c BAB 1 BIOSOLID

 

BAB 1

BIOSOLID

1.1.        PENDAHULUAN

BIOSOLID merupakan limbah padat yang bersumber dari pengolahan air limbah industri dan limbah rumah tangga secara aerob maupun anaerob. Biosolid ini menjadi permasalahan bagi industri-industri mengingat jumlah biosolid yang dihasilkan cukup besar kurang lebih mencapai 30-40 ton per hari tergantung industri. Pengelolaan yang dilakukan saat ini hanya dipergunakan sebagai tanah urug (land fill) dan dikirim ke Cilengsi untuk dilakukan pengolahan lebih lanjut. Pengelolaan ini membutuhkan biaya yang cukup besar dan tidak memberi nilai ekonomi pada biosolid tersebut.

Berdasarkan kajian literatur dan analisis laboratorium diketahui biosolid mengandung berbagai unsur hara yang dibutuhkan tanaman seperti : Nitrogen (N) : 2-3%, Phosphor (P2O5) : 2-4%, Kalium (K2O) : 0,5-1%  dan Sulfur (S) : 0,2-0,4% serta Bahan organik : 26-30%. Disamping mengandung unsur hara, biosolid dari limbah industri dapat mengandung bakteri pathogen dan logam-logam berat. Kualitas biosolid yang dihasilkan setiap jenis industri berbeda-beda tergantung jenis industri dan teknologi pengolahan air limbahnya.

Memperhatikan kualitas biosolid yang terdapat pada setiap industri, biosolid ini dapat dimanfaatkan sebagai pupuk, media tanam (karbon atau biochar) yang berfungsi untuk perbaikan kualitas lahan pertanian dan untuk reklamasi lahan pertanian. Dalam rangka pendayagunaan biosolid untuk menunjang kegiatan pertanian perlu dilakukan pengkajian terlebih dahulu mengenai jenis dan konsentrasi bakteri pathogen dan logam-logam berat yang terkandung dalam biosolid. Salah satu pengkajian yang diusulkan dalam penelitian ini adalah KAJIAN PROSES PENGOLAHAN DAN KINERJA “BIOSOLID” PADA LAHAN PERTANIAN

Proses pengolahan biosolid dimaksudkan untuk menurunkan kandungan bakteri pathogen dan logam-logam berat yang terkandung dalam biosolid serta pengolahan biosolid menjadi karbon atau biochar.  Produk hasil pengolahan biosolid selanjutnya diaplikasikan pada lahan pertanian  untuk mengkaji kinerja biosolid dan karbon pada lahan pertanian. Pengkajian dalam penelitian ini meliputi : Identifikasi kuantitas dan kualitas (fisik, kimia dan biologi) limbah padat biosolid pada berbagai jenis industri, proses pengolahan : Ekstraksi asam-basa dan Karbonisasi serta  kinerja biosolid dan karbon (biochar) pada lahan pertanian.

Penelitian dilaksanakan dalam 3 (tiga) tahun yaitu tahun pertama mengkaji kuantitas dan kualitas (fisik, kimia dan biologi) biosolid dari berbagai jenis industri, dan proses proses pengolahan biosolid dengan Ekstraksi Asam-Basa, tahun kedua Proses Karbonisasi Biosolid dan tahun ketiga mengkaji kinerja biosolid dan karbon pada lahan pertanian

Hasil yang ditargetkan dalam penelitian ini adalah data kuantitas kualitas biosolid untuk jenis industri tertentu, proses pengolahan biosolid terbaik, rekomendasi kelayakan aplikasi biosolid pada lahan pertanian, publikasi ilmiah, bahan ajar pada mata kuliah proses pemisahan, pengelolaan limbah cair, padat dan gas, dan buku tentang pengolahan dan pemanfaatan biosolid.

1.2.        LATAR BELAKANG

Pemerintah Indonesia telah lama menetapkan kebijakan tentang Industri Berwawsan Lingkungan dimana setiap industri diharapkan tidak memberikan dampak negatif pada lingkungan. Kebijakan ini telah diikuti oleh berbagai industri dengan membangun Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL). Pengoperasian Instalasi Pengolahan Air Limbah khususnya proses biologi baik biologi aerob maupun anaerob akan menghasilkan produk samping yang disebut dengan “BIOSOLID”.

