Limbah Urea

5/16/2018 Limbah Urea - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/limbah-urea-55ab50f09acac 1/13

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Indonesia merupakan negara agraris yang mayoritas penduduknya

menggantungkan diri pada sektor pertanian. Seiring dengan meningkatnya hasil

pertanian guna memenuhi kebutuhan pangan masyarakat, maka kebutuhan akan

tersedia pupuk yang berkualitas dengan harga yang terjangkau sangatlah mutlak

diperlukan. Pupuk memegang peranan penting dalam peningkatan kualitas produksi

hasil pertanian. Salah satu jenis pupuk yang banyak digunakan oleh petani adalah

pupuk urea, yang berfungsi sebagai sumber nitrogen bagi tanaman. Dalam

peternakan, urea merupakan nutrisi makanan ternak yang dapat meningkatkan

produksi susu dan daging. Selain itu, pupuk urea memiliki prospek yang cukup besar

dalam bidang industri, antara lain sebagai bahan dalam pembuatan resin, produk-

produk cetak, pelapis, perekat, bahan anti kusut dam membantu dalam pencelupan di

pabrik tekstil. Dengan demikian, kebutuhan pupuk urea setiap tahun semakinbertambah besar.Urea adalah suatu senyawa berbentuk kristal putih, bersifat basa,

yang dihasilkan dari reaksi dehidrasi ammonium carbamat, sedangkan ammonium

carbamat sendiri dihasilkan dari reaksi ammoniak dengan carbon dioksida pada suhu

dan tekanan yang tinggi. Ammonium tersebut dapat diperoleh dari gas alam yang

sebagian besar mengandung metana, sedangkan CO2 yang digunakan sebagai

pereaksi dalam pembuatan urea diperoleh dari hasil samping dari pembuatan

ammoniak.

2NH3 + CO2 NH2COONH4 HN2CONH2 + H2O

Pupuk urea adalah pupuk buatan yang merupakan pupuk tunggal, mengandung unsur

hara utama nitrogen, berbentuk butiran (prill) atau grintilan (granular). Urea memiliki

rumus kimia CO(NH2)2.



Adapun fungsi dari pupuk urea adalah sebagai berikut :

1. Urea digunakan sebagai pupuk yang merupakan sumber nitrogen yang sangat

dibutuhkan oleh tumbuhan.

2. Urea dengan asam nitrat digunakan sebagai stabilisator (mencegah terjadinya

ledakan) pada nitro selulosa* yang disimpan.

3. Urea dengan formaldehid digunakan dalam pembuatan resin.

4. Kadar urea apabila dicampur dengan kadar urine untruk menentukan kadar protein

dari hasil metabolisme dalam badan

5. Urea dapat digunakan dalam berbagai industri, diantaranya p;ada indusrti kayu

lapis untuk pembuatan lem.

*) Nitroselulosa adalah suatu senyawa yang sangat mudah terbakar yang terbentuk

oleh nitrating selulosa yang terhubung dengan asam nitrat atau agen nitrating kuat

lainnya.



BAB II

PEMBAHASAN

A. Proses Pembuatan Pupuk Urea

Pupuk urea merupakan reaksi antara karbon dioksida (CO2) dan ammonia

(NH3). Kedua senyawa ini berasal dari bahan gas bumi, air dan udara. Ketiga bahan

baku tersebut meruapakan kekayaan alam yang terdapat di Sumatera Selatan. Pada

proses pembuatan amoniak dengan tekanan rendah dalam reaktor (150 atmosfir) yaitu

dengan reaksi reforming merubah CO menjadi CO2, penyerapan CO2 dan metanasi.

Reaksi reforming ini dilakukan dalam 2 tingkatan yaitu :

Tingkat Pertama :

Gas bumi dan uap air direaksikan dengan katalis melalui pipa-pipa vertikal

dalam dapur reforming pertama dan secara umum reaksi yang terjadi sebagai

berikut:

CH4 + H2O → CO + 3H2 Tingkat Kedua :

Udara dialirkan dan bercampur dengan arus gas dari reformer pertama di

dalam reformer kedua, hal ini dimaksudkan untuk menyempurnakan reaksi

reforming dan untuk memperoleh campuran gas yang mengandung nitrogen.

