BAB I PENDAHULUAN PENDAHULUAN I.1 Latar

BAB I PENDAHULUAN
PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Tanaman membutuhkan unsur-unsur essensial dari dalam tanah. Unsurunsur tersebut terbagi atas dua jenis, yaitu unsur makro dan unsur mikro. Unsur
makro adalah unsur yang dibutuhkan oleh tanaman dalam jumlah yang relatif
banyak contohnya C (karbon), H (hidrogen), O (oksigen), N (nitrogen), P (fosfor),
K (kalium), Ca (kalsium), Mg (magnesium), dan S (sulfur). Sedangkan unsur
mikro adalah unsur yang dibutuhkan oleh tanaman dalam jumlah yang relatif
sedikit, contohnya Zn (seng), Fe (besi), Mn (mangan), Cu (tembaga), B (boron),
Mo (molibdenum), Cl (klor) (Imran dan Gurmani, 2011). Berbagai unsur tersebut
saling berkooperasi dalam memenuhi kebutuhan sistem dalam tanaman.
Salah satu unsur mikro yang dibutuhkan tanaman adalah unsur Fe atau
besi. Unsur Fe berperan dalam banyak proses fisiologis tanaman. Unsur Fe sangat
dibutuhkan oleh enzim-enzim yang terkait dalam proses pembentukan klorofil. Fe
ditemukan dalam protein sitokrom yang berperan dalam sistem transfer elektron
pada kloroplas dan mitokondria. Selain itu, Fe juga ditemukan berasosiasi dengan
protein non-heme, ferredoxin (Hochmuth, 2012). Tanaman sangat bergantung
pada ketersediaan unsur Fe dalam bentuk ionik yaitu Fe(II) dan Fe(III) di dalam
tanah karena sifatnya yang mudah diabsorbsi oleh akar tanaman. Ketersediaan
Fe(II) dan Fe(III) sangat bergantung pada kondisi dan karakter tanah. Pada
umumnya, tanah yang memiliki pH tinggi atau sifat keasaman yang rendah
menyebabkan kurangnya ketersediaan Fe(II) dan Fe(III) karena spesies Fe yang
ditemukan berbentuk Fe(OH)3 yang sifat kelarutannya sangat rendah.
Defisiensi Fe pada tanaman berpengaruh terhadap proses fotosintesis.
Tanaman yang kekurangan Fe berakibat pada daun muda yang menguning karena
kekurangan zat hijau daun, serta terbentuk bercak atau spot berwarna putih
(Anonim, 2012). Tanaman yang terindikasi kekurangan Fe atau klorosis lama
kelamaan akan mati. Fenomena ini tentu saja dapat merugikan kalangan
pengusaha dan petani yang menggantungkan pendapatannya melalui tanaman.
1
2
Banyak metode yang digunakan dalam mengantisipasi terjadinya
defisiensi Fe pada tanaman. Para petani umumnya telah memanfaatkan pupuk
garam Fe, contohnya FeSO4 atau FeCl3 sebagai pupuk akar atau pupuk daun.
Pupuk akar adalah pupuk yang diberikan pada akar tanaman sedangkan pupuk
daun adalah pupuk yang disemprotkan pada daun tanaman. Selain itu, ada juga
petani yang menambahkan pengkelat pada bagian bawah atau dekat akar tanaman
guna mengikat unsur Fe dari dalam tanah sehingga akar tanaman lebih mudah
berinteraksi dan mengabsorbsi Fe. Namun ketiga metode pemupukan tersebut
memiliki beberapa kelemahan yang tidak dapat dihindari oleh para pengusaha
tanaman atau petani.
Pemberian pupuk daun pada tanaman sangat bergantung terhadap cuaca.
Cuaca yang panas dapat mengakibatkan pupuk yang disemprotkan pada daun
mengalami pemekatan sehingga jaringan pada daun tanaman menjadi terbakar.
Selain karena faktor cuaca, pemupukan melalui daun tanaman menjadi tidak
efektif karena pada umumnya daun memiliki lapisan lilin yang dapat menghambat
terabsorbnya unsur ke dalam sistem tanaman. Pemberian pupuk melalui akar
harus dalam konsentrasi yang terkontrol. Kurang terkontrolnya konsentrasi pupuk
menjadi salah satu penyebab polusi terhadap lingkungan. Garam memiliki tingkat
solubilitas yang tinggi dalam air sehingga bila intensitas hujan tinggi maka pupuk
yang berbentuk garam terlarut dalam tanah atau terbawa oleh air dengan tingkat
akumulasi yang tinggi. Tingginya konsentrasi garam dalam tanah mengakibatkan
tanaman mengalami keracunan. Pemberian pengkelat jarang dilakukan petani
karena selain memiliki harga yang relatif mahal, konsentrasi pengkelat yang
digunakan harus tinggi.
