ARANG KOMPOS BIOAKTIF (ARKOBA) DARI LIMBAH KULIT KAYU DAN SLUDGE

ARANG KOMPOS BIOAKTIF (ARKOBA)

DARI LIMBAH KULIT KAYU DAN SLUDGE^*)

Oleh :  Gusmailina & Sri Komarayati ^**)

*) :  Disampaikan sebagai makalah Poster pada Seminar Teknologi Pulp dan Kertas 2011 di BBPK, Bandung 13 Juli 2011.

**)  Peneliti Utama pada Pusat Penelitian dan Pengembangan Keteknikan Kehutanan dan Pengolahan Hasil Hutan  (PUSTEKOLAH), Bogor

Jalan Gunung Batu no 5.  Bogor  Telp/Fax : (0251) 8633378/8633413

Email : gsmlina@gmail.com; gsmlina@ipal.com

ABSTRAK

Industri pulp dan kertas selain menghasilkan pulp dan kertas, juga  menghasilkan limbah yang jika tidak dikelola akan menjadi masalah lingkungan yang cukup serius, karena akan menumpuk dan mencemari lingkungan. Limbah tersebut diantaranya adalah kulit kayu dan sludge.  Kulit kayu merupakan limbah hasil pengelupasan kayu sebelum proses.  Sebahagian kulit kayu telah dimanfaatkan sebagai bahan baku boiler, namun terbatas untuk kulit yang masih utuh dengan standar tertentu sehingga dapat dijadikan sebagai bahan baku energi.  Akan tetapi masih banyak tumpukan limbah kulit yang belum dimanfaatkan secara optimal.  Demikian juga dengan sludge  merupakan bahan organik berbentuk padat, dihasilkan dari proses pengolahan industri pulp dan kertas. Satu industri pulp dan kertas  tiap hari dapat dihasilkan sludge sebesar 30 – 40 ton, sementara pemanfaatan sludge per hari hanya 12%, sehingga masih banyak sludge yang belum dimanfaatkan.  

Salah satu alternatif pemanfaatan limbah kulit kayu dan sludge yang mudah dan dapat dikembangkan secara sederhana yaitu melalui teknologi arang kompos bioaktif.

Arang kompos bioaktif (ARKOBA) adalah gabungan antara arang dan kompos yang dihasilkan melalui teknologi komposting dengan bantuan mikroba lignoselulotik yang tetap bertahan di dalam kompos, mempunyai kemampuan  agen hayati sebagai biofungisida untuk  melindungi tanaman dari serangan penyakit akar, sehingga disebut bioaktif.  Arkoba dari limbah kulit dan sludge yang dihasilkan memenuhi standar dan selanjutnya dapat dimanfaatkan kembali ke lahan-lahan hutan tanaman sebagai suplai bahan organik, sehingga tidak ada siklus yang terputus antara input hingga output.

Kata kunci :  limbah kulit kayu, limbah sludge, pemanfaatan, arkoba

I.  PENDAHULUAN

A.  Latar Belakang

Sekitar 80 % (15,18 ton/ha) dari kulit Acacia mangium akan terangkut ke industri pulp.  Sekitar 20 % limbah kulit ini dapat dimanfaatkan untuk bahan bakar boiler, sisanya 60 % akan menjadi limbah dan polutan yang potensial mencemari lingkungan, terutama perairan sekitarnya (Gusmailina, dkk. 2002). Mengembalikan limbah tersebut ke areal dimana tanaman tersebut dipanen, merupakan cara yang sesuai dengan konsep ekologi serta konsep pembangunan hutan lestari yang berkesinambungan.  Sehingga bahan organik yang terangkut atau hilang sewaktu pemanenan, sebagian dapat terpenuhi kembali melaui teknologi daur yang berwawasan lingkungan juga.  Pemberian bahan organik pada lahan dan tanaman penting dilakukan agar produktivitas lahan dan tanaman tetap terjaga, sehingga industripun dapat terus berproduksi sesuai dengan target.