CH4 + O2 → CO2 + 2H2O

2CO + 4H2O → CO + H2

Lalu campuran gas sesudah reforming, direaksikan dengan H2O di dalam converter

CO untuk mengubah CO menjadi CO2

CO + H2O → CO2 + H2

CO2 yang terjadi dalam campuran gas diserap dengan K2CO3

K2CO3 + CO2 + H2O → KHCO3



larutan KHCO3 dipanaskan guna mendapatkan CO2 sebagai bahan baku pembuatan

urea. Setelah CO2 dipisahkan, maka sisa-sisa CO, CO2 dalam campuran gas harus

dihilangkan yaitu dengan cara mengubah zat-zat itu menjadi CH4 kembali

CO + 3H2 ---> CH4 + H2O

CO2 + 4H2 ---> CH4 + 2H2O

Lalu kita mensitesa nitrogen dengan hidrogen dalam suatu campuran ganda pada

tekanan 150 atmosfir dan kemudian dialirkan ke dalam converter amoniak.

N2 + 3H2 ---> 2NH3

Setelah didapatkan CO2 (gas) dan NH3 (cair), kedua senyawa ini direaksikan dalam

reaktor urea dengan tekanan 200-250 atmosfer.

2NH3 + CO2 → NH2COONH4 + Q

amoniak karbon dioksidaammonium karbamat

NH2COONH4 → NH2CONH2 + H2O + Q

Reaksi ini berlangsung tanpa katalisator dalam waktu 25 menit. Proses selanjutnya

adalah memisahkan urea dari produk lain dengan memanaskan hasil reaksi(urea,biuret, ammonium karbamat, air dan amoniak kelebihan) dengan penurunan

tekanan, dan temperatur 120-165oC, sehingga ammonium karbamat akan terurai

menjadi NH3 dan CO2, dan kita akan mendapatkan urea berkonsentrasi 70-75%.



B. Dampak limbah cair industri pupuk urea

1. Menurunkan kualitas lingkungan

Limbah cair yang dihasilkan oleh proses produksi dari industri pupuk urea

dapat menimbulkan adanya rasa dan bau yang tidak sedap pada penyediaan air

bersih, akibat adanya amoniak dalam limbah cair tersebut

2. Berdampak pada kesehatan makluk hidup

Bahan beracun yang terkandung dalam limbah cair industri pupuk mampu

merusak sel hewan terutama pada classis mamalia termasuk manusia, akibat

adanya amoniak. Apabila senyawa amoniak dalam konsentrasi yang tinggi



masuk dalam perairan dapat membahayakan kehidupan hewan, biota air,

maupun manusia disekitarnya. Misalnya dampak amoniak pada ikan dapat

menyebabkan kerusakan pada insang, sehingga konsekuensi respirasi ikan

akan terganggu. insang penting untuk keseimbangan asam-basa dalam

pengaturan pH darah ikan serta untuk pertukaran ion seperti natrium dan

klorida dalam darah. Oleh karena itu, kerusakan insang akan mengganggu

terjadinya sejumlah proses penting dalam metabolisme ikan. Amoniak juga

menyebabkan kerusakan kulit, sirip, dan usus. Paparan amoniak yang lebih

kronis menyebabkan terhambatnya pertumbuhan, mematiakan sistem

kekebalan serta merusak sistem syaraf.

C. Pengelolahan limbah cair industri pupuk urea

1. Equalisasi

Yaitu pengolahan air limbah yang berfungsi untuk meratakan beban pencemar

air limbah (mencampur untuk menjadi lebih homogen) serta untuk

mengurangi atau mengendalikan variasi karakteristik air limbah agar tercapaikondisi optimum untuk proses lebih lanjut.

2. Netralisasi

Yaitu suatu proses pengolahan air limbah yang digunakan untuk menetralkan

asam atau basa karena beberapa limbah industri umumnya bersifat asam atau

basa, sehingga memerlukan netralisasi sebelum dialirkan ke proses lebih

lanjut atau dibuang ke badan air penerima.

3. Pengelolaan fisik / pengendapan

Yaitu suatu proses pengolahan air limbah untuk mengurangi padatan

tersuspensi. Pada proses pengendapan ini partikel padat dibiarkan mengendap



ke dasar tangki yang biasanya untuk mempercepat proses sedimentasi

ditambahkan bahan kimia.

4. Pengolahan biologi

Yaitu suatu proses pengelolaan air limbah yang bertujuan untuk mengurangi

zat organik melalui mekanisme oksidasi biologis. Pengolahan secara biologi

terdiri dari:

a) Kolam aerasi

Yaitu kolam yang diberikan perlakuan aerator sehingga akan mampu untuk

meningkatkan oksigen terlarut dalam air limbah tersebut sehingga dapat

mencukupi kebutuhan mikroba

b) Nitrifikasi dan Denitrifikasi

Yaitu pengolahan air limbah dengan cara menghilangkan nitrat melalui proses

biologis

c) Lumpur aktif

Yaitu melibatkan sejumlah mikroorganisme yang merupakan biomasa aktif

yang mampu mereduksi substrat dan memiliki permukaan yang dapat

menyerap.

d) Trickling filter

Yaitu kumpulan benda padat yang berbentuk silinder, pada tempat tersebut di

berikan kerikil, pasir dan substrat untuk menyaring air limbah yang akan

disemprotkan dari atas silinder tersebut. Pada kerikil dan pasir tersebut akan



membentuk lapisan biofilm sehingga mampu untuk mendegradasi bahan

organik yang berada pada air limbah tersebut

Pengelolaan Limbah Pupuk urea secara biologis

Meskipun (NH2)2CO dan NH3-N tidak termasuk senyawa B3, limbah cair

pabrik pupuk urea dapat menimbulkan kerusakan ekosistem air yang sangat serius.

Sampai saat ini, pengolahan limbah cair pabrik pupuk urea dilakukan dengan proses

nitrifikasi-denitrifikasi heterotrofik dalam kolam-kolam terbuka. Karena kadar CODlimbah cair ini rendah, proses nitrifikasi-denitrifikasi heterotrofik tersebut

memerlukan banyak masukan sumber karbon, dalam hal ini adalah metanol. Selain

itu, kinerja proses tidak terkendali ketika terjadi fluktuasi karakteristik limbah yang

ekstrim. Teknologi yang diterapkan berbasis pada penggabungan activated

microalgae dan nitrifikasi-denitrifikasi autotrofik untuk menguraikan limbah cair urea

kadar tinggi dan ammonia kadar tinggi. Microalgae merupakan mikroba autotrof yang

mampu memanfaatkan (NH2)2CO dan NH3-N sebagai sumber nitrogen (sumber N)

dan gas karbon dioksida (CO2) sebagai sumber karbon (sumber C). Dalam skala besar

mikroalgae selalu berasosiasi dengan bakteria/mikroba lain. Pada dasarnya, interaksi

bakterialgae mampu memurnikan air sungai.

Aktivitas metabolisme bakteri heterotropik-aerobik menghasilkan CO2,

NH4+

, NO3-

, PO43-

dan sebagainya. Mikroalgae menyerap senyawa-senyawa tersebut

dan menghasilkan bahan organik, O2, dan H2O. Oksigen yang diproduksi mikroalgae

digunakan oleh bakteri aerobik-heterotrofik diantaranya untuk reaksi nitrifikasi dan

bakteri anaerobik-denitrifikasi. Melalui proses fotosintesis, microalgae

menggunakan CO2 dari bakteri aerob dan amonia untuk membentuk protoplasma sel

dan melepaskan molekul oksigen.

NH3 + 8 CO2 + 4,5 H2O →C5H14O3N + 8,75 O2



Faktor lingkungan yang mempengaruhi pertumbuhan (fotosintesis)

microalgae adalah intensitas cahaya, suhu air, pH, makro dan mikronutrien.

Walaupun mengandung unsur karbon, karbon pada urea tidak bisa digunakan.

sebagai sumber hara, karena karbon dalam bentuk teroksidasi dan selama hidrolisis

terlepas sebagai CO2 dalam reaksi sebagai berikut:

(NH2)2CO + 2 H2O → (NH)2 CO3 → 2NH3 + CO2 + H2O

Sumber nitrogen utama yang dapat digunakan oleh microalgae adalah nitrat dan

amonia-N, sedangkan penggunaan nitrit dibatasi oleh toksisitasnya. Bila nitrat dan

amonia-N terdapat bersama, maka nitrat tidak akan diabsorpsi sampai semua amonia-

N habis terserap. Hampir semua microalgae memiliki enzim urease sebagaimana

halnya tumbuhan tingkat tinggi [Barr, 2002]. Urea digunakan sebagai sumber N

dalam pertumbuhan berbagai jenis microalgae, bahkan juga oleh microalgae yang

tidak mempunyai urease [Syrett, 1962 dalam Morris, 1974]. Bakteri memanfaatkan

bahan organik yang dihasilkan oleh microalgae atau berasal dari microalgae mati

sebagai sumber karbon untuk mensintesa sel baru dan untuk kebutuhan energi

membentuk produk akhir seperti CO2, NH4+

, pada proses respirasi dan sintesis,

Microalgae memanfaatkan CO2 sebagai sumber karbon untuk fotosintesis. Respirasi

12,2 O2 + C11H29O7 N → 0,25 C5,7H9,8O2,3N + 9,6 CO2 + 11,8 H2O + 0,75 NH4+

Fotosintesis

11,4 CO2 + 2 NH4+ + 6,8 H2O → 2C5,7H9,8O2,3N + O2 + 2 H+

Defisiensi CO2 dipenuhi dari alkalinitas alami yang ada di air dan dari pemasukan

