PEMANFAATAN LIMBAH PEMBAKARAN BATU BARA/FLY ASH SEBAGAI ALTERNATIF PENGGATI PUPUK KIMIA BUATAN

PEMANFAATAN LIMBAH PEMBAKARAN BATU BARA/FLY ASH SEBAGAI ALTERNATIF PENGGATI PUPUK KIMIA BUATAN

Perkembangan dan pertumbuhan bidang pertanian semakin mendesak untuk ditingkatkan seiring peningkatan kebutuhan manusia akan bahan pangan. Namun dilain sisi, lahan pertanian semakin berkurang karena semakin banyak yang dialihfungsikan sebagai lahan pemukiman atau sebagai lahan selain pertanian. Sehingga sebagai salah satu upaya untuk tetap mempertahankan perkembangan dan pertumbuhan pertanian agar tetap menjadi lebih baik, salah satunya dengan meningkatkan produktivitas lahan pertanian yang luasannya semakin hari semakin berkurang.

Usaha peningkatan produktivitas lahan pertanian yang semakin terbatas ini salah satunya dengan penambahan pupuk kimia buatan. Pada awalnya usaha pemberian pupuk kimia buatan mampu meningkatkan kesuburan dan produktivitas lahan pertanian. Namun seiring pertambahan waktu ternyata usaha penambahan pupuk kimia buatan membuat lahan pertanian mencapai titik jenuhnya sehingga juga berakibat menurunkan kesuburan dan produktifitas lahan pertanian. Selain itu pemberian pupuk kimia buatan pada lahan pertanian atau tanaman pertanian juga mempengaruhi kualitas hasil pertanian yang cenderung berpengaruh buruk bagi kesehatan manusia. Sebagaimana digambarkan dalam penilitian yang dilakukan oleh Serpil Savci dari Bozok University, Architectural and Engineering Faculty, Biosystems Engineering Department, 66400,Yozgat,Turkey dengan judul “Investigation of Effect of Chemical Fertilizers  on Environment “ yang dimuat dalam APCBEE Procedia 1 ( 2012 ) 287 – 292; ICESD 2012: 5-7 January 2012, Hong Kong.

Dalam penilitian tersebut disampaikan bahwa pupuk non organic mengandung fosfat, nitrat, ammonium dan kalium serta unsur  – unsur logam berat seperti Hg, Cd, As, Pb, Cu, Ni, dan Cu serta sumber radionuklida seperti ²³⁸U, ²³²Th, and ²¹⁰Po. Sehingga penggunaan pupuk kimia buatan yang akhir – akhir ini semakin meningkat secara eksponensial menyebabkan akumulasi kandungan logam berat dan zat radionuklida dalam tanah. Pada akhirnya kandungan zat – zat tersebut dalam tanah akan terserap oleh tanaman pertanian dan pada akhirnya akan ikut dikonsumsi oleh manusia. Konsumsi logam berat dan zat radionuklida yang melebihi kadar ambang batasnya akan berpengaruh buruk bagi kesehatan manusia diantaranya penyakit kanker, penyakit ginjal, gangguan neorologi, ganguan terhadap system reproduksi, gangguan terhadap system homopoitik, gangguan system saraf, gangguan kerapuhan tulang dan masih banyak lagi lainnya sebagaimana dipaparkan dalam paper “Toksikologi Logam Berat B3 Dan Dampaknya Terhadap Kesehatan" yang ditulis oleh Sudarmaji, J. Mukono dan Corie I.P dari Bagian Kesehatan Lingkungan FKM Universitas Airlangga.

Akumulasi kandungan logam berat dan zat radionuklida dalam tanah pertanian pada akhirnya juga akan bermigrasi pada air dan udara melalui proses pencucian hasil pertanian, irigasi maupun proses penguapan. Apalagi zat nitrat dalam pupuk kimia buatan mampu mencapai bagian tanah yang dalam bahkan hingga pada bagian air bawah tanah. Hal ini karena zat nitrat yang bermuatan negativ akan mampu bereaksi dengan senyawa organik dalam tanah maupun terlibat dalam proses nitrifikasi oleh mikro organism dalam tanah. Sehingga pada akhirnya juga akan mencemari tanah, air dan udara.