Biosolid menjadi permasalahan yang cukup serius bagi industri bahkan dapat menghentikan proses produksi jika tidak dilakukan pengelolaan secara baik. Pengelolaan biosolid saat ini hanya ditampung pada lahan kosong,  pengelolaan ini membutuhkan biaya yang cukup besar meliputi biaya pengadaan lahan dan transportasi serta tidak mimiliki nilai ekonomi

Berdasarkan kajian literatur dan analisis laboratorium diketahui biosolid mengandung unsur hara seperti : Nitrogen (N) : 2-3%, Phosphor (P2O5) : 2-4%, Kalium (K2O) : 0,5-1%  dan Sulfur (S) : 0,2-0,4% serta Bahan organik : 26-30%. Biosolid juga dapat mengandung bakteri pathogen dan logam-logam berat. Kandungan bakteri pathogen dan logam-logam berat perlu mendapatkan perhatian dalam pengolahan biosolid untuk menghasilkan suatu produk yang bermanfaat dan bernilai ekonomi. Memperhatikan permasalahan yang dihadapi industri, yaitu  biaya pengelolaan biosolid yang besar dan belum memiliki nilai ekonomi maka diperlukan pengkajian tentang pemanfaatan biosolid ini menjadi suatu produk yang berguna dan mempunyai nilai ekonomi. Salah satu pengkajian yang diusulkan dalam penelitian ini adalah “KAJIAN PROSES PENGOLAHAN DAN KINERJA BIOSOLID PADA LAHAN PERTANIAN”

1.3. ROADMAP PENELITIAN

            Penelitian dilaksanakan selama 3 (tiga) tahun, roadmap kegiatan penelitian seperti tercantum dalam tabel berikut :

Tabel 1.1. Roadmap kegiatan penelitian

Kegiatan Penelitian

Waktu Penelitian

Strategi Pencapaian Target

Output Kegiatan

Identifikasi kuantitas dan kualitas (fisik, kimia dan biologi) biosolid dari berbagai industriPengolahan biosolid dengan proses ekstraksi asam-basa

1 Tahun

Penelitian lapangan dan laboratorium :  Survey ke beberapa industri dan pengolahan biosolid dengan proses ekstraksi asam : H3PO4 , dan basa : KOH 1. Produksi biosolid per hari2. Konsentrasi : N, P, K, Ca, Mg, S dan Organik Karbon (C) ;  Jenis dan Konsentrasi Bakteri pathogen dan logam berat3. Kualitas produk biosolid terbaik dengan proses ekstraksi asam dan basa4. Publikasi Ilmiah
Pengolahan biosolid dengan proses Karbonisasi

1 Tahun

Penelitian laboratorium : Proses pengolahan biosolid dengan proses Karbonisasi. 1. Kualitas produk KARBON terbaik dengan proses Karbonisasi2. Publikasi ilmiah
kinerja biosolid dan Karbon pada lahan pertanian

1 Tahun

Penelitian lapangan aplikasi biosolid pada lahan pertanian dengan jenis tanaman  : jagung 1. Dosis biosolid dan karbon perluasan lahan2. Kualitas fisik, kimia dan biologi lahan pertanian3. Kuantitas produksi tanaman4. Rekomendasi aplikasi biosolid pada lahan pertanian5. Publikais Ilmiah

            Penelitian kajian proses pengolahan dan kinerja “biosolid” pada lahan pertanian bertujuan :

  1. Mengatasi permasalahan limbah biosolid di Indonesia
  2. Meningkatkan daya guna dan nilai ekonomi biosolid
  3. Menghasilkan proses dan teknologi pengolahan biosolid
  4. Rekomendasi aplikasi biosolid pada lahan pertanian

SISTEMATIKA

            Sistematika penelitian kajian proses pengolahan dan kinerja “Biosolid” pada lahan pertanian meliputi :

Survey,  kegiatan kunjungan ke beberapa industri untuk memperoleh data kuantitas dan kualitas biosolid di beberapa industri

Penelitian laboratorium, kegiatan penelitian laboratorium meliputi analisis kualitas biosolid, proses pengolahan biosolid dengan proses ekstraksi asam-basa dan proses karbonisasi dan analisis kualitas produk biosolid

Penelitian lapangan, kegiatan penelitian lapangan meliputi aplikasi biosolid dan karbon pada lahan pertanian

Rekomendasi, rekomendasi ini menentukan kelayakan proses pengolahan dan aplikasi biosolid pada lahan pertanian

 PENERAPAN HASIL KEGIATAN

            Hasil penelitian dapat diterapkan pada :

  1. Industri

Hasil penelitian berupa proses dan teknologi pengolahan biosolid dapat diaplikasi pada industri yang memiliki biosolid atau membangun industri baru pengolahan biosolid dengan mengelola biosolid dari beberapa industri

  1. Masyarakat

Hasil penelitian berupa rekomendasi aplikasi biosolid dan karbon (biochar) pada lahan pertanian  dapat diaplikasikan oleh masyarakat petani untuk menunjang kegiatan pertanian dan memperbaiki sifat fisik, kimia dan biologi lahan pertanian.

