## ZEOLIT ALAM SEBAGAI MATERIAL COATING: UJI KARAKTERISTIK PUPUK COATING DAN NONCOATING
Pardoyo (1) , Siswati Lestari (2) dan Yateman Aryanto (3)
Jurusan Kimia Fakultas MIPA Universitas Diponegoro Jurusan Kimia Fakultas MIPA Universitas Negeri Yogyakarta
Jurusan Kimia Fakultas MIPA Universitas Gadjah Mada

## ABSTRAK
Telah  dilakukan  penelitian  untuk  mengetahui  perbedaan  karakteristik  antara  pupuk  coating (dengan silicalite) dan pupuk noncoating. Karakteristik yang diuji adalah daya serap terhadap uap air, ketahanan  terhadap  pH  dan  pengaruh  beda  luas  kontak  bahan  terhadap  udara  bebas.  Perbedaan struktur kedua bahan dianalisis dengan spektrofotometer inframerah. Data hasil menunjukkan bahwa dalam  waktu  optimum  (70 jam)  pertambahan berat  pupuk  noncoating  akibat  menyerap  uap  air  dari udara lebih besar (0,9971 g) daripada pupuk coating (0,8730 g). Pupuk coating lebih tahan terhadap pengaruh pH, jumlah bahan terlarut lebih kecil dibanding pupuk noncoating dengan selisih sekitar 0,02 g. Dalam waktu optimum yang sama, bahan yang mempunyai luas kontak lebih besar dengan udara bebas  memiliki  pertambahan  berat  yang  lebih  besar  demikian  juga  sebaliknya.  Spektra  inframerah mengindikasikan bahwa pada pupuk coating terdapat serapan pada panjang gelombang 532,3 cm-1 akibat vibrasi T-O berasosiasi dengan oksigen yang tidak ditemukan pada spektra pupuk noncoating. Kata Kunci: zeolit, karakteristik, pupuk, coating

## NATURAL ZEOLITE AS COATING MATERIAL: CHARACTERISTIC TEST OF COATING AND NONCOATING FERTILIZER

## ABSTRACT
It has been intensively researched to find out the differences of coating and noncoating fertilizer characteristic.  Adsorption  of  water  evaporate,  pH  resistance  and  influence  of  material  contact  area were  examined.  A  distinction  between  two  material  structures  was  analyzed  with  infrared spectrophotometer. The result showed that at optimum time (70 hours) increase of noncoating fertilizer weight  because  of  water  evaporate  was  0,9771  gram  bigger  than  coating  fertilizer  (0,8730  gram). Coating  fertilizer  was  more  resistant  to  pH  than  noncoating  fertilizer.  Coating  fertilizer  dissolved smaller  than  noncoating  fertilizer  about  0,02  gram.  At  the  same  optimum  time,  material,  which  has larger contact area, had the increase of weight bigger than material, which has smaller contact area. The IR spectra of coating fertilizer showed a peak of absorption at 532,3 cm-1 because of vibration T- O which encounter oxygen that has not been found at noncoating fertilizer spectra.
Keyword: zeolite, characteristic, fertilizer, coating

## PENDAHULUAN
Peran zeolit di bidang pertanian khususnya pada proses  pemupukan  sudah  diketahui  sejak beberapa tahun terakhir.  Sarlan,  A.,  dkk.,  2004 melaporkan  bahwa  pemberian  zeolit  mampu meningkatkan  efesiensi  pupuk  P  dan  K  pada tanaman  padi.  Zeolit  digunakan  sebagai campuran pupuk diharapkan mampu mengikat N maupun ammonium (pada pupuk ZA) sehingga pupuk  dengan  mudah  diikat  oleh  tanah  liat (Lenny, M.E., dkk., 2004).
Uji karakteristik pupuk coating dan noncoating adalah  bagian  tak  terpisahkan  dari  kerja penelitian dengan topik pemanfaatan zeolit alam sebagai  coating  material  pada  pupuk  produk Petrokimia  Gresik.  Pupuk coating (PC) merupakan pupuk NPK yang dilapisi oleh bahan pelapis  tertentu,  dalam  hal  ini  digunakan silicalite dan  dikenal  sebagai  pupuk  PONSKA (Rauf.  P.,  2002)  sedangkan  pupuk noncoating (PN) adalah pupuk NPK tanpa bahan pelapis.
Munculnya teknologi coating material khususnya  pada  pupuk  disebabkan  sifat  pupuk
noncoating yang higroskopis (mudah menyerap uap  air)  sehingga  akan  menyulitkan  dalam proses  penyimpanan  maupun  pengangkutan. Sifat  ini  juga  mengakibatkan  mudah  larut  oleh pencucian air hujan selanjutnya sulit diikat oleh tanah.  Marchaban  (1998)  telah  melakukan penyalutan  ( coating )  terhadap  pupuk  urea dengan  hidrokoloid  serta  bahan  yang  bersifat lipofil dan mampu menghambat pelepasan urea. Untuk keperluan tersebut, PT Petrokimia Gresik mendatangkan coating  material  silicalite dari luar negeri dengan biaya yang mahal.
Berdasarkan  kenyataan  itu  perlu  dicari  bahan alternatif  yang  cukup  efektif  sebagai  coating material dengan biaya yang murah. Zeolit alam Indonesia  sebagai  sumber  daya  alam  yang melimpah belum dimanfaatkan secara maksimal (Arifin,  M.  dan  Komarudin,  1999).  Melihat beberapa sifat fisik dan kimiawinya dimungkinkan  zeolit  alam  dapat  digunakan sebagai bahan coating menggantikan silicalite .
Sebelum melakukan perbaikan-perbaikan struktur  zeolit  alam  dan  mendesain  peralatan coating maka perlu kiranya dilakukan beberapa uji  karakteristik  seperti  sifat  higroskopis, ketahanan  terhadap  pH,  pengaruh  luas  kontak bahan, dan identifikasi struktur terhadap pupuk coating  (dengan silicalite )  dan noncoating sehingga  diketahui  perbedaan  karakter  dari kedua  bahan.  Selanjutnya  dapat  diketahui efektifitas dilakukan coating dan informasi awal kemungkinan  digunakannya  bahan coating alternatif.