Limbah kulit kayu (Gambar 1) dapat digunakan sebagai substitusi alami dari media topsoil dan gambut untuk persemaian apabila ketersediaan media terbatas dan mahal.  Tetapi kelemahan dari kulit kayu ini mempunyai C/N sangat tinggi yang menyebabkan defisiensi unsur hara pada bibit tanaman hutan (Brundrett et al., 1996).  Kulit kayu dapat terdekomposisi dengan cepat, yang menyebabkan kandungan nitrogen tersedia dapat tercuci oleh air dan keluar serta hilang, sehingga tidak dapat diserap oleh akar tanaman (Handrech and Black, 1984).  Namun beberapa jenis kulit kayu dapat menyebabkan racun bagi pertumbuhan akar, sehingga perlu diatasi melalui proses komposting serta juga dapat dicampur dengan beberapa bahan organik lainnya. sehingga kekurangan unsur hara essensial dapat diatasi.  Dalam pengomposan diperlukan mikroorganisme sebagai aktivator untuk mempercepat degradasi kulit kayu, sehingga kulit kayu yang telah terdekomposisi dapat digunakan sebagai media tanam, dan akhirnya kulit kayu yang potensi sebagai limbah dapat dimanfaatkan. 

Selain kulit kayu, limbah industri pulp kertas juga menghasilkan limbah sludge (Gambar 2) sebagai hasil samping.  Menurut Carter, 1983 dan Alton, 1991 dalam Rina et al. 2002, sludge industri pulp dan kertas banyak mengandung bahan organik.   Namun di Indonesia sludge masih merupakan limbah yang bermasalah karena belum dimanfaatkan secara keseluruhan, sehingga membutuhkan lahan luas untuk menampung dan membuangnya.    

  

Gambar 1.  Limbah kulit kayu pada industri pulp kertas

        

Gambar 2.  Limbah sludge yang memerlukan lahan luas untuk pembuangan

Teknologi arang kompos bioaktif merupakan inovasi yang dipandang sebagai alternatif penanganan yang paling baik, karena di samping tidak mencemari lingkungan, juga menghasilkan produk yang bermanfaat dengan investasi yang relatif murah. Kendalanya adalah karena karakteristik dari sludge yang menyerap air, sehingga jika sludge ditumpuk pada saat proses pengomposan, rongga udara yang tercipta akan sedikit, sehingga mengganggu proses pengomposan.  Oleh sebab itu perlu dikurangi kadar airnya terlebih dahulu sebelum di proses.

Tulisan ini menyajikan hasil penelitian skala laboratorium pembuatan arang kompos bioaktif berbahan baku kulit kayu dan sludge.  Kulit kayu sebahagian dibuat arang sebagai bahan campuran, dan sebahagian lagi sebagai bahan baku komposting yang dicampur dengan sludge.  Sludge di press terlebih dahulu agar kadar airnya berkurang.

B.  Arang kompos bioaktif (ARKOBA)

Arang kompos bioaktif adalah gabungan antara arang dan kompos yang dihasilkan melalui teknologi komposting dengan bantuan mikroba lignoselulotik yang tetap bertahan di dalam kompos, mempunyai kemampuan  agen hayati sebagai biofungisida untuk  melindungi tanaman dari serangan penyakit akar, sehingga disebut bioaktif.  Keunggulan lain dari Arkoba adalah karena keberadaan arang yang menyatu dalam kompos, yang bila diberikan pada tanah ikut andil dan berperan sebagai agent pembangun kesuburan tanah,  sebab arang mampu meningkatkan pH tanah  sekaligus memperbaiki sirkulasi air dan udara di dalam tanah.  Oleh sebab itu Arkoba cocok dan tepat dikembangkan secara luas di Indonesia mengingat 2/3 dari lahan pertanian maupun kehutanan berada dalam kondisi masam (pH rendah), kritis dan marjinal akibat menurunnya kandungan bahan organik tanah yang tak bisa digantikan perannya oleh pupuk kimia. 

Tujuan penambahan arang pada proses komposting adalah selain meningkatkan kualitas dari kompos tersebut, juga diharapkan dengan adanya arang pada pengomposan akan menambah jumlah dan aktivitas mikroorganisme yang berperan, sehingga proses dekomposisi dapat berlangsung lebih cepat.  Arang bersifat sebagai soil conditioner di dalam tanah.  Dari beberapa sumber mengemukakan bahwa dengan hanya penambahan arang pada media tumbuh tanaman, dapat meningkatkan perkembangan mikroorganisme positif di dalam tanah, sehingga pertumbuhan tanaman jadi terpacu.  Diantaranya adalah: endo dan ektomikoriza pada tanaman kehutanan, rhizobium pada tanaman pertanian.  Hal ini terjadi akibat kondisi optimal yang tercipta bagi perkembangan mikro-organisme di dalam tanah.

Berdasarkan sifat serta fungsi arang, serta didasari oleh penelitian-penelitian yang menyimpulkan bahwa arang baik dicampurkan pada saat proses komposting, maka dari beberapa pengamatan, menunjukkan bahwa setelah arkoba diaplikasikan, mikroorganisme yang digunakan sebagai aktivator yang masih tersimpan pada arang kompos, berfungsi sebagi fungisida hayati (biofungisida) untuk mencegah penyakit busuk akar pada tanaman, sehingga disebut Bio Aktif.

Dari beberapa uji coba pemberian arkoba pada tanah selain dapat menambah ketersediaan unsur hara tanah, memperbaiki sifat fisik, kimia dan biologis tanah, juga dapat meningkatkan pH tanah dan nilai KTK tanah, sehingga cocok digunakan untuk rehabilitasi/reklamasi  lahan-lahan kritis, masam yang makin meluas di Indonesia.  Dari beberapa aplikasi arkoba yang telah diuji cobakan, baik di laboratorium, maupun di lapangan menunjukkan bahwa pertumbuhan tanaman yang diberi arkoba meningkat hingga 2 kali lipat dibanding dengan yang tidak diberi arkoba. 

II.  METODOLOGI

A.  Pembuatan Arkoba skala laboratorium

1.  Persiapan Bahan berupa limbah kulit kayu  sebanyak 100 kg, arang kulit kayu 10 kg, limbah sludge 40 kg, serbuk gergaji campuran 20 kg,  kotoran hewan 30 kg dan aktivator 5 persen dari total volume bahan.

2.  Semua bahan dicampur dan diaduk hingga homogen

3.  Masukkan ke dalam wadah pengomposan yang terbuat dari kantong plastik terpal besar (Gambar 3).

 

Gambar 3.  Pile komposting (wadah tempat pengomposan)

4. Setiap hari diamati suhu, pH dan penyusutan pile komposting
5. Setiap minggu dibongkar kemudian diaduk rata sampai homogen, selanjutnya dimasukkan kembali ke dalam wadah komposting.  Ini bertujuan untuk membantu memperluas kontak mikroba aktivator dengan bahan baku, sehingga diharapkan dapat mempercepat proses komposting.
6. Indikasi proses selesai yaitu suhu makin lama menurun dan konstan, yang diikuti dengan penurunan atau penyusutan tumpukan pile komposting hingga 20 %.
7. Apabila suhu telah mencapai suhu lingkungan, maka pile komposting dapat dibongkar lalu diangin-anginkan, kemudian dianalisis di laboratorium.

B.  Analisis

      Analisis yang dilakukan adalah analisis unsur hara makro meliputi unsur N, P, K, Ca, Mg.  Hasil yang diperoleh dibandingkan dengan Standar yang ada.

III.  HASIL DAN PEMBAHASAN

A.  Suhu Pengomposan

            Suhu pengomposan mulai meningkat pada minggu pertama sampai minggu ke tiga, minggu keempat suhu konstan, dan mulai menurun pada minggu ke lima dan ke enam.  Suhu atau temperatur adalah salah satu indikator kunci di dalam pembuatan kompos.   Panas yang ditimbulkan adalah akibat  proses yang dilakukan oleh mikroba untuk mengurai bahan-bahan yang dikomposkan.  Suhu ini dapat digunakan untuk mengukur seberapa baik sistim pengomposan ini bekerja,  disamping itu juga dapat diketahui sejauh mana dekomposisi telah berjalan.  Pada minggu pertama, ke dua, dan ke tiga temperatur pengomposan mencapai 63^oC-66^oC, sedangkan pada minggu ke empat konstan, dan pada minggu kelima mulai menurun, hingga mencapai suhu stabil berkisar antara 30-33^oC. 

B.  Penyusutan

     Penyusutan proses pengomposan yang diamati di laboratorium dimulai pada minggu ke empat sampai selesai (minggu ke 6-7).  Hingga proses selesai volume penyusutan mencapai 24%.

Gambar 4.  Kondisi temperatur dan penyusutan pile komposting

C.  Waktu Pengomposan.

            Salah satu faktor yang menjadi tolok ukur pembanding dari proses pengomposan adalah waktu pengomposan.  Karena waktu sangat berkaitan dengan efisiensi dan biaya dalam suatu proses produksi, apalagi dalam kapasitas dan skala besar.  Pengomposan yang dilakukan di laboratorium biasanya lebih cepat dari proses yang dilakukan di lapangan dengan skala yang lebih besar.  Hal ini erat kaitannya dengan volume yang lebih kecil akan lebih mudah mengontrol dibanding volume yang lebih besar.  Proses yang dilakukan di laboratorium berlangsung dalam waktu 7 minggu. 

Mikroorganisme aktivator yang berfungsi sebagai dekomposer mengandung bahan aktif Tricoderma dan Cytophaga+ Asp sp.  Mikroba ini aktif pada suhu thermofilik sehingga produk yang dihasilkan lebih hygienis.  Dengan tumpukan bahan baku serta dengan kondisi tertutup sangat memungkinkan suhu panas akan tercipta sehingga mikroba akan aktif.  Apabila mikroba tersebut sudah mulai bekerja, maka tidak ada kemungkinan bagi mikroba lain untuk ikut campur dan mengganggu pada proses tersebut, sehingga proses akan berlangsung sesuai dengan prediksi. 

D  Kualitas Arang Kompos Bioaktif (Arkoba) kulit kayu dan sludge

            Hasil uji coba pembuatan arkoba yang dilakukan di laboratorium menunjukkan hasil yang baik, karena dihasilkan dari proses yang berjalan sempurna.  Hal ini dibuktikan berdasarkan suhu proses yang mencapai 65^oC.  Semakin tinggi suhu semakin baik, sebab mikroba yang terdapat pada aktivator akan optimal bekerja pada suhu thermofilik (suhu >55^oC).  Pada Tabel 1 dapat dilihat kualitas Arkoba yang dihasilkan dengan menggunakan bahan baku kulit kayu, sludge, dan campuran kulit kayu dan sludge, serta kulit kayu + sludge + kohe (kotoran hewan/kambing).   

Tabel 1. Kualitas dan kandungan unsur hara Arkoba kulit kayu dan sludge

No.	Parameter	Nilai / komposisi							SNI
		Arkoba kulit kayu	Arkoba sludge + kulit kayu	Arkoba kulit kayu + sludge + kohe	Arkoba pembanding		STANDAR		Min	Max
					SK	GA	Standar PT. PUSRI ***)	Standar pasar khusus ***)
1	pH (1 : 1)	7,68	7,40	7,25	7- 7,15	7,10	7	7	6.8	7.49
2	Kadar air (Moisture content),%	25	27	30	26,00	24,5	≥20	≥20	-	50
3	C  organik (Organic C),%	16	18	18	18,03	19	≥ 15	≥ 15	9.8	32
4	N total (Total N),%	1,03	0,98	1,81	0,71	1,78	≥ 2,12	≥ 2,30	0.4	-
5	Nisbah C/N (C/N ratio)	23	24	20	25,60	13,76	< 20	≥ 15	10	20
6	P2O5 total,%	1,61	1,66	1,98	0,58	1,01	≥ 1,30	≥ 1,60	0.1	-
7	CaO total,%	1,08	1,47	1,35	0,28	2,41	≥ 2,00	≥ 1,00	-	-
8	MgO total,%	1,86	1,73	1,01	0,19	1,03	≥ 3,19	≥ 3,25	-	-
9	K2O total,%	1,09	1,82	1,82	1,42	2,84	≥ 2,00	≥ 2,40	0,20	-
10	KTK (Cation exchange capacity), meq/100 g	33,58	30,15	39,25	5,33	37,21		-	-	-
11	Unsur logam Zn (mg/kg) Cu mg/kg Co mg/kg Mo mg/kg Se mg/kg Pb mg/kg Cr mg/kg Cd mg/kg Ni mg/kg Hg mg/kg As mg/kg	9,31 3,23 * * * 0,21 - 0,10	10,12 11,31 * * * 1,01 - 0,11 - * *	10,21 9,04 - - - 1,05 - 0,12	0,01 0,03	23,76 19,92 * * * 3,01 - 0,21 - * *		< 400 < 150 ≥ 0,10 < 150 < 45 < 3 < 50 < 1 < 10

Keterangan:

1. Batas maksimum konsentrasi unsur dalam sludge yang diizinkan untuk diaplikasikan ke dalam tanah menurut  US EPA (1993) dalam Alloway (1995) dalam Anonimus (2003)
2. SK   :    Analisis kompos Sludge yang dilakukan oleh Komarayati (2007 )
3. GA  :  Analisis arkoba sludge oleh Gusmailina (2008)
4. *      :    tidak terdeteksi
5. **)   :    Gusmailina & Komarayati (2008)
6. ***) :    Sumber Radiansyah (2004)
7. kohe : kotoran hewan