 

1.3.        Kebaharuan Penelitian

Biosolid merupakan produk samping (limbah padat) dari pengoperasian Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) khususnya yang melibatkan proses biologi baik aerob maupun anaerob. Berdasarkan studi literatur dan kajian awal analisis laboratorium diketahui biosolid mengandung unsur-unsur makro dan mikro pupuk seperti ion Nitrogen (N) : 2-3%, Phosphor (P2O5) : 2-4%, Kalium (K2O) : 0,5-1%  dan Sulfur (S) : 0,2-0,4% serta Bahan organik : 26-30%. Disamping mengandung unsur makro dan mikro pupuk, biosolid dapat mengandung bakteri pathogen : total coliforms, fecal coliforms, shigella sp ; salmonella sp, escherichia coli dan logam-logam berat : Arsenic (As), Cadmium (Cd), Chromium (Cr), Copper (Cu), Lead (Pb), Mercury (Hg), Nickel (Ni), Selenium (Se) dan Zinc (Zn). Konsentrasi unsur makro dan mikro pupuk, bakteri pathogen dan logam berat pada biosolid berbeda-beda tergantung pada jenis air limbah dan teknologi pengolahannya.

Kandungan bakteri pathogen dan logam-logam berat pada biosolid merupakan permasalahan dalam pemanfaatan biosolid tersebut khususnya pada aplikasinya untuk lahan pertanian hal ini dapat mengakibatkan pencemaran produk hasil pertanian. Mengacu pada kandungan bakteri pathogen dan logam-logam berat tersebut, maka diperlukan pengkajian tentang kualitas biosolid dari beberapa jenis industri.  Pengolahan bakteri pathogen dan logam-logam berat dalam biosolid ini bertujuan agar produk-produk hasil pertanian aman untuk dikonsumsi.

Di Indonesia penelitian tentang pengolahan  biosolid menjadi suatu produk yang memiliki nilai ekonomi maupun aplikasinya pada lahan pertanian masih sedikit, sedangkan dibeberapa negara seperti Amerika, Australia, Kanada, China  dan negara lainnya telah mengaplikasikan biosolid ini sebagai media yang sangat bermanfaat  untuk perbaikan kualitas lahan pertanian, reklamasi lahan pertanian maupun lahan bekas penambangan serta produksi pupuk dengan proses pengeringan dan composting.

Kebaharuan penelitian ini terletak pada pengolahan biosolid dengan proses ekstraksi asam-basa yang dipergunakan untuk mematikan aktifitas bakteri pathogen dan mengekstraksi logam berat. Pemakaian pelarut asam seperti H3PO4 atau HNO3 disamping dapat mematikan bakteri pathogen juga mengekstraski logam berat serta meningkatkan unsur hara dengan masuknya (adsorpsi) ion PO4 dan NO3 kadalam biosolid, dengan meningkatnya unsur hara maka produk yang dihasilkan layak untuk diaplikasikan pada lahan pertanian. Sedangkan pemakaian pelarut basa seperti KOH atau NaOH difungsikan untuk proses netralisasi,  mematikan bakteri pathogen dan meningkatkan unsur hara dalam produk.

Kualitas produk biosolid hasil proses EKSTRAKSI ASAM-BASA mengacu   pada standar kualitas yang dikeluarkan oleh Amerika melalui  EPA (Environmental Protection Agency).  Standar kualitas biosolid yang dapat diaplikasikan pada sektor pertanian menurut EPA seperti tercantum dalam tabel 1.2 dan tabel 1.3, sedangkan berdasarkan standar produk pupuk organik (SNI) seperti tercantum dalam tabel 1.4. Pemenuhan terhadap standar kualitas biosolid yang dapat diaplikasikan pada lahan pertanian dimaksudkan untuk menghindari terjadinya pencemaran lingkungan (air, tanah dan udara) dan pencemaran pada produk-produk hasil pertanian.