## METODOLOGI
Pada penelitian ini digunakan dua jenis material yaitu  pupuk noncoating (pupuk  yang  tidak dilapisi silicalite )  selanjutnya  disebut  PN  dan pupuk  yang  telah  dilapisi  dengan silicalite selanjutnya disebut pupuk coating (PC).
Daya serap material terhadap uap air dari udara ditentukan dengan menimbang masing-masing 1 gram  PN  dan  PC  dalam  gelas  arloji,  kemudian diamati  pertambahan  berat  yang  terjadi  selama tujuh  hari.  Sedangkan  penentuan  luas  kontak
terhadap daya serap uap air dari udara dilakukan dengan  menimbang  masing-masing  1  gram  PN dan  PC  dalam  gelas arloji dan juga  gelas  ukur, kemudian  diamati  pertambahan  berat  yang terjadi  selama  2  jam  pertama  dan  dilanjutkan selama tujuh hari.
Uji  pengaruh  pH  terhadap  kedua material dilakukan  dengan  membuat  larutan  bervariasi pH  1  sampai  14  masing-masing  sebanyak  50 mL, larutan yang digunakan akuades, NaOH dan HCl.  PN  dan  PC  masing-masing  sebanyak  1 gram  dimasukkan  ke  dalam  larutan  yang  telah disiapkan  dan  direndam  selama  20  jam. Selanjutnya larutan disaring untuk mendapatkan residu yang tidak terlarutkan. Residu dikeringkan  dengan  cara  dioven  selama  30 menit.  Setelah  dibiarkan  beberapa  menit kemudian dilakukan penimbangan.
Untuk memperoleh spektra inframerah PN, PC, silicalite dan  zeolit  alam,  keempat material ini digerus  sampai  halus  kemudian  ditambahkan bubuk  KBr.  Serbuk  ini  dimasukkan  ke  dalam alat  pencetak  dan  dipompa  vakum.  Pelet  yang telah  jadi  dianalisis  dengan  spektrofotometer FT-IR.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Daya Serap Uap Air dari Udara Bebas
Dari  data  diperoleh  bahwa  kedua  bahan menyerap  uap  air  dari  udara  selama  waktu optimum  70  jam,  dengan  pertambahan  berat untuk  pupuk  noncoating  0,9971  g  sedangkan pupuk coating 0,8730 g (gambar 1). Pertambahan berat pupuk noncoating lebih besar dibanding  pupuk  coating,  ini  menunjukkan bahwa sifat higroskopis (kemampuan menyerap uap  air  dari  udara)  lebih  besar.  Pertambahan berat  pupuk  coating  yang  lebih  kecil,  lebih diakibatkan adanya zat pelapis berupa silicalite pada  permukaan  bahan  sehinga  sedikit  banyak menghalangi  masuknya  uap  air.  Walaupun selisih pertambahan berat antara keduanya hanya 0,1241  gram  namun  fakta  ini  membuktikan bahwa proses pelapisan ( coating ) berguna untuk mengurangi sifat higroskopis pupuk.
Berkurangnya  sifat  higroskopis  ini  akan menguntungkan  bagi  proses  penyimpanan maupun  proses  pendistribusian.  Disamping  itu mengefektifkan penyerapan pupuk oleh tanah.
Gambar 1.  Pertambahan
berat pupuk coating (PC)  dan noncoating (PN) akibat  menyerap  uap  air  dari  udara bebas

## Pengaruh Luas Kontak
Selama pengujian 69,5 jam (kurang lebih 3 hari) penjerapan  uap  air  oleh  pupuk coating dan noncoating di dalam wadah gelas arloji (PCa dan PNa) menyebabkan pertambahan berat masing- masing  0,7960  g  dan  1,0361  g  sedangkan pertambahan  berat  wadah  gelas  ukur  0,0213  g untuk pupuk coating (PCu) dan 0,0232 g untuk pupuk noncoating (PNu) yang dapat dilihat pada gambar  2.  Selisih  pertambahan  berat  kedua bahan dalam wadah gelas arloji dan gelas ukur rata-rata  sebesar  0,89375  g  selama  69,5 jam  (3 hari).  Hasil  ini  menunjukkan  bahwa  pengaruh luas  kontak  bahan  terhadap  penjerapan  uap  air pada  udara  bebas  cukup  signifikan.  Bahan  di dalam  wadah  arloji  tentu  saja  memiliki  luas kontak  lebih  besar  daripada  wadah  gelas  ukur. Luas kontak yang semakin besar memungkinkan interaksi antara bahan dengan udara bebas lebih besar  akibatnya  uap  air  yang  bisa  diserap  oleh bahan  cukup  banyak.  Oleh  karena  itu  dalam proses penyimpanan dan pendistribusian sangat perlu  diperhatikan  teknik  pengepakan  dimana diperlukan  wadah  yang  tepat untuk  melindungi
bahan  dari  kontak  langsung  yang  lebih  besar dengan udara bebas.
Gambar 2.  Pertambahan  berat  pupuk coating dalam wadah gelas arloji (PCa) dan gelas  ukur  (PCu)  serta  pupuk noncoating dalam wadah gelas arloji (PNa)  dan  gelas  ukur  (PNu),  akibat menyerap uap air.