Sebagimana juga dalam penilitian oleh Serpil Savci dalam judul yang sama disampaikan pula jika kandungan nitrat dan fosfat akan meningkat dalam air minum dan sungai sebagai efek peningkatan penggunaan pupuk kimia buatan yang banyak mengandung unsur nitrogen dan fosfor. Akumulasi kandungan zat – zat tersebut jika dikonsumsi oleh manusia akan berfungsi sebagai zat karsinogen yangmemicu peningkatan kemungkinan manusia terjangkit penyakit kanker. Dalam penilitian terakhir disampaikan jika peningkatan kandungan nitrat dan fosfat dalam air sungai mampu meningkatkan populasi tanaman air dan tanaman ganggang. Pada akhirnya akan menurunkan kualitas sumber air minum dan air lingkungan. Hal ini karena peningkatan populasi tanaman air dan tanaman ganggang akan meningkatkan proses eutrofikasi yang pada akhirnya akan mengurangi kandungan oksigen terlarut dalam air lingkungan.

Akumulasi zat nitrat, fosfat dan logam berat serta zat radinuklida dalam tanah sebagai akibat pemakaian pupuk kimia buatan yang terus menerus akan menyebabkan kerusakan pada struktur tanah dan tingkat keasaman tanah serta pengapuran tanah. Sebagai efek samping dari ketidakseimbangan kandungan unsur – unsur kimia alami dalam tanah menyebabkan ketidakseimbangan populasi mikroorganisme dan hewan dalam tanah seperti halnya cacing tanah dan tungau serta penurunan produktivitas tanaman pertanian.

Penggunaan pupuk kimia buatan juga berakibat pada polusi udara sebagaimana dijelaskan pada uraian sebelumnya jika zat nitrat dan fosfat bermigrasi ke udara melalui proses penguapan. Sehingga kandungan gas N₂O dalam atmosfer juga meningkat. Peningkatan gas tersebut  pada akhirnya mengakibatkan efek rumah kaca yang berakibat pada peningkatan suhu udara bumi serta penyebab hujan asam. Kedua efek tersebut memberikan kontribusi yang sama buruknya bagi kesehatan manusia.

Sehingga setelah kita mengetahui efek buruk penggunaan pupuk kimia buatan bagi manusia dan lingkungan, penting bagi kita untuk mencari pupuk alternative guna usaha peningkatan produktivitas pertanian.

Akhir dekade ini, mulai terpikirkan oleh para peneliti untuk memanfaatkan limbah seperti halnya fly ash sebagai bahan pengganti pupuk kimia buatan dalam dunia pertanian. Hal ini mengingat akan kandungan mineral yang tinggi dalam fly ash. Selain itu pemanfaatan fly ash sebagai alternatif pengganti pupuk kimia buatan dapat mengurangi efek negatif penggunaan pupuk kimia buatan seperti halnya efek pengapuran yang apad akhirnya mampu mengurangi pelepasan gas CO₂ ke udara. Sehingga secara tidak langsung, pemanfaatan fly ash sebagai alternatif pengganti pupuk kimia buatan akan mampu mengurangi pemanasan global akibat efek rumah kaca (green house effect).

Kita telah ketahui bersama jika fly ash merupakan hasil akhir dari sis pembakaran batu bara baik dari jenis bitumen maupun subbitumin yang merupakan partikel debu ringan yang terbawa terbang bersama gas buang dalam debu elektro-statis atau pemisah siklon yang kemudian dikumpulkan dengan metode scrubbing basah (bentuk bubur) atau kering. Pemanfaatan fly ash telah banyak diteliti diantaranya digunakan sebagai bahan pembuatan geopolimer guna bahan semen alternative pembuatan beton dan pemanfaatan fly ash sebagai bahan tambahan (filler) dalam banyak bahan polimer sebagai modifikasi terhadap sifat fisik dan sifat kimia dari polimer itu sendiri.