Tabel 1.2. Standar Jenis dan Konsentrasi Logam-logam Berat dalam Biosolid

No

Jenis Logam Berat

Konsentrasi (mg/Kg)

No

Jenis Logam Berat

Konsentrasi (mg/Kg)

1

Arsenic (As)

41

6

Mercury (Hg)

17

2

Cadmium (Cd)

39

7

Nickel (Ni)

420

3

Chromium (Cr)

1200

8

Selenium (Se)

36

4

Copper (CU)

1500

9

Zinc (Zn)

2800

5

Lead (Pb)

300

Tabel 1.3. Standar Jenis dan Konsentrasi Bakteri Pathogen dalam Biosolid

No

Jenis Bakteri Pathogen

Konsentrasi

1 Total coliforms

0

2 fecal coliforms

0

3 shigella sp

0

4 salmonella sp

0

5 escherichia coli

0

Tabel 1.4. Standar Kualitas Pupuk Organik Padat (SNI)

No

Parameter

Kandungan

Pupuk Organik Padat

Pupuk Organik Cair

1 C-Organik (%)

Min 15

≥ 6

2 C/N ratio

12 – 25

—-

3 Bahan ikutan (kerikil, beling, plastik) (%)

≤ 2

—-

4 Kadar air (%)

Maks 35

—-

5 Kadar logam berat :As (ppm)Hg (ppm)Pb (ppm)Cd (ppm)

≤ 10

≤ 1

≤ 50

≤ 10

≤ 10

≤ 1

≤ 50

≤ 10

6 pH

≥ 4 – ≤ 8

≥ 4 – ≤ 8

7 Kadar total :(N + P2O5 + K2O) (%)

Dicantumkan

Dicantumkan

8 Kadar unsur mikro

Dicantumkan

Dicantumkan

9 Kadar Zn, Cu, Mn, Co, Fe

Dicantumkan

Dicantumkan

10 Mikroba pathogen :E-ColiSalmonella (sel/ml)

Dicantumkan

Dicantumkan

Pada proses karbonisasi biosolid dihasilkan produk “KARBON” atau dengan istilah “BIOCHAR” yaitu produk dengan kandungan karbon yang tinggi yaitu > 90 %. Proses karbonsasi biosolid dilakukan dalam sebuah bejana tertutup pada temperatur operasi dibawah 800oC dan waktu karbonisasi tertentu. Produk karbon atau biochar ini disamping mengandung karbon yang tinggi juga mengandung berbagai unsur hara yang dibutuhkan oleh tanaman seperti : Nitrogen (N), Phosphor (P), Kalium (K), Magnesium (Mg), Kalsium (Ca) dan Daya Serap Air yang tinggi. Produk karbon atau biochar ini dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar padat dan perbaikan kualitas tanah karena karbon ini mempunyai nilai kalor, pori-pori yang dapat menyerap unsur hara dan penyimpanan unsur hara atau menahan air, media pertumbuhan bakteri, mengandung unsur hara sehingga dapat mengurangi pemakaian pupuk.

Kualitas produk karbon atau biochar dengan bahan baku lain seperti tercantum dalam tabel 1.5, tabel 1.6 dan tabel 1.7 berikut :

Tabel 1.5. Komposisi kimia karbon limbah pertanian:

Jenis Bahan

Abu

Ca

Fe

Mg

K

P

%

mg/kg

Bagasse

2,9

1500

130

6300

2700

280

Coconut shell

0,7

1500

120

390

2000

90

Rice Straw

19,8

4800

200

6300

5400

750

Saw dust

0,44

170.000

29.000

27.000

Waste wood

8,8

130.000

10.000

19.000

Tabel 1.6. Komposisi kimia karbon limbah pertanian

Jenis Bahan

H/C

O/C

C/N

H/O

OC

mg/gram

Wood biochar

0,07

105

540

Coconut shell biochar

0,605

0,165

73,8

0,2

693

Rice Straw biochar

0,726

0,2325

37,3

0,2

493

Bagasse biochar

0,605

0,165

40,3

0,2

714

 

 Tabel 1.7. Kualitas fisik karbon :

Parameter

Surface Area

(m2/g)

Volume

(m3/g)

Micropores

750 – 1360

0,2 – 0,5

Macropores

51 – 138

0,6 – 1,0

Densitas

2,0 – 2,1 gram/cm3

 

Berdasarkan data-data yang tercantum dalam tabel 1.5, tabel 1.6, dan tabel 1.7 dapat diketahui bahwa kualitas karbon yang dihasilkan dipengaruhi oleh bahan baku limbah pertanian yang dipergunakan.

Penelitian produksi karbon dari biosolid masih terbatas di Indonesia sedangkan kebutuhan unsur karbon bagi pertanian cukup besar, sehingga produk karbon ini menjadi salah satu pertimbangan untuk dikembangkan sebagai industri.

 

 

 

 

 

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: