ITS-NonDegree-17101-2308030013-Chapter1

7/31/2019 ITS-NonDegree-17101-2308030013-Chapter1

1/15

I-1

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar belakang

Penelitian mengenai pupuk dimulai pada awal abad

ketujuh belas. Pada tahun 1604-1670 ahli kimia Jerman-Belanda,

Bacon dan Glauber menggambarkan efek yang menguntungkan

dari penambahan senyawa ke tanah. Glauber mengembangkan

pupuk mineral pertama, yang merupakan campuran senyawa

kapur, asam fosfat, nitrogen, dan kalium. Tahun 1807-1810, Davymenemukan unsur-unsur kalium, natrium, kalsium, khlor dan

boron di dalam pupuk(Beaton,1989). Penelitian dilanjutkan oleh

Lawes (1814-1900), ia bereksperimen dengan tanaman dan pupuk

kandang di pertanian Harpenden dan berhasil menemukan pupuk

kimia pertama yaitu super fosfat, yang berasal dari batuan fosfat

dan asam sitrat. Pada tahun 1805, Haber berhasil mendeteksi gas

amoniak dalam jumlah kecil dari reaksi N2 dan H2 pada

temperatur rendah dan tekanan tinggi menggunakan katalis besi.

Dengan keberhasilan Haber menyintesis amoniak, bangsa Eropaberhasil memproduksi pupuk buatan seperti amonium sulfat

((NH4)2SO4) dan amonium fosfat ((NH4)3PO4) dari amoniak

(Setiono, 2007). Produksi amonium sulfat skala pabrik mulai

dilakukan pada abad ke-19 dengan bahan baku amoniak yang

berasal dari pembuatan gas kokas dan menjadi pupuk nitrogen

paling penting pada tahun itu. Perkembangan pupuk amonium

sulfat terus mengalami kenaikan produksi di tiap tahunnya.

Jumlah penggunaan amonium sulfat pada tahun 1994 adalah950.000 ton yang meningkat dari tahun sebelumnya yaitu tahun

1900 sebesar 5000 ton, tahun 1870 sebesar 2000 ton, dan tahun

1860 sebesar 500 ton (Beaton, 1989). Pada tahun 1945, industri

kokas mampu memproduksi 746.298 ton dan pada tahun yang

sama 888.630 ton amonium sulfat dapat diproduksi oleh 5 pabrik

dengan menggunakan bahan baku amoniak sintetik(Kobe, 1948).

Sejak tahun 1960, amonium sulfat mulai diproduksi sebagai

produk samping pada proses produksi synthetic-fiber


2/15

I-2

Tugas Akhir

Pabrik Pupuk ZA (Amonium Sulfat) dariAmoniak dan Asam Sulfat dengan ProsesNetralisasi

Program StudiD3 Teknik Kimia FTI ITS

intermediates seperti caprolactam. Pada tahun yang sama, di

beberapa negara, amonium sulfat juga diproduksi menggunakan

gypsum sebagai bahan baku. (Ullmann, 2003).Produksi pupuk amonium sulfat ((NH4)2SO4) atau pupuk

ZA dapat menggunakan beberapa macam bahan baku, salah

satunya adalah dengan menggunakan amoniak dan asam sulfat

murni. Di Indonesia, amoniak diproduksi oleh beberapa

perusahaan, antara lain PT. Pupuk Kalimantan Timur dengan

kapasitas sebesar 1,85 juta ton per tahun dan PT. Petrokimia

Gresik dengan kapasitas sebesar 445 ribu ton per tahun. Asam

sulfat di Indonesia juga diproduksi oleh PT Petrokimia Gresikdengan kapasitas sebesar 600.000 ton per tahun. Konsumsi

amoniak untuk industri pupuk ZA rata-rata membutuhkan sekitar

400.000 ton per tahun, sedangkan konsumsi asam sulfat untuk

industri pupuk ZA rata-rata membutuhkan sekitar 300.000 ton per

tahun (Anonim, 2006). Hal ini menunjukkan bahwa bahan baku

untuk pendirian pabrik ZA masih dapat terpenuhi.

Pupuk sangat dibutuhkan di berbagai komoditas, baik

yang termasuk kedalam sektor pertanian (tanaman pangan,

hortikultura, perkebunan dan peternakan), maupun sektor-sektordiluar pertanian yaitu kehutanan, perikanan dan perindustrian.

Untuk komoditas tertentu terutama padi, pupuk merupakan

kebutuhan pokok petani dalam meningkatkan produksi padi.

Namun, pada kenyataannya gejolak kelangkaan pasokan pupuk di

dalam negeri masih sering terjadi. Kelangkaan pasokan pupuk

dapat berdampak pada terganggunya ketahanan pangan nasional

(Hadi, dkk, 2007).

Indonesia saat ini masih mengimpor pupuk ZA daribeberapa negara lain seperti Rusia, Korea dan Jepang untuk

memenuhi kebutuhan nasional (Anonim, 2006). Berdasarkan

kenyataan bahwa pupuk ZA merupakan pupuk yang berperan

penting dalam bidang pertanian, maka pemenuhan pupuk ZA

masih sangat dibutuhkan, seperti yang dilaporkan oleh Astono

dan Osa (2006), kebutuhan riil pupuk ZA sekitar 880.000 ton

dibandingkan alokasinya yang hanya 600.000 ton. (Tambunan,

Tulus.2008.Pertanian di Indonesia : Pengadaan pupuk dan
http://www.scribd.com/doc/27068406/companyhttp://www.scribd.com/doc/27068406/company


3/15

I-3

Tugas Akhir



penyediaan benih.Departemen Pertanian.p.2). Hal inimenunjukkan permintaan konsumen akan pupuk ZA masih

sangatlah besar. Namun, saat ini produksi pupuk ZA di Indonesiahanya dilakukan oleh PT. Petrokimia Gresik dengan kapasitas

sebesar 650.000 ton/tahun. Oleh sebab itu, pengembangan pabrik

pupuk atau penambahan pabrik pupuk di Indonesia merupakan

salah satu solusi yang tepat untuk mengatasi masalah kelangkaan

pupuk yang menyebabkan kelangkaan pangan di Indonesia.

Pupuk ZA mempunyai potensi pasar yang cukup

bervariasi. Beberapa potensi pasar untuk pupuk ZA antara lain :

Mampu meningkatkan produksi dan kualitas panen

Digunakan sebagai pupuk dasar dan susulan Berbahan baku senyawa kimia yang stabil sehingga tahan

disimpan dalam waktu lama

Menambah daya tahan tanaman terhadap gangguan hama,penyakit dan kekeringan.

Dijamin kualitas produk sesuai standar SNI, karenaberasal dari bahan baku yang bermutu dan proses

produksi yang sempurna. Mudah penanganannya dan ekonomis. Aman digunakan untuk semua jenis tanaman.

Salah satu faktor yang harus diperhatikan dalam

pendirian pabrik ZA adalah kapasitas pabrik. Pabrik pupuk ZA

ini direncanakan akan mulai beroperasi pada tahun 2014 dengan

mengacu pada kebutuhan nasional. Data produksi, konsumsi,

ekspor dan impor pupuk ZA untuk tahun 2004 2008 dapat

dilihat pada Tabel 1.1 dan 1.2 :


4/15


5/15

I-5

Tugas Akhir



Tahun Ekspor Impor Produksi Konsumsi

2014 1.097.358 776.595 762.589 893.276

Dari hasil prediksi perkembangan pupuk ZA di Indonesia

pada tabel diatas, kebutuhan pasar Indonesia dapat ditentukan

dengan menggunakan persamaan :

Kebutuhan pasar = (konsumsi + ekspor)(produksi + impor)

= 451.129,4077 ton/ tahun

Pabrik pupuk ZA ini direncanakan memasok 25%kebutuhan pasar pada tahun 2014 sehingga diperoleh kapasitas

produksi = 25% 451.129,4077 ton/tahun = 112.782,3519

ton/tahun, dibulatkan menjadi 112.000 ton/tahun. Pabrik bekerja

secara kontinu dalam 1 tahun selama 330 hari. Sehingga,

kapasitas produksi = 339,4 ton/hari dan dibulatkan menjadi 340

ton/hari.

Ada beberapa kriteria yang harus dipertimbangkan dalam

menentukan lokasi pabrik agar pabrik yang kita rancang dapatmendatangkan keuntungan yang besar, antara lain : penyediaan

bahan baku, pemasaran produk, fasilitas transportasi dan tenaga

kerja.

Alasan pemilihan lokasi untuk lokasi pendirian pupuk ZA

yang sesuai dengan studi kelayakan antara lain :

a. ketersediaan sumber air,b. dekat dengan konsumen pupuk.c.

dekat dengan pelabuhan.d. dekat dengan pabrik amoniak dan asam sulfat untukmemudahkan memperoleh bahan baku.

Lokasi pabrik pupuk ZA direncanakan berdiri di Paciran,

Kabupaten Lamongan, Jawa Timur dengan pertimbangan sebagai

berikut :

1. Penyediaaan bahan bakuUntuk menekan biaya penyediaan bahan baku, maka

pabrik pupuk didirikan berdekatan dengan pabrik pemasok


6/15

I-6

Tugas Akhir



bahan baku seperti asam sulfat yang diambil di Jawa Timur

yaitu dari PT. Petrokimia Gresik dan amoniak diperoleh dari

PT. Pupuk Kaltim.2. Pemasaran produk

Jawa adalah daerah industri kimia yang besar dan sedang

berkembang pesat. Hal ini menjadikan daerah tersebut sebagai

pasar yang baik untuk pendirian pabrik pupuk ZA. Selain itu,

saat ini penggunaan terbesar pupuk ZA yaitu perkebunan tebu,

dan luas perkebunan tebu terbesar terdapat di Jawa Timur.

Luas areal tanaman tebu di Indonesia mencapai 344 ribu

hektar dengan kontribusi utama adalah di Jawa Timur(43,29%), Jawa Tengah (10,07%), Jawa Barat (5,87%), dan

Lampung (25,71%). Namun, pemasaran pupuk ZA dari Jawa

ke pulau-pulau lainnya tidaklah sulit karena sudah tersedianya

sarana transportasi laut yang cukup memadai (Suryana, 2007).

3. TransportasiSarana transportasi darat dan laut sudah tidak menjadi

masalah, karena fasilitas jalan raya dan pelabuhan di Paciran

sudah memadai. Selain itu, Paciran juga berada pada jalur

pantura yang merupakan jalur utama transportasi di pulauJawa.

4. Tenaga KerjaUntuk tenaga kerja dengan kualitas tertentu dapat dengan

mudah diperoleh meski tidak dari daerah setempat. Sedangkan

untuk tenaga buruh diambil dari daerah setempat atau dari para

pendatang pencari kerja.

5. Faktor Penunjang LainJawa Timur merupakan salah satu provinsi yang memiliki

daerah kawasan industri yang telah ditetapkan oleh

pemerintah, sehingga faktor-faktor seperti : tersedianya energi

listrik, bahan bakar, air, iklim dan karakter tempat atau

lingkungan bukan merupakan suatu kendala karena semua

telah dipertimbangkan pada penetapan kawasan tersebut

sebagai kawasan industri.


7/15

I-7

Tugas Akhir



I.2 Dasar Teori

Pupuk adalah bahan yang ditambahkan ke dalam tanah

untuk memasok satu atau lebih elemen yang diperlukan untukpertumbuhan tanaman dan produktivitas. Ada tiga unsur utama

dalam pupuk, yaitu unsur nitrogen, kalium dan fosfor. Selain itu

elemen sekunder dalam pupuk adalah kalsium, belerang,

magnesium, dan unsur-unsur lain adalah boron, mangan besi,

seng, tembaga dan molibdenum (Anonim, 2009).

Pupuk dibagi menjadi beberapa golongan, yaitu :

a. Berdasarkan terjadinya, pupuk dibagi menjadi:

Pupuk Buatan- Pupuk Tunggal- Pupuk MajemukKlasifikasi pupuk buatan dapat dilihat dalam Tabel

I.3 dan I.4

Pupuk alamb. Berdasarkan zat-zat makanan yang dikandungnya, pupuk

dibagi menjadi:

Pupuk-pupuk yang mengandung zat N Pupuk-pupuk yang mengandung zat P Pupuk-pupuk yang mengandung zat K Pupuk-pupuk yang mengandung zat kapur dan

magnesium

Pupuk gabunganc. Berdasarkan susunan kimiawi dan perubahan-

perubahannya di dalam tanah, pupuk dibagi menjadi :

Pupuk Anorganik Pupuk Organik

(Sarief, 1989 )


8/15

I-8

Tugas Akhir



Tabel I.3 Klasifikasi jenis pupuk tunggal

Pupuk N % N

Amonium sulfat(ZA)

(NH4)2SO4 20,5

21

Urea CO(NH2)2 45

Amonium sulphate

nitrat

2NH4NO3(NH4)2SO4

Amonium chlorida NH4Cl 24

Amonium nitrat NH4NO3 33,5

Kalsium amonium

nitrat

NH4NO3 + Ca(NO3)2 20,5

Kalsium

cyanamida

21

Kalsium nitrat Ca(NO3)2 15,5

Pupuk P % PCirebon fosfat 25-28

Agrophos 25

Fused magnesium

fosfat

19-21

Kalsiummetafosfat

65

Fertifos

(Dikalsium

fosfat)

35

Superfosfat

tunggal

Ca(H2PO4)2.H2O +

CaSO4.2H2O

14-20

Superfosfat

rangkap

36-38

Pupuk K % K

Kalium klorida 52-53

Kalium sulfat K2SO4 49-50

Kalium

magnesium sulfat

21-30

(Sarief, 1989 )


9/15

I-9

Tugas Akhir



Tabel I.4 Klasifikasi jenis pupuk majemuk

Pupuk NP %

N

%

PAmmo-Phos

Supersikfos NH4(H2PO4)

Diamonium fosfat 20 52

Diamonium fosfat

amonium sulfat

20 20

Pupuk NK %

N

%

K

Kalium nitrat KNO3 13 44Pupuk PK %

P

%

K

Kalium metafosfat 60 40

Monokaliumfosfat

(murni)

52 34

Pupuk NPK

(Sarief, 1989 )

Pupuk ZA adalah pupuk kimia buatan yang dirancang

untuk memberi tambahan hara nitrogen dan belerang bagi

tanaman. Nama ZA adalah singkatan dari istilah bahasa Belanda,

Zwavelzure amoniak, yang berarti amonium sulfat (NH4)2SO4.

Wujud pupuk ini butiran kristal mirip garam dapur dan terasa asin

di lidah. Ion sulfat yang terkandung dalam pupuk ZA larut secara

kuat, sedangkan ion amonium lebih lemah sehingga pupuk ini

berpotensi menurunkan pH tanah yang terkena aplikasinya

(Anonim, 2010 a). Berikut adalah spesifikasi kandungan unsur

hara yang terkandung dalam pupuk ZA.


10/15

I-10

Tugas Akhir



Tabel 1.5 Kandungan unsur hara dalam pupuk ZA

Kandungan Kadar

Nitrogen Min. 20,8%Belerang Min. 23,8%

Air Maksimal 0,1%

Asam bebas sebagai

H2SO4

Maksimal 0,1%

(PT.Petrokimia Gresik, 2002).

Pupuk ZA mengandung belerang 23,8% dan nitrogen

20,8%. Kandungan nitrogennya hanya separuh dari urea,

sehingga biasanya pemberiannya dimaksudkan sebagai sumberpemasok hara belerang pada tanah-tanah yang miskin unsur ini.

Namun demikian, pupuk ini menjadi pengganti wajib urea

sebagai pemasok nitrogen bagi pertanaman tebu karena tebu akan

mengalami keracunan bila diberi pupuk urea (Anonim, 2010 b).

Masing masing unsur yang terkandung dalam pupuk

ZA memiliki kegunaan sebagai berikut :

a. Fungsi unsur nitrogen (N)

Membatasi pembesaran sel dan pembelahan sel Meningkatkan penyerapan unsurunsur hara lain Sebagai bahan penyusun klorofil dan asam amino Sebagai bahan pembentuk protein Sebagai bahan essensial bagi aktivitas karbohidrat

(Olson dan Kurtz , 1982 )

b. Fungsi unsur sulfur (S)

Membantu pembentukan butir hijau daun sehingga daunmenjadi lebih hijau

Menambah kandungan protein dan vitamin hasil panen Meningkatkan pertumbuhan sel tanaman Berperan penting pada proses pem/buatan gula Memperbaiki warna, aroma, dan mengurangi penyusutan

selama penyimpangan

Memperbesar umbi bawang merah dan bawang putih
http://id.wikipedia.org/wiki/Pupuk_ZAhttp://id.wikipedia.org/wiki/Pupuk_ZAhttp://id.wikipedia.org/wiki/Pupuk_ZAhttp://id.wikipedia.org/wiki/Pupuk_ZA


11/15

I-11

Tugas Akhir



Menambah daya tahan tanaman terhadap gangguan hama,penyakit dan kekeringan

(Agung, 2009).Kekurangan unsur hara belerang (sulfur) dapat

menyebabkan kelainan pada tanaman, antara lain :

Produksi protein tanaman menurun sehinggapertumbuhan sel tanaman kurang aktif

Tanaman tumbuh kerdil, kurus dan panjang Terjadi penimbunan amida bebas dan asam amino sampai

batas yang berbahaya bagi tanaman

Terjadi kerusakan aktivitas fisiologis dan mudahterserang hama penyakit Produksi butir daun hijau menurun sehingga tanaman

mengalami klorosis / kekuningan

Proses asimilasi dan sintesis karbohidrat terlambat Pertumbuhan dan kematangan terlambat, terutama pada

tanaman bijibijian

(PT.Petrokimia Gresik, 2002).

Bahan baku yang berupa uap amoniak (NH3) dengantekanan 3 - 4 kg/cm

2direaksikan dengan asam sulfat (H2SO4)

dalam reactor/saturatordan terjadi reaksi netralisasi. Reaksi yang

terjadi dalam saturator :

2NH3 + H2SO4 (NH4)2SO4

Reaksi netralisasi dalam saturator diikuti dengan

kristalisasi sehingga hasil keluaran saturator berupa campuran

kristal dan cairan (50 : 50) yang selanjutnya akan dipisahkan di

centrifuge. Hasil yang keluar dari centrifuge berupa cairan

(mother liquor) direcycle kembali ke saturator sebagai titik

kristal, dan produk berwujud kristal yang diharapkan 60%

tertahan di screen 30 mesh selanjutnya dikeringkan dalam rotary

dryer agar kadar air maksimum sebesar 1%. Kristal ZA keluar

dryer setelah didinginkan selanjutnya masuk proses pengantongan

dan siap untuk dipasarkan.

(PT.Petrokimia Gresik, 1977)
http://id.wikipedia.org/wiki/Pupuk_ZAhttp://id.wikipedia.org/wiki/Pupuk_ZAhttp://id.wikipedia.org/wiki/Pupuk_ZAhttp://id.wikipedia.org/wiki/Pupuk_ZA


12/15

I-12

Tugas Akhir



Berdasarkan proses terjadinya, pupuk alami dapat dibagi

lagi ke dalam beberapa jenis, yaitu sebagai berikut :

a. Pupuk KandangPupuk kandang adalah pupuk yang berasal daricampuran kotoran dan urin ternak, serta sisa-sisa

makanan. Kebanyakan berasal dari kuda, sapi, kerbau,

babi, kambing, atau domba yang biasanya telah

bercampur dengan sisa makanan dan air kencingnya.

Pupuk kandang ini dapat dibagi ke dalam dua bentuk,

bentuk padat (feses) dan bentuk cair (urin).

b.

Pupuk HijauBeberapa jenis pupuk hijau:

Crotalaria juncea, produksi 14-250 kwt/ha daundan tangkai mengandung 2,84% N dari bahan

kering, bahan keringnya 16% dari produksi total

(bahan basah), umur 2-3 bulan.

Crotalaria anagyroides, produksi 284 kwt/hadaun dan tangkai mengandung 2,31% N dari

bahan kering, bahan keringnya 13,24% dari

produksi total (bahan basah), umur 6-10 bulan. Crotalaria usaramuensis, produksi 350 kwt/ha,

umur 4-5 bulan.

Tophorosia vogelli, Tephorosia candida. Sesbania Sesban,janti turen (jawa).

c. KomposKompos merupakan jenis pupuk yang terjadi

karena proses penghancuran bahan- bahan organik oleh

alam, terutama tumbuh-tumbuhan seperti, daun, jerami,kacang-kacangan, sampah, dan lain-lain.

(Sarief, 1989 )

I.3 Kegunaan Produk

Pupuk ZA merupakan pupuk yang mengandung unsur

nitrogen dan sulfur yang dibutuhkan untuk perkembangan

tanaman atau tumbuhan. Manfaat serta keunggulan pupuk ZA,

antara lain :


13/15

I-13

Tugas Akhir



Tidak higroskopis Sesuai dan aman untuk berbagai jenis tanaman. Dapat dicampur dengan pupuk lain Membantu pembentukan butir hijau daun sehingga daun

menjadi lebih hijau.

Menambah kandungan protein dan vitamin hasil panen. Meningkatkan produksi protein dalam tanaman dan

pertumbuhan sel tanaman.

Meningkatkan jumlah anakan yang menghasilkan (padatanaman padi).

Berperan penting pada proses pembulatan zat gula. Memperbaiki warna, aroma, dan kelenturan daun

tembakau ( khusus pada tembakau omprongan).

Memperbaiki aroma, mengurangi penyusutan selamapenyimpangan, memperbesar umbi bawang merah dan

bawang putih.

Mampu meningkatkan serapan unsur hara P, S dan K.(Agung, 2009)

I.4 Sifat Fisika dan Kimia

I.4.1 Bahan Baku Utama Amoniak, Asam sulfat

Amoniak

Nama Lain : Amoniak cair, aqua -amoniak

Rumus Molekul : NH3 Massa Atom : 17,031

Bau : Berbau kuat Penampilan : Berbentuk gas tidak

berwarna

Titik Beku : - 77,7 C Titik Didih : - 33,35 C (239.81 K) Kelarutan dalam Air : 42,8 wt % pada 0C;

33,1 wt % pada 20oC;

23,4 wt % pada 40oC;

14,1 wt % pada 60oC


14/15

I-14

Tugas Akhir



Spesifik Heat (J/kg.K) : 2097,2 pada 0oC ;2226,2 pada 100

oC ;

2105,6 pada 200o

C pH : 11,6 (1,0 N)

(Othmer, 1978)

Asam Sulfat

Nama Lain : Oil of Vitriol, BatteryAcid, Fertilizer Acid

Rumus Molekul : H2SO4

Massa Atom : 98,08 Bau : bebau Penampilan : cair berminyak Titik Lebur : 10 C Titik Didih : 290C Hazard : Bereaksi pada suhu

ekstrim dengan

kekerasan dekomposisi

(Baker, 2010 )

I.4.2 Bahan Baku Pendukung

Uresoft 150

Penampilan : Berbentuk liquid bersih Viskositas : 200 max Titik Lebur (oC) : - 5 sampai -2 Titik Didih : > 100 oC Flash Point : > 93,3 Kelarutan dalam Air : mudah larut dalam air Spesifik Gravity : ca. 0.90 @ 25C/25C Berat jenis : 1,021,10 pH : 7,28,8

(Kao Corporation, 2006 )


15/15

I-15

Tugas Akhir



I.4.3 Produk

1.4.3.1 Produk Utama (Pupuk ZA)

Produk utama yang dihasilkan dari unit produksi iniadalah pupuk ZA dengan spesifikasi sebagai berikut:

ZA

Nama Lain : -amonium sulfat-diamonium sulfat

-asam sulfat garam diamonium

-mascagnite

Rumus Molekul : (NH4)2SO4

Massa Atom : 132,14 Penampilan : Putih halus, higroskopik butiranatau kristal

Kepadatan : 1,769 g/cm3 (20 C) Titik Lebur : 235-280 (20C),508-553 K

455-536 F (terurai)

Kelarutan dalam Air : 70,6 g/100 ml (0 C)74,4 g/100 ml (20 C)

103,8 g/100 ml (100 C)

Kelarutan : Tidak larut dalam alkohol,aseton dan eter.

Hazard : Bahaya ledakan jika dicampurdengan kalium

(Baker, 2008 )

1.4.3.2 Produk SampingDalam proses produksi pupuk ZA tidak memiliki produk

samping. Hal ini dikarenakan produk yang tidak sesuai denganstandart yang ditentukan langsung di recycle sehingga tidak

memiliki produk samping.

Documents

ITS-NonDegree-17101-2308030013-Chapter1