## Ketahanan terhadap pH
Secara  umum  jumlah  bahan  terlarut  pupuk noncoating selama  perendaman  lebih  besar dibanding pupuk coating pada semua variasi pH (1-14) hal ini terlihat pada gambar 3. Walaupun selisih  jumlah  bahan  terlarut  antara  keduanya sekitar  0,02  g,  hal  ini  mengindikasikan  bahwa pupuk coating lebih  sedikit  tahan  terhadap kontak  dengan  asam  maupun  basa.  Adanya  zat pelapis  berupa silicalite akan  melindungi permukaan butiran pupuk sehingga menghambat serangan H + maupun OH - terhadap N, P dan K di dalam  pupuk.  Kekuatan  solvasi  H + dan  OH - terhadap  pupuk coating lebih  kecil  dibanding pupuk noncoating . Hal ini disebabkan keberadaan gugus Si-O-Al pada struktur pupuk coating .
Disamping  itu  dari  data  juga  diperoleh  bahwa kedua bahan relatif tahan terhadap pengaruh pH (2-13) namun sedikit terpengaruh oleh pH sangat asam  (pH=1)  dimana  jumlah  bahan  terlarut untuk  pH  =  1  jauh  lebih  besar  jika  dibanding jumlah  bahan  terlarut  pada  pH  sangat  basa (pH=14)  yaitu  sekitar  0,1  gram.  Fenomena  ini mungkin disebabkan oleh serangan solvasi kuat
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0 22 44 66 88 110 132 154 b era t(g ra m ) waktu(jam) PC PN 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0 22 44 66 88 110 132 154 b e ra t( g ra m ) waktu(jam) PCa PNa PCu
PNu
H + terhadap  phosfat  dalam  pupuk  sehingga terbentuk  asam  phosfat  yang  mudah  larut (solvasi  H + besar),  (Wilkinson,  G.  dan  Cotton, F.A., 1989).
Selanjutnya data ini menginformasikan  bahwa  pupuk  NPK  cukup aman terhadap pengaruh keasaman dan kebasaan yang sangat berguna dalam proses pemupukan.
Gambar 3.  Pengaruh  pH  terhadap  kelarutan
pupuk coating (PC) dan noncoating (PN).

## Analisis Struktur
Spektra inframerah dimaksudkan untuk
mengetahui  perbedaan  struktur  pupuk coating dan noncoating .  Penambahan silicalite sebagai zat coating diharapkan  akan  menghasilkan spektra berbeda dimana akan diperoleh penyerapan  pada  panjang  gelombang  tertentu oleh  keberadaan  Si-O  dan  Al-O  (T-O)  maupun Si-Si pada spektra pupuk coating dan tidak pada pupuk noncoating .  Sedangkan  pengukuran spektra silicalite dimaksudkan  bahwa  puncak- puncak  spesifik  yang  terdeteksi  akan  muncul pada spektra pupuk coating . Zeolit alam sebagai alternatif pengganti silicalite , sudah sewajarnya harus  memiliki  struktur  serupa.  Spektra  zeolit alam diharapkan memberikan sebagian informasi tentang ini.
Daerah  karakteristik  untuk  vibrasi T-O  (T  =  Si atau  Al)  yang  berasosiasi dengan  oksigen  akan ditemukan  dengan  serapan  paling  tajam  pada 950-1250  cm -1 dan  pada  daerah  420-500  cm -1 dengan serapan cukup tajam. Ulur asimetri Si-O pada daerah 800-1100 cm -1 dan ulur Si-Si simetri
pada 600-800 cm -1 . Disamping itu vibrasi murni T-O  akan  didapatkan  pada  715-815  cm -1 (Flanigen, E.M. dkk., 1971 ; Bekkum, H.V. dkk., 1991)
Dari hasil pengukuran, tidak ada perbedaan yang mencolok  antara  spektra  kedua  jenis  pupuk, hanya  ada  serapan  lebar  pada  spektra  pupuk noncoating pada  daerah  3100-3600  cm -1 yang disebabkan  oleh  banyaknya  uap  air  terserap (gambar  4A).  Munculnya  puncak  yang  tidak begitu  tajam  pada  daerah  532,3  cm -1 dalam spektra pupuk coating (gambar 4B) dimungkinkan  merupakan  serapan  dari  vibrasi T-O  yang  berasosiasi  dengan  oksigen.  Spektra silicalite menunjukkan  puncak  serapan  tajam pada 1083,9 cm -1 dan serapan cukup tajam pada 459  cm -1 akibat  vibrasi  T-O  yang  berasosiasi dengan  oksigen.  Sedangkan  vibrasi  murni  T-O tampak  pada  puncak  796,5  cm -1 (gambar  4C).
Hampir  sama  dengan silicalite ,  spektra  zeolit alam nampak dua serapan tajam akibat vibrasi T- O yang berasosiasi dengan oksigen pada 1047,3 cm -1 dan 437,8 cm -1 (gambar 4D).
Gambar 4.  Spektra Inframerah, pupuk noncoating (A),  pupuk coating (B), silicalite (C) dan zeolit alam(D).
0.86 0.88 0.9 0.92 0.94 0.96 0.98 1 0 2 4 6 8 10 12 14 16 gr am t er lar ut/ 1g ram pu pu k pH PC PN
Serapan  serapan  pada  panjang  gelombang spesifik  spektra silicalite tidak  semua  muncul pada  spektra  pupuk coating dimungkinkan disebabkan  oleh  sangat  sedikitnya  jumlah silicalite yang  digunakan  untuk  bahan coating .
Perbandingan  penggunaan  1  kg  bahan coating ( silicalite ) untuk satu ton pupuk.

