Pupuk
Pupuk anorganik

Artikel utama: Pupuk buatan
Secara umum, tumbuhan hanya menyerap nutrisi yang diperlukan jika terdapat dalam bentuk senyawa kimia yang mudah terlarut. Nutrisi dari pupuk organik hanya dilepaskan ke tanah melalui pelapukan yang dapat memakan waktu lama. Pupuk anorganik memberikan nutrisi yang langsung terlarut ke tanah dan siap diserap tumbuhan tanpa memerlukan proses pelapukan.
Pupuk kimia adalah pupuk yang dibuat secara kimia atau juga sering disebut dengan pupuk buatan. Pupuk kimia bisa dibedakan menjadi pupuk kimia tunggal dan pupuk kimia majemuk. Pupuk kimia tunggal hanya memiliki satu macam hara, sedangkan pupuk kimia majemuk memiliki kandungan hara lengkap. nPupuk kimia yang sering digunakan antara lain Urea dan ZA untuk hara N: pupuk TSP, DSP, dan ZA untuk hara P: Kcl atau MOP untuk hara K. Sedangkan pupuk majemuk biasanya dibuat dengan mencampurkan pupuk-pupuk tunggal. Komposisi haranya bermacam-macam tergantung produsen dan komoditasnya.
Dalam reaksi pengendapan, suatu jenis reaksi yang dapat berlangsung dalam cairan, misalnya air. Suatu reaksi dapat dikatakan reaksi pengendapan apabila reaksi tersebut menghasilkan endapan. Endapan yaitu zat padat yang tidak larut dalam cairan tersebut. Senyawa-senyawa yang sering digunakan dalam reaksi pengendapan yaitu senyawa-senyawa ionik. Semua karbonat, fosfat dan sulfat tidak dapat larutdan menghasilkan endapan, kecuali senyawa dari ion logam alkali dan ion amonium tidak menghasilkan endapan.
Selain endapan suatu reaksi dapat membentuk zat lapisan bagian atas berbentuk gas terapung atau busa, yang mungkin merupakan gas amonia atau gas lainnya. Sebagian besar sulfat dapat larut. kalsium sulfat dan perak sulfat sedikit larut. barium sulfat, merkuri (II) sulfat dan timbal sulfat tidak dapat larut. Pupuk sulfat dalam tanah akan bereaksi menghasilkan asam sulfat dengan ph rendah yang membahayakan kesehatan, sehingga lahan perlu dinetralkan atau diturunkan ph dengan pupuk basa. Sebagian senyawa sulfat dapat berfungsi sebagai pembersih, demikian pula senyawa klorida dan hidroksida. Reaksi hidrasi adalah suatu reaksi kimia di mana suatu zat dikombinasikan dengan air. Senyawa hidrat adalah senyawa atau substansi kimia yang di dalamnya mengandung molekul air yaitu H2O. Senyawa anhidrat adalah senyawa atau substansi kimia yang tidak ada kandungan molekul air yaitu H2O. Reaksi yang bersifat bolak-balik bisa terjadi pada senyawa-senyawa hidrat.Penambahan air bisa dilakukan untuk membentuk atau menciptakan senyawa hidrat. Sebaliknya, pengurangan atau peniadaan air bisa merubah senyawa hidrat menjadi senyawa anhidrat. Unsur penting yang sangat dibutuhkan untuk pertumbuhan adalah nitrohen dalam amonia urea atau nitrat, juga unsur oksigen dan hidrogen dalam air H2O atau hidroksida OH. Kadang suatu bahan yang diberikan pada tumbuhan malah membuat tanaman terhambat pertumbuhannya atau menjadi gosong atau layu bahkan kering dan mati. mungkin juga terkontaminasi suatu bahan racun lain penghambat pertumbuhan misalnya herbisida.
Tiga senyawa utama dalam pupuk anorganik yaitu nitrogen (N), fosfor (P), dan kalium (K). Kandungan NPK dihitung dengan pemeringkatan NPK yang memberikan label keterangan jumlah nutrisi pada suatu produk pupuk anorganik.
Secara umum, nutrisi NPK yang siap diserap oleh tanaman pada pupuk anorganik mencapai 64%, jauh lebih tinggi dibandingkan pupuk organik yang hanya menyediakan di bawah 1% dari berat pupuk yang diberikan. Inilah yang menyebabkan mengapa pupuk organik harus diberikan dalam jumlah yang jauh lebih banyak dibandingkan pupuk anorganik.
Pupuk nitrogen dibuat dengan menggunakan proses Haber yang ditemukan pada tahun 1915. Proses ini menggunakan gas alam sebagai sumber hidrogen, dan gas nitrogen dari udara pada temperatur dan tekanan yang tinggi dengan bantuan katalis menghasilkan amonia sebagai produknya. AMonia dapat digunakan sebagai bahan baku pupuk lainnya seperti amonium nitrat dan urea. Pupuk ini dapat dilarutkan terlebih dahulu dengan air. Sebelum ditemukannya proses Haber, mineral seperti natrium nitrat ditambang untuk dijadikan sumber pupuk nitrogen anorganik. Mineral ini masih ditambang sampai sekarang.
Proses lainnya dalam pembuatan pupuk organik adalah proses Odda yang disebut juga dengan proses nitrofosfat. Bebatuan fosfat dengan kadar fosfor hingga 20% dilarutkan ke asam nitrat untuk menghasilkan asam fosfat dan kalsium nitrat. Bebatuan fosfat juga bisa diproses menjadi mineral P2O5 dengan bantuan asam sulfat. Melalui tungku listrik, mineral fosfat juga bisa direduksi menjadi fosfat murni, namun proses ini sangat mahal.
Kalium secara komersial dapat ditemukan di berbagai tempat mulai dari bebatuan di dalam bumi hingga sedimen di dasar laut. Bebatuan yang mengandung kalium sering kali berada dalam bentuk kalium klorida yang juga ditemukan bersamaan dengan mineral natrium klorida. Bebatuan yang mengandung kalium ditambang dengan bantuan air panas sehingga larut. Larutan ini diuapkan dengan bantuan sinar matahari. Senyawa amina digunakan untuk memisahkan KCl dengan NaCl.
Penggunaan pupuk organik secara komersial telah berkembang dan meningkat hingga 20 kali lipat dibandingkan 50 tahun yang lalu dengan jumlah konsumsi saat ini mencapai 100 juta ton nitrogen anorganik per tahun. Tanpa pupuk anorganik, diperkirakan sepertiga bahan pangan saat ini tidak dapat berproduksi. Penggunaan pupuk fosfat juga meningkat dari 9 juta ton (1960) menjadi 40 juta ton (2000). Setiap hektare tanaman jagung membutuhkan antara 30 hingga 50 kilogram pupuk fosfat, sedangkan kedelai membutuhkan 20–25 kg. Yara International merupakan produsen pupuk nitrogen anorganik terbesar di dunia.
| Negara | Total penggunaan nitrogen (Metrik ton per tahun) | Penggunaan untuk bahan pangan dan produksi pakan ternak (Metrik ton per tahun) |
| --- | --- | --- |
| China | 18.7 | 3.0 |
| Amerika Serikat | 9.1 | 4.7 |
| Prancis | 2.5 | 1.3 |
| Jerman | 2.0 | 1.2 |
| Brasil | 1.7 | 0.7 |
| Kanada | 1.6 | 0.9 |
| Turki | 1.5 | 0.3 |
| Inggris | 1.3 | 0.9 |
| Meksiko | 1.3 | 0.3 |
| Spanyol | 1.2 | 0.5 |
| Argentina | 0.4 | 0.1 |