Teknologi Arang Aktif _Asep Nugraha A.

Teknologi Arang Aktif untuk Pengendali Residu Pestisida di
Lingkungan Pertanian
Oleh
Asep Nugraha Ardiwinata
Pestisida telah merupakan bagian yang tidak terpisahkan dari sistem pertanian di
Indonesia. Penggunaan pestisida telah dilakukan sejak tahun 1965. Pada saat
itu, jenis pestisida yang banyak digunakan adalah jenis organoklorin, contohnya
antara lain DDT (Dichloro Diphenyl Trichloroethane) dan lindan.
Pada tahun
1970an penggunaan jenis organoklorin dilarang digunakan, karena tingkat
toksisitas dan persistensinya yang tinggi (tahan lama hingga berpuluh-puluh
tahun bahkan bisa mencapai seratus tahun). Sejak saat itu, barulah dimulai era
jenis pestisida organofosfat dan karbamat. Pada tahun 2002 tercatat sebanyak
813 formulasi dan 341 bahan aktif. Penggunaan pestisida tertinggi adalah di
lahan hortikultura dan diikuti pada lahan tanaman pangan. Frekuensi aplikasi
pestisida bisa mencapai 3-5 kali dalam seminggu.
Dan jenis pestisida yang
digunakan bisa lebih dari 2 jenis pestisida, bahkan bisa mencapai 7 jenis
pestisida yang digunakan sekaligus/dioplos.
Salah satu dampak dari penggunaan pestisida adalah tertinggalnya residu
pestisida di dalam produk pertanian dan di dalam tanah. Walaupun telah lama
jenis organoklorin dilarang/tidak digunakan, namun residunya masih ditemukan
hingga kini baik di dalam tanah maupun pada produk pertanian. Hasil survey di
sentra produksi padi di Jawa Barat dan Jawa Timur menunjukkan adanya residu
insektisida ditemukan di dalam tanah sawah dengan kisaran konsentrasi 0,00080,0563 ppm (Ardiwinata et al., 1999; Harsanti et al., 1999). Ardiwinata et al.
http://www.balingtan.litbang.deptan.go.id
1
(1997) melaporkan adanya residu insektisida di dalam beras yang berasal dari
beberapa pasar di DKI Jakarta dengan kisaran konsentrasi residu insektisida
antara 0,06 – 0,16 ppm.
Dampak Negatif Residu Pestisida Terhadap Kesehatan Manusia.
Pengaruh
residu
pestisida
terhadap
kesehatan
manusia
adalah
dapat
mengganggu metabolisme steroid, merusak fungsi tiroid, berpengaruh terhadap
spermatogenesis; terganggunya sistem hormon endokrin (hormon reproduksi)
atau yang lebih dikenal dengan istilah EDs (Endocrine Disrupting Pesticides),
disamping dapat merangsang timbulnya kanker. Gejala keracunan akut pada
manusia adalah paraestesia, tremor, sakit kepala, keletihan dan muntah. Efek
keracunan kronis pada manusia adalah kerusakan sel-sel hati, ginjal, sistem
saraf, system imunitas dan sistem reproduksi.
Arang aktif sebagai pengendali residu pestisida
Gambar 1. Berbagai bentuk arang aktif
Dari aplikasi pestisida pada suatu tanaman di lahan pertanian, maka kurang
lebih 60% pestisida akan jatuh ke tanah.
Pestisida yang jatuh ke tanah tsb
kemudian menjadi permasalahan besar bagi kualitas lingkungan, karena akan
http://www.balingtan.litbang.deptan.go.id
2
terbawa aliran air dan akhirnya akan masuk ke sungai sehingga akan berpotensi
membahayakan hewan ternak bahkan manusia.
Agar residu pestisida di dalam tanah tersebut tidak terbawa aliran air maka
residu tersebut perlu ditahan dengan suatu bahan yang dapat menyerap
(imobilisasi).
Bahan tersebut adalah arang aktif (Gambar 1) yang memiliki
kemampuan menyerap polutan. Arang aktif dapat dibuat dari limbah pertanian
yang melimpah yaitu sekam padi atau tempurung kelapa atau limbah pertanian
lainnya melalui proses pemanasan 500°C selama 5 jam dan aktivasi pada
tungku listrik dengan suhu 900°C selama 60 menit.