Fly ash diklasifikasikan dalam dua kelas menurut kandungan unsur kimia dalam fly ash yakni kelas F dan kelas C.Fly ash kelas C memiliki kandungan alkali dan sulfat yang lebih tinggi dibandingkan fly ash kelas F. Perbedaan kandungan unsur kimia penyusun fly ash ini didasarkan pada perbedaan jenis batu bara yang dibakar, antrasit, bitumen, subbitumin atau lignit misalnya. Contoh kandungan kimia fly ash sebagai mana tercantum dalam review “Progress in Natural Science 19 (2009) 1173–1186 dengan judul Potential fly-ash utilization in agriculture: A global review” yang ditulis oleh Manisha Basua^a,b, Manish Pande^b , P.B.S. Bhadoria^b, S.C. Mahapatra ^c dari ^a Agriculture & Food Services, SGS India Pvt. Ltd., Gurgaon, Haryana 122015, India; ^b Department of Agricultural and Food Engineering, Indian Institute of Technology, Kharagpur, West Bengal 721302, India; ^cRural Development Centre, Indian Institute of Technology, Kharagpur, West Bengal 721302, India. adalah 

            Dalam review tersebut disebutkan bahwa pemanfaatan fly ash sebagai pupuk alternativ pengganti pupuk kimia buatan buatan dilakukan dengan mencampurkan langsung dengan tanah yang akan dipersiapkan untuk lahan pertanian. Secara umum, tanah yang telah dicampur dengan fly ash memiliki densitas yang lebih ringan dan kepadatan yang lebih kecil dan sifat konduktivitas hidroliknya lebih rendah serta lebih banyak kandungan airnya dibandingkan tanah yang masih belum dicampur bahan lain sehingga properties tanah yang telah dicampur dengan fly ash akan lebih tampak seperti lumpur dibandingkan dengan tanah yang belum dicampur dengan bahan lain.

            Penambahan fly ash pada tanah pertanian mampu meningkatkan mikroporositas tana dan meningkatkan kemampuan tanah untuk mengikat air. Sehingga dengan kondisi tersebut para petani mampu menghemat penggunaan air untuk irigasi lahan pertanian. Sehingga secara tidak langsung dengan kapasitas air yang sama maka dapat mengairi luasan lahan pertanian yang lebih banyak. Perubahan sifat tanah pertanian yang telah dicampur dengan fly ash ini akan sangat cocok untuk diterapkan pada lahan pertanian tadah hujan.

            Penurunan tingkat kepadatan tanah yang telah dicampur dengan fly ash mengakibatkan tanah pertanian menjadi lebih gembur. Sehingga selain memudahkan proses penyerapan air juga memudahkan bagi akar tanaman pertanian untuk menembus lapisan tanah.

            Kandungan garam hidroksida dan garam karbonat dalam fly ash menyebabkan fly ash mampu bertindak sebagai buffer pH pada tanah pertanian. Sehingga fly ash dapat bertindak sebagai agen potensial untuk meremediasi dan mengembalikan kesuburan tanah pertanian.

            Keuntungan lainnya penerapan fly ash bagi tanah pertanian, mampu membantu pertumbuhan bakteri tanah dan mikroorganisme tanah yang bermanfaat bagi tanaman pertanian. Seperti halnya Pseodomunas striata dan bakteri Rhizobium sp. pelarut fosfor sehingga mampu meningkatkan hasil panen kacang,selain itu fly ash juga mendorong pertumbuhan jamurmikoriza arbuskular dan bakteri gram negativ serta 1 strain bakteridari zona rizosfer dari Typha latifolia yang mampu mengimmobilisasi kandungan logam berat beracun pada fly ash seperti Cu, Zn, Pb,Cd dan Mn. Sehingga bakteri – bakteri tersebut mampu melakukan fitoekstraksi logam – logam berat agar tidak terserap oleh tanaman pertanian serta mampu mencegah proses pelepasan logam berat dalam media air saat pelaksanaan proses pencucian tanaman pertanian.

            Kandungan unsure kimia fly ash yang berupa Ca , Fe , Mg , dan K merupakan nutrisi yang dibutuhkan untuk pertumbuhan tanaman. Untuk unsur – unsur seperti B , Se, dan Mo dalam fly ash dapat bereaksi dengan zat – zat asam dalam tanah sehingga menghasilkan zat – zat dengan kandungan B, Se, dan Mo yang lebih bermanfaat bagi tanaman.

            Namun penggunaan fly ash sebagai alternativ pengganti pupuk kimia buatan tetap tidak boleh berlebihan. Masih perlu adanya penelitian lebih lanjut untuk menentukan kapasitas fly ash optimum bagi produktivitas hasil pertanian yang tinggi dan aman bagi kesehatan manusia dan lingkungan.