Abstrak — Banyak  pertanian  di  Indonesia  yang masih  bergantung  pada  penggunaan  pupuk  kimia. Padahal  penggunaan  pupuk  kimia  yang  berlebihan  dapat menyebabkan  penurunan  bahan  organik  tanah.  Untuk menyeimbangkannnya  saat  ini  petani  juga  sedang menggalakkan  penggunaan  pupuk  organik.  Sehingga membuat  kebutuhan  pupuk  organik  meningkat  setiap tahunnya.  Pendirian  pabrik  pupuk  organik  granul  ini dapat  memenuhi  kebutuhan  pupuk  organik  untuk petani. Prosess  pembuatan  pupuk  organik  granul  terdiri  dari pencampuran bahan baku, yakni sampah organik, kotoran sapi,  kotoran  domba,  dan  dipotong  dengan  rotary  knife cutter.  Tahap  berikutnya  adalah  proses  fermentasi, dengan  penambahan bioactivator agar  meningkatkan kandungan C-organik, phosphor, dan kalium. Selanjutnya adalah proses granulasi, pembesaran dari partikel dengan proses  aglomerasi.  Ukuran  yang  diharapkan  pada  proses granulasi  ini  adalah  2-4  mm  sehingga  produk  undersize maupun oversize akan dikembalikan ke dalam granulator setelah  melewati  screener.  Selanjutnya  pupuk  organik granul  dikeringkan.  Selanjutnya  produk  dipisahkan berdasarkan ukurannya lalu didinginkan di Rotary cooler . Setelah keluar dari Rotary Cooler suhu keluaran sekitar 40 o C  dan  masih  mengandung  kadar  air  sebesar  13,7%. Produk  dari rotary  cooler siap  untuk  di packaging dan masuk  ke  dalam  pupuk  organik  granul storage. Dari analisa  ekonomi  didapatkan  BEP  sebesar  45%  dengan POT sesudah pajak sebesar 4,8 tahun.
Kata  Kunci —  Pupuk  Organik  Granul,  Sampah  organik, Kotoran sapi,  Kotoran domba, Pertanian

## I. PENDAHULUAN
aat  ini  pertanian  di  Indonesia  masih  bergantung  pada penggunaan  pupuk  anorganik  (pupuk  kimia).  Padahal penggunaan  pupuk  kimia  secara  terus  menerus  dapat menyebabkan  penurunan  bahan  organik  tanah  dan bahkan  sebagian  besar  lahan  pertanian  mengandung  bahan organik  rendah  (<2  %),  sedangkan  kandungan  ideal  organik dalam tanah seharusnya adalah 3 %. Tanah dengan kandungan bahan  organik  rendah  akan  berkurang  kemampuannya  dalam mengikat  pupuk  kimia,  sehingga  efektivitas  dan  efisiensinya menurun akibat pencucian dan fiksasi. [1]
Terjadinya pemasaman tanah dapat diakibatkan penggunaan pupuk  nitrogen  buatan  secara  terus  menerus  dalam  jumlah besar  [2].  Kerusakan  tanah  secara  fisik  dapat  diakibatkan karena  kerusakan  struktur  tanah  yang  dapat  menimbulkan pemadatan  tanah.  Kerusakan  struktur  tanah  ini  dapat  terjadi akibat  pengolahan  tanah  yang  salah  atau  penggunaan  pupuk kimia  secara  terus  menerus  [3].  Kerusakan  biologi  ditandai oleh  penyusutan  populasi  maupun  berkurangnya  biodiversitas organisme tanah, dan terjadi biasanya bukan kerusakan sendiri, melainkan  akibat  dari  kerusakan  lain  (fisik  dan  atau  kimia). Sebagai  contoh  penggunaan  pupuk  nitrogen  (dalam  bentuk ammonium sulfat dan sulfur coated urea ) yang terus menerus selama  20  tahun  dapat  menyebabkan  pemasaman  tanah sehingga populasi cacing tanah akan turun dengan drastis [4]. Pupuk  anorganik  seperti  urea  mengandung  banyak  nitrogen sebesar  45  %.  Kandungan  Nitrogen  yang  besar  mengandung kandungan asam yang besar sehingga dapat merusak tanah [5]
Penggunaan pupuk di Indonesia meningkat dari tahun 2008 hingga 2009 dan peningkatan paling drastis terjadi pada pupuk organik.  Hal  ini  disebabkan  banyaknya  petani  yang  mulai sadar akan dampak penggunaan pupuk anorganik secara terus- menerus. Persentase peningkatan penggunaan pupuk dari tahun 2008-2009 [1] dapat ditunjukkan oleh grafik di bawah ini.
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 Urea ZA NPK Organik Pe rsen Pe ning ka ta n (% ) Jenis Pupuk
Gambar 1. Grafik Persentase Peningkatan Penggunaan Pupuk dari Tahun 2008-2009
Kebutuhan  pupuk  organik  meningkat  setiap  tahunnya, seiring dengan meningkatnya permintaan dari sektor pertanian maupun  perkebunan.  Menurut  survey  yang  dilakukan  tahun 2011 kebutuhan pupuk organik mencapai 12,3 juta ton, tahun 2012  meningkat  mencapai  12,6  juta  ton,  dan  tahun  2013 meningkat mencapai 12,9 juta ton [6]