Gambar 2. Limbah sekam padi (kiri) dan tempurung kelapa (kanan)
Berdasarkan hasil penelitian menunjukkan bahwa arang aktif yang berasal dari
sekam padi dan tempurung kelapa memiliki daya serap yang tinggi (yang
diekspresikan dengan angka Iod) terhadap residu pestisida masing-masing
sebesar. 460,4 dan 1191,8 mg/g (Tabel 1).
http://www.balingtan.litbang.deptan.go.id
3
Tabel 1. Karakteristik arang aktif tempurung kelapa dan sekam padi
Parameter
pH
H2O
HCl
Bahan organik
C (%)
N (%)
C/N
Nilai Tukar Kation
Ca (me/100g)
Mg (me/100g)
K (me/100g)
Na (me/100 g)
KTK (me/100g)
Kerapatan (g/ml)
Porositas (%)
Kandungan air (%)
Kadar abu (%)
Luas permukaan (m2/g)
Angka Iod (mg/g)
Karbon terikat (%)
Zat mudah terbang (%)
Ukuran partikel ( ? )
Arang Aktif
Tempurung Kelapa
Sekam Padi
10,1
8,0
9,6
7,8
6,5
0,1
47
2,3
0,3
7
0,7
0,6
3,5
1,2
1,3
0,3
82,4
5,0
1,5
350,5
1191,8
89,1
9,4
500-1000
1,7
0,5
0,8
0,3
3,1
0,2
70,5
1,5
52,2
248,5
460,4
41,6
12,5
50-100
Mekanisme degradasi residu pestisida
Rongga arang aktif sangat disukai oleh mikroba (bakteri tanah pendegradasi dan
bakteri pengikat nitrogen) sebagai tempat tinggalnya (rumah), sehingga populasi
mikroba tersebut menjadi meningkat dikarenakan di dalam rongga arang aktif
terdapat nutrien C dan N yang berasal dari residu pestisida (Gambar 3).
Kemudian, apabila residu pestisida masuk atau terperangkap di dalam rongga
arang aktif, maka residu pestisida tersebut akan di degradasi oleh mikroba
pendegradasi sehingga residu pestisida akan terurai/terdegradasi (Gambar 4).
http://www.balingtan.litbang.deptan.go.id
4
Bakteri tanah
40
Jumlah koloni bakteri
Bakteri pengikat nitrogen
30
20
10
0
Karbon aktif
Kontrol
Gambar 3. Efek karbon aktif di tanah terhadap bakteri tanah
dan bakteri fiksasi nitrogen.
Residu pestisida
Bakteri tanah
Gambar 4. Mekanisme terperangkapnya residu pestisida di dalam arang aktif
Hasil penelitian menunjukkan bahwa aplikasi arang aktif di tanah dapat
menurunkan residu pestisida organoklorin (lindan, aldrin, dieldrin, DDT,
endosulfan dan heptaklor), organofosfat (klorpirifos, diazinon) dan karbamat
(karbofuran) dengan kisaran 70-90%. Apabila konsentrasi residu pestisida di
http://www.balingtan.litbang.deptan.go.id
5
tanah dapat ditekan, maka konsentrasi residu pada produk pertanian akan dapat
diminimalisir.
Hasil samping dalam proses pembuatan arang aktif
Pada proses pembakaran limbah pertanian (sebelum menjadi arang aktif-proses
karbonisasi), asap yang keluar dapat dimanfaatkan menjadi bahan kimia yang
mempunyai nilai tambah/jual tinggi melalui proses destilasi dan kondensasi
(Gambar 5). Dari pembakaran sekam padi/tempurung kelapa sebanyak 12 kg
dapat dihasilkan 2-4 liter destilat yang mengandung campuran bahan kimia
antara lain asam asetat, metanol, fenol, aseton, kresol, dan furfural.
Gambar 5. Alat destilasi dan kondesasi asap pembakaran limbah pertanian
(skala petani)
Keuntungan penggunaan arang aktif dari limbah pertanian
1. efektif mengendalikan residu pestisida, namun tidak menimbulkan
masalah baru bagi lingkungan pertanian karena mudah terdegradasi.
2. mengatasi pencemaran residu pestisida dan sekaligus mengurangi limbah
pertanian
3. arang aktif disenangi oleh mikroba pendegradasi sebagai “rumah
tinggalnya”
4. dari proses pembakaran limbah pertanian dapat dihasilkan bahan kimia
berguna
http://www.balingtan.litbang.deptan.go.id
6
Identitas Penulis:
Nama Lengkap : Dr. Asep Nugraha Ardiwinata, MSi.
NIP : 080 085 308
Tempat/Tgl Lahir: Bogor, 2 Maret 1961
Pekerjaan: Peneliti Muda pada Balai Penelitian Lingkungan Pertanian
(Balingtan), Jakenan-Pati, Jateng.
Alamat Kantor: Jl. Raya Jakenan-Jaken Km 05, Jakenan, Pati 59182. Telp/Fax.
(0295) 381592
Pendidikan Terakhir: S3 MIPA-Kimia UI Depok.
Bidang Kepakaran: Toksikologi, Kimia Residu Pestisida.
No. HP : 081380659961
E-mail: [email protected]
http://www.balingtan.litbang.deptan.go.id
7