Sejak tahun 1990-an para peneliti telah melakukan pengembangan pupuk
lepas lambat atau slow release fertilizer. Pupuk lepas lambat adalah pupuk yang
menyediakan nutrisi bagi tanaman dengan waktu penyediaan lebih lama
dibandingkan pupuk konvensional karena pelepasan nutrisi dari pupuk lepas
lambat bersifat terkontrol (Trenkel, 2010). Pupuk lepas lambat pada umumnya
terdiri atas dua bahan penyusun yaitu, material pengemban atau support material
dan mineral atau unsur yang dibutuhkan tanaman atau source of mineral. Selain
3
sebagai pengikat nutrisi, material pengemban pada umumnya bersifat melapisi
sehingga mengurangi tingkat dissolusi nutrisi dari dalam pupuk. Pupuk lepas
lambat biasanya didesain dari material pengemban yang bersifat ramah
lingkungan dan mudah mengalami biodegradasi (Trenkel, 2010).
Pengembangan pupuk lepas lambat Fe-Mn pertama kali dilakukan oleh
Bhattacharya et al. (2007). Pupuk disintesis dengan mencampurkan α-FeO.OH
sebagai sumber Fe(III), MnO2 sebagai sumber Mn, dan asam ortofosfor yang
merupakan sumber polifosfat sebagai material pengemban dengan komposisi
masing-masing bahan 1:0,51:5,04. Dengan tujuan mengoptimalkan efisiensi
pelepasan Fe maka Chandra et al. (2009) mengembangkan pupuk lepas lambat
Fe-polifosfat. Metode sintesis pupuk didaptasi dari metode yang dilakukan oleh
Bhattacharya et al. (2007). Komposisi Fe:Mg:P yang digunakan adalah 1:3:5.
Singh et al. (2004) telah melakukan pengembangan pupuk lepas lambat Fe(III)
dengan material pengemban berupa resin polyolefin. Pupuk lepas lambat didesain
dengan mencampurkan NPK, pyrite, dan Fe-resin polyolefin pada berbagai variasi
konsentrasi.
Berdasarkan kajian referensi mengenai pupuk lepas lambat Fe,
pemanfaatan polifosfat dan polyolefin sebagai material pengemban Fe memiliki
beberapa kekurangan. Sintesis pupuk Fe-polifosfat membutuhkan suhu yang
tinggi yakni 200 oC (Bhattacharya et al., 2007 dan Chandra et al., 2009) dan laju
pelepasan Fe(III) yang dihasilkan juga sangat tinggi, yakni hanya dalam waktu 45
menit, Fe yang terlepas mencapai 100% (Chandra et al., 2009). Sedangkan pupuk
Fe-resin polyolefin tidak memiliki nilai ekonomis karena resin pada umumnya
mahal.
Alginat adalah suatu polimer yang diisolasi dari alga coklat dan bakteri.
Alginat yang merupakan molekul polianion secara alami mampu mengikat kation
sehingga dikembangkan oleh peneliti sebagai adsorben alami. Selain itu, sifat
alginat yang mudah membengkak dimanfaatkan oleh peneliti sebagai pembawa
obat atau drug delivery, namun sifatnya yang rentan terhadap kondisi asam
mengharuskan alginat untuk berikatan dengan material lain yang memiliki sifat
4
relatif lebih stabil terhadap kondisi asam sehingga diperoleh komposit atau
material campuran yang bersifat lepas lambat.
Zeolit alam merupakan suatu mineral aluminosilikat yang memiliki pori
tiga dimensi. Pemanfaatan zeolit alam di bidang lingkungan dan pertanian telah
lama dikembangkan. Dengan memanfaatkan sifat pertukaran kation yang dimiliki
oleh zeolit, para peneliti menggunakan zeolit sebagai material adsorben limbah
logam. Zeolit alam juga telah lama dikembangkan sebagai material lepas lambat
nutrisi tanaman karena selain memiliki kemampuan tukar kation, zeolit juga
ramah lingkungan, relatif stabil dalam kondisi asam, murah, dan mudah didapat.
Berdasarkan beberapa alasan di atas maka dalam penelitian ini dilakukan
sintesis komposit lepas lambat Fe dengan memanfaatkan material yang
ketersediannya relatif melimpah di Indonesia yakni alginat dan zeolit alam.
Diharapkan melalui percampuran antara alginat dan zeolit alam membentuk
komposit alginat/zeolit/Fe memiliki sifat pelepasan Fe yang lambat. Dalam rangka
mengetahui sifat pelepasan Fe dari komposit alginat/zeolit/Fe maka dalam
penelitian ini dilakukan kajian mekanisme pelepasan Fe(III) dari komposit
alginat/zeolit/Fe dengan variasi berat alginat dan berat zeolit alam.
I.2 Tujuan Penelitian
a. Mengkaji karakter komposit alginat/zeolit/Fe dengan spektrometer inframerah,
XRD, SEM, dan TEM.
b. Mengkaji pengaruh variasi berat alginat terhadap jumlah Fe(III) yang terikat
dan mekanisme pelepasan Fe(III) dari komposit alginat/zeolit/Fe.
c. Mengkaji pengaruh variasi berat zeolit terhadap jumlah Fe(III) yang terikat dan
mekanisme pelepasan Fe(III) dari komposit alginat/zeolit/Fe.
I.3 Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat berkontribusi terhadap perkembangan teknologi
pertanian khususnya di bidang pupuk lepas lambat.