## Studi Awal Desain Pabrik Pupuk Organik Granul Dari Organic Waste
Zulfatul Hanna, Anggun Dwi Apriliani dan Juwari Purwo Sutikno Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
e-mail : joecheits@yahoo.com
S
Di  Indonesia  sebagian  besar  sampah  merupakan  sampah organik.  Penelitian  mengenai  sampah  padat  di  Indonesia menunjukkan  bahwa  80%  merupakan  sampah  organik.  Salah satu penghasil sampah organik terbesar di pulau Jawa Tengah adalah di daerah Temanggung yaitu sebesar 841,32 m 3 per hari m 3 per  hari    pada  tahun  2013.    Jika  ditinjau dari bahan yang lain seperti Jerami, di daerah Temanggung dalam sekali panen padi  menghasilkan  sebanyak  kurang  lebih  20.140  ton  jerami. Dan  di  dearah  Temanggung  merupakan  penghasil  ternak khususnya sapi dan domba sehingga dalam sehari kotoran sapi yang  dihasilkan  adalah  1.468  kg  dan  kotoran  domba  yang dihasilkan  sebesar  3.939,39  kg  [8].  Sampah  organik,  jerami dan  kotoran  ternak  adalah  bahan  baku  yang  baik  dalam pembuatan pupuk, karena  mengandung unsur hara makro dan mikro yang baik untuk tanah [1].
Oleh  karena  itu  dengan  melihat  potensi  bahan  baku  yang melimpah  serta  guna  memenuhi  kebutuhan  dalam  sektor pertanian di Indonesia, pendirian Pabrik Pupuk Organik granul dari  limbah  organik  ini  akan  memiliki  nilai  ekonomis  yang tinggi.

## II. TINJAUAN PUSTAKA

## II.1. Seleksi Proses Produksi
Seleksi  proses  dilakukan  untuk  memilih  proses  yang akan digunakan pada pembuatan pabrik untuk mendapatkan produk yang  baik  dalam  segi  ekonomis  maupun  teknis.  Pemilihan proses  pada  pembuatan  pabrik  Organik  Granul  ini  terletak pada  proses  fermentasi.  Proses  ini  dilakukan  dengan  cara batch. Batch  Process merupakan  fermentasi  dengan  cara memasukan  media  dan  inokulum  secara  bersamaan  ke  dalam bioreactor  dan  pengambilan  produk  dilakukan  pada  akhir fermentasi.  Pada system  batch ,  bahan  media  dan  inokulum dalam  waktu  yang  hampir  bersamaan  di  masukan  ke  dalam bioreactor,  dan  pada  saat  proses  berlangsung  akan  terjadi terjadi  perubahan  kondisi  di  dalam bioreactor (nutrient  akan berkurang  dan  produk  serta  limbah).  Pada system  fermentasi Batch ,  pada  prinsipnya  merupakan  sistem  tertutup,  tidak  ada penambahan  media  baru,  ada  penambahan   oksigen   (O 2 ) dan aerasi .  Batch  Fermentation  banyak  diterapkan  dalam dunia industri, karena kemudahan dalam proses sterilisasi dan pengontrolan alat. Bioreaktor tipe  batch memiliki keuntungan lain  yaitu  dapat  digunakan ketika  bahan tersedia  pada  waktu- waktu  tertentu  dan  bila  memiliki  kandungan  padatan  tinggi (25%).  Bila  bahan  berserat,  tipe  batch  akan  lebih  cocok dibandingkan  tipe  kontinyu  [7].  Pada  proses  fermentasi  ini diperlukan  penambahan  oksigen  agar  terjadi  reaksi pengompomposan secara aerob seperti berikut :
Pada  prinsipnya  hasil  akhir  proses  ini  adalah  sel-sel  baru, CO 2 ,  air,  amoniak,  sulfat  dan  senyawa  organik  baru  bersifat stabil  yang  dinamakan  kompos.  Kompos  biasanya mengandung  unsur  lignin  yang  sukar  terurai  dalam  jangka waktu yang singkat. Sedangkan nutrien yang digunakan adalah larutan effective  microorganisme .  Kandungan  mikroba  dalam
EM 4 sangat  efektif  digunakan  untuk  limbah  rumah  tangga, limbah  pasar  dan  lain-lain.  Manfaat  dari  bioaktivator  ini diantaranya  adalah  mempercepat  proses  fermentasi  limbah organik,  menurunkan  kadar  COD,  menekan  bau  yang  tidak sedap (H 2 S dan NH 3 ). Penambahan bioaktivator ini bertujuan untuk mempercepat  pendegradasian bahan baku. Penambahan bioaktivator  biasanya  dilakukan  pada  awal  pengomposan untuk  merangsang  perkembangan  mikroorganisme  tersebut dalam menguraikan bahan organic [6]

## III. URAIAN PROSES

## III.1. Spesifikasi Bahan Baku
Bahan baku utama pada proses pembuatan pupuk organik granul  adalah  menggunakan  bahan  sampah  organik,  kotoran sapi dan domba, jerami, filter dengan spesifikasi di bawah ini :
Tabel 1. Spesifikasi Bahan Baku Pupuk Organik Granul Berdasarkan  seleksi  proses,  maka  proses  yang  digunakan
dalam  pembuatan pupuk organik  granul terdiri atas

## III.2. Uraian proses terpilih
Berdasarkan  seleksi  proses,  maka  proses  yang  digunakan dalam  pembuatan pupuk organik  granul terdiri atas
1. Penghancuran Bahan Baku
Raw  material  yang  masuk  yaitu  sampah  organik,  kotoran sapi,  kotoran  domba,  dan  jerami  dihancurkan  menggunakan rotary  knife  cutter  lalu  dicampur  ke  dalam mixer .  Tujuannya adalah mempermudah pencampuran jika ditambahkan molase, bakteri  EM4  maupun  clay.  Selain  itu  mempermudah  proses fermentasi yang nantinya produk dari hasil fermentasi tersebut akan dijadikan dalam bentuk granul di dalam granulator.
2. Fermentasi dan Granulasi
a. Proses Fermentasi Bahan  baku  dari mixer kemudian  dimasukkan  ke  dalam fermentor  dengan  menambahkan bioactivator ,  yaitu  EM4. Penambahan bioactivator ini  bertujuan  untuk  meningkatkan kandungan  C-organik,  phosphor,  dan  kalium.  Oksigen  dan senyawa-senyawa  yang  mudah  terdegradasi.  Suhu  akan meningkat dengan cepat di atas 50 o - 70 o C .  Pada proses ini, pH  juga  akan  meningkat.  Diharapkan  C/N  rasio  nya  sebesar 10-15. C/N rasio sangat berpengaruh pada spesifikasi produk. Berikut  adalah  reaksi  fermentasi  aerob  untuk  masing-masing bahan baku.[9]
1. Fermentasi Aerob Samapah Organik C 48 H 84 O 18 N + 59,25 O 2 48 CO2 + 20,25 H 2 O + NH 3 + E
Spesifikasi Sampah Organik Kotoran Sapi Kotoran Domba Jerami Filler Bentuk padat, cair padat, cair padat, cair padat, cair Granul Warna Beragam Beragam Beragam Beragam - Bau Berbau Berbau Berbau Berbau - Kadar N 2% 1,28% 0,65% 0,66% - Kadar P 1% 0,19% 0,35% 0,07% - Kadar K 2% 0,93% 0,30% 0,93% - Kadar Air 53% 18,82% 51,3% 30% - Density 490 lb/yd 3 1685 lb/yd 3 1685 lb/yd 3 550lb/yd 3 - Ukuran granul - - - - 0,15-1,5 mm, Bulk Density - - - - 1000 kg/cm 3
2. Fermentasi Aerob Kotoran Hewan
C 55 H 78 O 28 N + 59,75 O 2 55 CO2 + 18,75 H 2 O + NH 3 + E 3. Fermentasi Aerob Jerami C 16 H 25 O 10 N + 16,5 O 2 16 CO2 + 5,5 H 2 O + NH 3 + E b. Proses Granulasi Material  yang  telah  homogen  dari pug  mill kemudian digranulasi  di  dalam Granulator .  Granulasi  atau  proses pembentukan  granul,  merupakan  pembesaran  dari  partikel- partikel  dengan  proses  aglomerasi.  Aglomerasi  adalah  proses dimana  partikel-partikel  yang  halus  saling  menempel membentuk  butiran  yang  lebih  besar,  dalam  hal  ini  sebagian atau  seluruh  material-asal  masih  dapat  diidentifikasi  dan sebagian  lainnya  mungkin  sudah  berubah  menjadi  senyawa baru melalui reaksi kimia. Proses granulasi atau pembutiran di Granulator ini  dilakukan  dengan  bantuan  steam.  Pemakaian steam  ini  diatur  sedemikian  rupa  sehingga  didapatkan  pupuk organik granul yang terbaik
3. Proses Drying Untuk mengeringkan pupuk organik granul di dalam Dryer digunakan  udara  panas  dari  sistem utilitas.  Temperatur  udara panas inlet dryer berkisar 120 o C. Temperatur gas panas outlet dryer dijaga  sekitar  70  –  80 o C.  Gas  panas  dari  dalam dryer dipisahkan dari debu yang terbawa oleh Dryer Cyclone . Debu dari Dryer Cyclone dikembalikan ke Raw Material Conveyor untuk  digranulasi  kembali.  Pada  proses  pengeringan  pupuk organik granul ini menggunakan dua rotary dryer dikarenakan kadar  air  yang masuk pada  dryer masih terlalu besar. Setelah keluar  dari dryer pertama,  suhu  keluaran  sekitar  75 o C  dan masih  mengandung  kadar  air  sebesar  20%.  Sedangkan  pada dryer kedua  suhu  keluaran  sekitar  85 o C  dan  masih mengandung kadar air sebesar 4%.
4. Cooler dan Finishing Unit Pupuk organik granul kering keluar dari Dryer 2 dibawa ke Screen 1 untuk diayak sebelum masuk ke Rotary Cooler . Hasil atas (over size) dihaluskan di Crusher dan hasilnya masuk ke Raw  Material  Conveyor untuk  digranulasi  kembali.  Hasil bawah  dipisahkan  menjadi product  size dan under  size . Product size dengan ukuran 2 – 4 mm (5 – 9 mesh ) masuk ke Dryer  Conveyor untuk  dialirkan  ke Dryer  Bucket  Elevator sedangkan under size masuk ke Raw Material Conveyor untuk digranulasi kembali. Product onsize dari screen II dialirkan ke Cooler untuk  didinginkan.  Pendinginan  ini  dilakukan  dengan cara mengalirkan udara (suhu kamar) ke dalam Cooler dengan sistem counter current . Setelah keluar dari Rotary Cooler suhu keluaran  sekitar  40 o C  dan  masih  mengandung  kadar  air sebesar  13,7%.  Produk  dari  rotary  cooler  siang  untuk  di packaging dan masuk ke dalam pupuk organik granul storage. Berdasarkan  spesifikasi  bahan  baku  dan  uraian  proses diatas,  maka  didapatkan  produk  pupuk  organik  granul memiliki bentuk butiran coklat, tidak berbau dan mudah larut di dalam air dengan spesifikasi  sebagai berikut :
Tabel 2 . Spesifikasi Produk Pupuk Organik Granul Spesifikasi Nilai Satuan Produk pH 4-8 C/N ratio 12-25 % Senyawa Organik 68 % N 2 %
P 2 O 5 1 % K 2 O 2 % H 2 O 4-16 % Ukuran 2-4 mm
Hasil spesifikasi produk telah memenuhi Standart National Indonesia (SNI).
Sehingga  dipilihlah  Kabupaten  Temanggung,  Jawa  Tengah sebagai  lokasi  pabrik  pembuatan  pupuk  organik  granul  dari organic waste didasarkan pada beberapa aspek penilaian yaitu:
1. Lokasi dekat dengan sumber bahan baku
2. Letak geografis
3. Kondisi daerah Muara Enim
4. Ketersediaan sarana utilitas
5. Sarana transportasi
Gambar 2. Lokasi Pendirian Pabrik Pupuk Organik Granul

## IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

## IV.1. Ekonomi
Setelah didapat hasil produksi, maka bisa dilakukan analisa ekonomi sebagai berikut
Tabel 3 . Hasil Perhitungan Analisa Ekonomi Keterangan Unit Jumlah Total investment cost Rp 99.485.494.654, 47 Interest % per thn 8 IRR % 21,8 POT tahun 4,8 BEP % 45 Harga pupuk organik granul Rp 2000 Project life tahun 15 Waktu konstruksi tahun 2 Operasi pertahun hari/tahun 330

## V. KESIMPULAN
Dari  hasil  yang  telah  diuraikan  sebelumnya,  maka  dapat disimpulkan  bahwa  studi  awal  perencanaan  operasi  pabrik dilakukan  secara  kontinyu,  selama  24  jam/hari    dengan  total operasi  selama  330  hari.  Kapasitas  produksi  pabrik  pupuk organik  granul  yang  diinginkan  adalah  47.861  ton  /  tahun
dengan massa konstruksi   2  tahun  dimana  rincian  analisa ekonomi Total Capital Investment :   Rp 99.485.494.654,47 IRR pada tahun ke sepuluh :   34,4% Payback Periode :   4,82 tahun BEP :   45%
Dari hasil analisa  ekonomi tersebut di atas, terlihat bahwa IRR  sebesar  34,4  %  berada  di  atas  8  %  bunga  pinjaman dengan  POT  pada  tahun  keempat  menginjak  tahun  kelima. Selain  itu  terlihat  pula  bahwa  fluktuasi  bahan  baku  tidak memberikan  pengaruh  yang  cukup  signifikan  terhadap kenaikan  atau  penurunan  nilai  IRR  pabrik  sehingga  pabrik pupuk organik granul ini layak untuk didirikan.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada  Orang  tua  beserta seluruh  keluarga  yang  telah  memberikan  dukungan,  doa,  dan kasih  sayang  kepada  kami;  Bapak  Prof.  Dr.  Ir.  Tri  Widjaja, M.Eng.,  selaku  Ketua  Jurusan  Teknik  Kimia,  Fakultas Teknologi  Industri,  Institut  Teknologi  Sepuluh  Nopember; Setiyo  Gunawan,  ST.,Ph.D  selaku  sekretaris  Jurusan  Teknik Kimia;  Juwari  Purwo  Sutikno,  S.T.,  M.Eng.,  Ph.D.  selaku Dosen  Pembimbing  I, atas bimbingan dan arahan yang sudah diberikan;  Prof.  Ir.  Renanto  Handogo,  M.S.,  Ph.D.,  selaku Dosen  Pembimbing  II,  Fadlilatul  Taufany  S.T.,  Ph.D,  dan Setiyo Gunawan, S.T., Ph.D., selaku dosen penguji yang telah memberikan  saran  guna  untuk  perbaikan  tugas  pra  desain pabrik  ini;  Bapak  dan  Ibu  Dosen  pengajar  dan  seluruh karyawan Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri – ITS;  Teman-teman  Perdalpro’s  Crew  yang  telah  memberikan bantuan dalam pembuatan Skripsi ini.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Balai Penelitian Tanah, Administrator. (2005, October 28). “Pupuk  Organik  Tingkatkan  Produksi  Pertanian ” . http://pustaka.litbang.pertanian.go.id/.
[2] Brady,N.C.  “The  Nature  and  Properties  of  Soils”.  10  th edition.  621  pp.  Macmillan  Publishing  Co.,  New  York, NY. (1990)
[3] Roidah, Ida Syamsu. “Manfaat Penggunaan Pupuk Organik untuk Kesuburan Tanah ” . Jurnal Universitas Tulungagung Bonorowo. Volume 1, Nomor 1. (2013).
[4] Adams,  J.F.C.C.  Mitchell  and  H.H  Bryant.  “Soil  Test Fertilizer Recommendations for Alabama Crops”. Agron & Soils Dep. Ser. No. 178. Auburn University, AL. (1994)
[5] Ogbodo, E. N. “Impact of the use of Inorganic Fertilizers to the Soils of the Ebonyi State Agro-Ecology, South-Eastern Nigeria ” .  Journal  of  Environment  and  Earth  Science.  Vol 3, No. 7.  (2013).
[6] Badan Pusat Statistika
Kabupaten Temanggung,
Administrator.  (2014,  October  31).  “Statistika  Daerah
Temanggung”. http://temanggungkab.bps.go.id/.
[7] Central Data Mediatama Indonesia, Administrator. (2013,
October 20). ”Studi Potensi Bisnis Industri Pupuk di
Indonesia 2013-2017 ” . http://www.cdmione.com/source/Pupuk.pdf.
[8] Departemen  Pertanian  Sulawesi  Selatan,  Administrator. (2003,  October  22).  “Sistem  Integrasi  Padi-Ternak ” . http://sulsel.litbang.pertanian.go.id/.
[9] Minier,  M  and  Goma,  G.  “Biotechnology  and Bioengineering ” . Vol 24, 1565-1579.  (1982).
[10] Tchobanoglous,  George.  “Integrated  Solid  Waste Management  Engineering  Principles  and  Management Issues”. Singapore: McGraw-Hill. (1993).
[11] Ulrich, Gael D. A Guide to Chemical Engineering Process Design and Economics . John Wiley and Sons Inc. Canada. 1984.