Pada tabel 1 dapat diketahui  bahwa limbah industri pulp dan kertas berupa kulit kayu maupun sludge dapat diolah menjadi produk yang sangat bermanfaat.  Hasil arkoba yang diperoleh mempunyai kualitas relatif cukup baik dibandingkan dengan standar yang ada.  Kandungan unsur hara yang tersedia telah memenuhi standar SNI 19-7030-2004, kecuali pada perlakuan kulit kayu dan perlakuan sludge + kulit kayu, nisbah C/N yang diperoleh 23 dan 24, lebih tinggi dari nisbah C/N yang dianjurkan oleh SNI yaitu 20.  hal ini mungkin disebabkan karena bahan baku yang digunakan kult kayu.  Akan tetapi kondisi C/N ini akan terus menurun jika waktu pengomposan diperpanjang 1 minggu.  Sedangkan perlakuan kulit kayu + sludge + kohe diperoleh nisbah C/N yang sesuai dengan SNI yaitu 20.  Demikian juga dengan unsur hara makro yang diperoleh seperti N, P dan K telah memenuhi standar SNI, bahkan beberapa unsur hara yang diperoleh lebih tinggi nilainya dari standar SNI.  Hanya untuk standar PT. Pusri dan standar pasar khusus beberapa kandungan unsur hara yang diperoleh sedikit lebih rendah.  Akan tetapi kualitas Arkoba yang diperoleh ini selanjutnya dapat ditingkatkan kualitasnya, jika itu diperlukan.  Namun yang pasti permasalahan limbah industri pulp kertas ini tidak akan menjadi masalah lagi jika teknologi Arkoba ini diterapkan. 

IV.  KESIMPULAN

           

      Teknologi Arang kompos bioaktif yang diterapkan pada percobaan pemanfaatan limbah industri pulp dan kertas berupa kulit kayu dan sludge skala laboratorium, menghasilkan kompos Arkoba yang  memenuhi standar kualitas SNI 19-7030-2004.  Waktu yang dibutuhkan untuk menghasilkan arkoba berkisar antara 7 sampai 8 minggu.  Dengan demikian limbah industri pulp kertas tidak akan menjadi masalah lagi jika teknologi Arkoba ini diterapkan. 

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2000. Pedoman pengharkatan hara kompos. laboratorium natural products  SEAMEO – BIOTROP. Bogor.

Anonim. 2003.  Kompos Sludge & Fly Ash.  Proses pembuatan dan aplikasi di HTI.  Divisi R & D.  PT. Arara Abadi (publikasi untuk kalangan sendiri). 

Brundrett M, N. Bougher, B. Dell, T. Grove, and Malajczuk. 1996. Working with mycorrhizas in forestry and agriculture. ACIAR Monograph 32. 374 + x p.

Gusmailina, S. Komarayati, G. Pari, dan D. Hendra.  2002.  Kajian teknologi pengolahan arang dan limbah pengolahan pulp dan kertas di Sumatera Selatan. Prosiding Seminar Hasil Penelitian Teknologi Hasil Hutan.  Bogor

Gusmailina & S. Komarayati.  2008.  Teknologi Inovasi Penanganan Limbah Industri Pulp Dan Kertas Menjadi Arang Kompos Bio Aktif.  Makalah utama pada Seminar Teknologi Pemanfaatan Limbah Industri Pulp dan Kertas Untuk Mengurangi Beban Lingkungan, Bogor 24 November 2008. Kerjasama antara Puslitbang Hasil Hutan, Bogor dengan PT.  TEL Palembang.

Handrech KA. and N.D. Black.  1984.  Growing media for ornamental plants and turf.  New South Wales University Press, Sydney.

Moore, R.L., B.B. Basset & M.J. Swit. 1979. Developments in the remazol brilliant blue dyeassay for dtudying the ecology of cellulose decomposition.  Soil Biology and Biochemistry, 11:311-312.

Nishida, T., Y. Kashino, A. Mimura & Y. Takahara. 1988.  Lignin biodegradation by wood-rooting fungi. I. Screening oflignin degrading fungi.  Mokuzai Gakkaishi, 34:530-536. Japan.

Radiansyah, A.D. 2004.  Pemanfaatan sampah organik menjadi kompos.  Makalah pada Stadium Generale Fakultas Kehutanan IPB, Bogor.  Kementrian Lingkungan Hidup.  Jakarta.

Komarayati, S. 2007.  Kualitas pupuk organik dari limbah padat industri kertas.  Info Hasil Hutan Vol. 13 No. 2.  Pusat Penelitian  dan Pengembangan Hasil Hutan, Bogor.