## KESIMPULAN
Dari  data  hasil  percobaan  dapat  diambil kesimpulan  bahwa  pupuk coating mempunyai sifat  kurang  higroskopis  dan  lebih  tahan terhadap  pengaruh  pH.  Disamping  itu  luas kontak yang semakin besar akan meningkatkan daya serap terhadap uap air dari udara. Berdasar data tersebut pupuk coating lebih baik dari pada pupuk noncoating .  Perbedaan  struktur  kedua bahan  ditunjukkan  dengan  spektra  inframerah adanya serapan pada panjang  gelombang 532,3 cm -1 pada  spektra  pupuk coating .  Dari  sedikit informasi struktur dan mempertimbangkan sifat fisiknya ada peluang memanfaatkan zeolit alam sebagai  bahan coating dan  perlu  dilakukan penelitian selanjutnya.

## DAFTAR PUSTAKA
Arifin, M. dan Komarudin, 1999, Zeolit , Dirjen
Pertambangan Umum, PPTM, Bandung.
Bekkum,  H.  V.,  Flanigen,  E.M.  ,  J.C.  Jansen,
1991, Introduction  to  Zeolite  Science  and Practice ,  Elsevier  Science  Publishers  B.V. Amsterdam, 247-269.
Flanigen, E.M., Khatami, H., Szymanski, H.A.,
1971, Infrared  Structural  Studies  of  Zeolit Framework,  Molecular  sieve  Zeolit-I ,
American  Society  Advanced  in  Chemistry Series No. 101, Washington D.C.
Lenny,M.E., Dewi, F. dan Irma, Y., 2004, Zeolit
Alam Cikancra Tasikmalaya: Media
Penyimpan  Ion  Ammonium  dari  Pupuk
Amonium  Sulfat, Jurnal  Zeolit  Indonesia,
Vol. 3, No. 2.
Marchaban,  1998,  Production  of  Urea  Granule as  Fertilizer  in  a  Sustained  Release  Form,
Journal  of  Pharmaceutics, Vol.  2,  Number
1.
Rauf,  P.,  2002,  Pupuk  dan  Nilai  Tambah, Majalah Tokoh Indonesia , Vol. 9.
Sarlan,  A.,  dan  Zuziana,  S.,  2004,  Pengaruh Pemberian  Zeolit  terhadap  Peningkatan Efesiensi  Pupuk  P  dan  K  pada  Tanaman Padi, Jurnal Zeolit Indonesia, Vol. 3, No. 1.
Wilkinson,  G.  dan  Cotton,  F.A.,  1989, Kimia Anorganik  dasar ,  Terjemah  oleh  Sahati Suharto, UI-Press, Jakarta.