuk dan diayak sampai ukuran partikel mencapai 35 mesh. Kemudian direndam menggunakan amonium nitrat, dengan metode eksperimen laboratorium dengan konsentrasi 5%, 15%, dan 25% sebanyak 50 cc selama 1, 2, dan 3 minggu. Tujuan dari penambahan amonium nitrat pada biochar ( tempurung kelapa, jerami padi, dan pupuk kandang dari kotoran ayam ) adalah untuk memperkaya nitrogen dalam biochar itu sendiri. Kemudian biochar yang sudah ditambahkan amonium nitrat dikeringkan di bawah sinar matahari atau menggunakan oven untuk menurunkan kadar air hingga mencapai 10-15%. Hasilnya kemudian di analisis menggunakan metode Kjeldhl untuk mengetahui kadar nitrogen.
Gambar 1. Rangkaian Alat Pirolisis 3. Hasil dan Pembahasan
Biochar dar kotoran ayam tanpa amonium nitrat(NH4NO3) = 1,45 %
Tabel 1. Hasil analisa kadar nitrogen pada kotoran ayam
No Lama perendaman Konsentrasi
1. 1 minggu 5 % 15% 25 % 2,27 3,09 3,94 2. 2 minggu 3,49 1,96 3,53 3. 3 minggu 1,93 2,91 5,41 1 2 3 4 5 6 7 Keterangan alat : 1. Reaktor Pyrolisis 2. Cyclone Separator 3. Condenser 4. Filter Gas 5. Penampung Tar 6. Penampung Asap Cair 7. Tempat pengeluaran Biochar
A8.4
Dari tabel 1 dapat dilihat bahwa hasil analisa kadar nitrogen pada biochar dari kotoran ayam tidak signifikan. Hal ini di pengaruhi oleh beberapa faktor seperti dalam persiapan bahan baku, proses prolisis dan perendaman.namun dapat disimpulkan bahwa hasil analisa kadar Nitrogen paling tinggi terdapat pada konsentrasi 25 % dam lama perendaman 3 minggu dibandingkan dengan konsentrasi 5% dan 15% dengan lama perendaman 1 dan 2 minggu. Biochar dari jerami padi tanpa amonium nitrat (NH4NO3) =
0,49 %.
Tabel 2. Hasil analisa kadar nitrogen pada jerami padi
No Lama perendaman Konsentrasi
1. 1 minggu 5 % 15% 25 %
2,75 1,85 2,48
2. 2 minggu 1,08 2,61 3,11
3. 3 minggu 1,06 2,65 3,89
Berdasarkan tabel 2 analisa kadar Nitrogen(N) pada biochar dari jerami padi menggunakan metode kjedahl menunjukan bahwa kadar Nitrogen terbesar dapat dilihat pada perendaman dengan konsentrasi amonium nitrat 25 % dalam waktu 3 minggu , jika dibandingkan dengan perendaman dengan amonim nitrat 5 % dan 15% selama 1 dan 2 minggu. Dengan hasil di atas dapat di simpulkan bahwa lamanya waktu perendaman dan besarnya konsentrasi amonium nitrat sangat berpengaruh. Maka dengan demikian semakin lama perendaman dan semakin besar konsentrasi amonium nitrat yang diberi maka semakin banyak kadar Nitrogen(N) yang akan terserap dalam biochar, dan akan semakin bagus kualitas biocharnya. Biochar dari tempurung kelapa tanpa amonium nitrat (NH4NO3) = 0,22
%
Tabel 3. Hasil analisa kadar nitrogen pada tempurung kelapa
No Lama perendaman Konsentrasi
1. 1 minggu 5 % 15% 25 % 1,01 1,63 2,41 2. 2 minggu 3,18 2,62 1,21 3. 3 minggu 1,43 2,88 6,16
Dari tabel 3 dapat dilihat bahwa hasil analisa kadar nitrogen pada biochar dari tempurung kelapa tidak signifikan. Hal ini di pengaruhi oleh beberapa faktor seperti dalam persiapan bahan baku, proses prolisis dan perendaman.Namun dapat disimpulkan bahwa hasil analisa kadar Nitrogen paling tinggi terdapat pada konsentrasi 25 % dam lama perendaman 3 minggu dibandingkan dengan konsentrasi 5% dan 15% dengan lama perendaman 1 dan 2 minggu.
A8.5
4. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa lama waktu perendaman dan konsentrasi sangat berpengaruh dalam penentuan kadar nitrogen Dengan ditunjukkan bahwa hasil analisa kadar Nitrogen paling tinggi terdapat pada konsentrasi 25 % dam lama perendaman 3 minggu dibandingkan dengan konsentrasi 5% dan 15% dengan lama perendaman 1 dan 2 minggu. Perbandingan antara penambahan amonium nitrat (NH4NO3)
pada biochar dengan biochar yang tidak ada penambahan NH4NO3 kadar N nya lebih
rendah dibandingkan dengan penambahan NH4NO3.dengan demikian dapat di simpulkan
bahwa dari ke tiga bahan baku di atas terdapat kadar nitrogen (N) paling tinggi adalah pada biochar dari tempurung kelapa.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Mawardiana et al., 2013, Pengaruh Residu Biochar Dan Pemupukan NPK Terhadap
Sifat Kimia Tanah Dan Pertumbuhan Serta Hasil Tanaman Padi Musim Tanam Ketiga, Jurnal Konservasi Sumber Daya Lahan, Volume.1 No. 1,halaman 16-23
Fakultas Pertanian Universitas Syiah Kuala
[2] Maulina S, dan Feni S.P, Pengaruh Suhu, Waktu, Dan Kadar Air Bahan Baku
Terhadap Pirolisis Serbuk Pelepah Kelapa Sawit, Jurnal Teknik Kimia USU, Vol. 6,
No. 2, halaman 35-40, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
[3] Hidayati dan Martika 2013, laporan penelitian: pengkayaan biochar tongkol jagung,
sekam padi, pupuk kandang kotoran ayam dengan penambahan amonium