CO2 gas dengan bantuan sparger , yang sekaligus berfungsi sebagai pengaduk. Proses

konvensional untuk menghilangkan ammonium pada umumnya melalui 2 tahap,

nitrifikasi aerobik dan denitrifikasi anaerobik. Kajian yang dilangsungkan pada

dekade terakhir menemukan bahwa konversi NH4+ menjadi gas N2 secara autotrofik

meliputi 2 tahap:

1. nitrifikasi aerobik NH4+

menjadi NO2 atau NO3 dengan O2 sebagai penerima

electron dan



2. denitrifikasi anoksik NO2 atau NO3menjadi gas N2 dengan NH4+

sebagai

donor elektron [Anderson & Levine,1986].

Pada dasarnya pembuatan lumpur aktif nitrifying relatif mudah [Gernaey et

al,1997]. Tetapi bila lumpur itu kemudian dapat diinduksi untuk mengkonversi NH4+

menjadi N2 tanpa bantuan sumber karbon organik, maka sebuah langkah penting

dalam pengolahan limbah akan mugkin dilakukan.Secara garis besar, tata cara

pengelolaan limbah cair pupu urea adalah sebagai berikut:

Alat yang digunakan antara lain bak Nitrifikasi 160 liter, bak Sedimentasi,

tandon Feed 200 liter, constant feed tank, submersible water pump, timbangan

Reagen, kompressor dan Air Diffuser. Bahan yang digunakan adalah urea sintesis

(sebagai limbah), microalgae dan lumpur aktif yang telah diaklimatisasi. Prosedur

percobaan diawali dengan pembuatan larutan urea sintesis sebanyak 200 L, larutan

urea sintesis ini kemudian dialirkan ke dalam reaktor fotosintesis yang berisi

microalgae, setelah itu dialirkan lagi ke bak nitrifikasi yang berisi lumpur aktif, dari

bak nitrifikasi effluent ditampung di bak sedimentasi sehingga lumpur yang terbawa

pada aliran umpan bisa diendapkan untuk direcycle kembali ke bak nitrifikasi.Berikut adalah gambar rangkaian alat:



Dari effluent respon yang akan diamati adalah persen penurunan kadar NH3-N

dan kadar NO2-NO3 yang terbentuk. Analisa NH3-N dilakukan dengan metode

kjeldahl. Sedangkan untuk analisa kadar NO2-NO3 hal yang dilakukan adalah

mereduksi effluent dengan cara melewatkannya ke kolom reduktor untuk kemudiandianalisa secara spektrofotometri.



BAB III

PENUTUP

A. KESIMPULAN

Pupuk urea merupakan reaksi antara karbon dioksida (CO2) dan ammonia

(NH3). Kedua senyawa ini berasal dari bahan gas bumi, air dan udara. Meskipun

(NH2)2CO dan NH3-N tidak termasuk senyawa B3, limbah cair pabrik pupuk urea

dapat menimbulkan kerusakan ekosistem badan air yang sangat serius. Sampai saat

ini, pengolahan limbah cair pabrik pupuk urea dilakukan dengan proses

nitrifikasidenitrifikasi heterotrofik dalam kolam-kolam terbuka.

B. SARAN

Diharapkan agar para industri khusunya industi pupuk urea agar dapat

mengelolah limbah yang dihasilkannya dengan baik sehingga dapat menjaga

ekosistem badan air.



DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2010. Proses Pembuatan Pupuk Urea.Online (www.pusri.co.id).

Diakses pada tanggal 13-oktober 2010.

Dian k. Wardhany, fitry ayunintiyas. 2008. Pengolahan limbah cair pabrik

pupuk

urea dengan menggunakan proses gabungan nitrifikasi dinitrifikasi dan microalgae.

Online (www.cheundip.com). Diakses pada tanggal 13-oktober 2010.

Ea kosman anwar dan husein suganda. 2002. Pupuk limbah industry. Online

(www.bloger.kebumen.info.com).

Sumarnianti usman. 2008. Verifikasi metode pengujian NH3 pada sampel

udara

ambient. Makassar : SMAK

Limbah Urea

Documents

Transcript of Limbah Urea