Pengaruh Penambahan Biochar Teraktivasi Untuk Modifikasi Enkapsulasi Nitrat Berbasis Matriks Alginat

Abstract

Efisiensi penyerapan nitrat di dalam tanah tergolong rendah sekitar 30-48% sehingga dapat menimbulkan permasalahan yang serius pada lingkungan karena dapat mencemari lingkungan sekitar. Peningkatan efisiensi penyerapan nutrisi oleh tanaman dibutuhkan untuk mengurangi resiko pencemaran lingkungan yang salah satunya dapat dilakukan dengan cara enkapsulasi. Material umum yang biasa digunakan sebagai bahan enkapsulan adalah alginat. Melalui enkapsulasi menggunakan alginat, efisiensi serapan pupuk dapat ditingkatkan. Hal ini dikarenakan alginat memiliki kemampuan pengendalian pelepasan yang dapat dikontrol dan juga dapat membentuk gel sehingga sering digunakan sebagai bahan enkapsulan. Penambahan zat lain atau adsorben pada enkapsulasi alginat seperti selulosa asetat, pati, bentonit, dan biochar dapat digunakan untuk memperbaiki kinerja alginat. Biochar dapat digunakan untuk mempertahankan nutrisi untuk menyiapkan pupuk lepas lambat berbasis biochar. Oleh karena itu, biochar memiliki potensi besar untuk diterapkan guna mengatasi polusi yang terkait dengan penggunaan pupuk dan pestisida pertanian secara bersamaan. Berdasarkan penjelasan diatas penelitian ini bertujuan untuk mengkaji bagaimana pengaruh komposisi biochar teraktivasi dari tempurung kelapa terhadap karaktersitik fisikokimia beads alginat-biochar dan bagaimana profil pelepasan nitrat dari berbagai komposisi beads alginat-biochar. Penelitian ini diawali dengan pirolisis biochar tempurung kelapa, enkapsulasi alginat-biochar dan karakterisasi beads yang telah dibuat. Proses enkapsulasi dilakukan menggunakan metode gelasi ionik. Larutan yang terdiri dari alginat, biochar dan nitrat diteteskan ke dalam larutan CaCl2 dengan komposisi alginat: biochar (5:0), (4:1), (3:2), (2:3), (1:4) dan dinotasikan sebagai AlBc0, AlBc1, AlBc2, AlBc3, dan AlBc4. Beads yang telah terbentuk kemudian dilakukan karakterisasi FTIR untuk mengetahui gugus fungsi di dalamnya, analisis daya serap air dan analisis efisiensi sistem pelepasan nitrat pada beads alginat-biochar. Hasil yang diperoleh menunjukkan nilai efisiensi enkapsulasi nitrat di atas 90% dan tidak mengalami perubahan pada penggunaan alginat yang digunakan. Hal ini menunjukkan bahwa nitrat yang digunakan dapat tersalut dengan baik ke dalam beads. Uji daya serap air juga menunjukkan bahwa nilai DSA mengalami peningkatan seiring dengan lamanya waktu perendaman. AlBc0 memiliki nilai daya serap air tertinggi yaitu mencapai 32% pada 24 jam sedangkan pada AlBc1, AlBc2, AlBc3, dan AlBc4 dengan perbandingan alginat : biochar masing-masing 4:1, 3:2, 2:3, 1:4 memiliki nilai daya serap 19%, 17%, 12%, dan 10% pada 24 jam. Uji pelepasan nitrat menunjukkan bahwa terjadi peningkatan nitrat yang terlepas pada hari 1; 2; 3; 4; dan 5 dan selanjutnya mengalami penurunan nitrat yang terlepas sampai hari ke-10. Namun, pelepasan nitrat pada AlBc0 menunjukkan bahwa pelepasan nitrat yang lebih cepat dibandingkan dengan variasi lainnya yaitu sebesar 71% sedangkan pada AlBc1, AlBc2, AlBc3, dan AlBc4 secara berturut-turut sebesar 62%, 61%, 54% dan 59%. Hal ini juga didukung dengan data daya serap air pada AlBc0 dimana nilai daya serap air tinggi yang berbanding lurus dengan kecepatan pelepasan nitrat. Model kinetik Korsmeyer-Peppas diterapkan untuk menganalisis mekanisme pelepasan nitrat dalam sistem enkapsulasi alginat-biochar. Berdasarkan hasil analisis, nilai eksponen difusi (n) yang diperoleh kurang dari 0,5, menunjukkan bahwa mekanisme pelepasan nitrat mengikuti pola difusi Fickian. Pola difusi fickian ini dikendalikan oleh proses difusi melalui matriks polimer alginat, di mana laju pelepasan terjadi secara bertahap dan konsisten mengikuti hukum difusi.