Proses Pada Gliserin Agar Berfungsi Sebagai Nutrisi Bagi Tanaman

Proses Pada Gliserin Agar Berfungsi Sebagai Nutrisi Bagi Tumbuhan


Gliserin (gliserol) akan dapat berfungsi sebagai nutrisi atau suplemen pertumbuhan bagi tanaman, terutama bila melalui proses  pengenceran/pencampuran dengan air (formulasi) dan pemurnian , agar dapat diserap dengan aman dan efektif sebagai sumber karbon organik.    

Berikut adalah proses yang dilakukan pada gliserin agar berfungsi bagi tanaman:
  • Pengenceran dengan Air (Formulasi):  Gliserin murni terlalu kental. Agar dapat diserap oleh tanaman sebagai nutrisi (penyedia karbon), gliserin umumnya terkontaminasi dengan udara (misalnya, campuran gliserin dan udara hangat) sebelum diaplikasikan, baik melalui semprotan daun ( foliar spray ) maupun penyiraman akar ( soil drench ).
  • Pemurnian (dari Crude Glycerol):  Gliserin yang berasal dari sampingan biodiesel ( crude gliserol ) mengandung pengotor organik dan garam. Pemurnian (seperti asidifikasi/distilasi) perlu dilakukan untuk menghilangkan pengotor dan membatasi kadar garam, sehingga gliserin dapat diaplikasikan tanpa menyebabkan salinitas tanah yang berlebihan.
  • Pencampuran dengan Pupuk (Formulasi Pupuk):  Gliserin sering dicampur dengan pupuk nitrogen (seperti urea) untuk meningkatkan efektivitas penyerapan nutrisi oleh tanah dan tanaman.
  • Reaksi antara gliserin (gliserol) dan urea umumnya digunakan dalam industri untuk sintesis
    gliserol karbonat(bahan kimia bernilai tinggi) melalui proses karbonilasi atau gliserolisis. Reaksi ini menghasilkan produk utama gliserol karbonat dan produk samping amonia (NH₃). 
    Berikut persamaan reaksi kimia utamanya: 
    1. Persamaan Reaksi (Secara Umum) 
    C 3 H 8 O3(Gliserol)+CON2H4(Urea) Katalis, Δ C 4 H 6 O 4 ( Gliserol Karbonat ) + 2Ureatutup paren C₄H₆O₄ Gliserol Karbonat tutup paren ditambah 2 N H₃ paren
    𝐶 3 𝐻 8 𝑂 3 ( Meluncur ) +𝐶𝑂 𝑁 2 𝐻 4 ( U r a ) Katalis , Δ 𝐶 4 𝐻 6 𝑂 4 (Glis e r o l Karbonat ) + 2 𝑁 𝐻 3 ( A ​​​​​​​
    2. Penjelasan Reaksi 
    • Reaktan:Gliserol (gliserin) dan Urea.
    • Katalis:Biasanya digunakan katalis basa atau logam oksida seperti CaO, ZnO, atau ZnSO₄.
    • Kondisi:Reaksi dilakukan pada suhu tinggi, umumnya antara 130°C - 160°C.
    • Produk Sampingan:Amonia (
      N H 3 cap N cap H sub 3
      NH3
      ) yang sering kali dihilangkan dengan kekosongan untuk mendorong kesetimbangan ke arah produk.
       
    3. Tahapan Reaksi (Mekanisme) 
    Reaksi ini sering kali berlangsung dalam dua tahap: 
    1. Pembentukan Gliserol Karbamat:
      C₃H₈O₃ + C₂N₂H₄C₄H₉NO₄ ( Gliserol Karbamat ) + N H 3 cap C sub 3 cap H sub 8 cap O sub 3 plus cap C cap O cap N sub 2 cap H sub 4 cap panah kanan C sub 4 cap H sub 9 cap N cap O sub 4 open paren Gliserol Karbamat close paren plus cap N cap H sub 3
      𝐶 3 𝐻 8 𝑂 3 + 𝐶 𝑂 𝑁 2 𝐻 4 𝐶 4 𝐻 9 𝑁 𝑂4(GliserolKarbat)+𝑁 𝐻 3
    2. Pembentukan Gliserol Karbonat:
      C 4 H 9 N O 4C 4 H 6 O 4 ( Gliserol Karbonat )+ N H 4 cap H sub 9 cap N cap H sub 4 right arrow cap C sub 4 cap H sub 6 cap O sub 4 open paren Gliserol Karbonat close paren plus cap N cap H sub 3
      𝐶 4 𝐻 9 𝑁 𝑂 4 𝐶 4 𝐻 6 𝑂 4 (Gliserol Karbonat ) + 𝑁 𝐻3
       
    Produk gliserol karbonat (
    C 4H 6 O 4 cap C sub 4 cap H sub 6 cap O sub 4
    C4 H 6 O 4
    ) memiliki struktur cincin 5-anggota (4-(hidroksimetil)-1,3-dioxolan-2-one). 
  • Aplikasi sebagai Biostimulan:  Gliserin dapat disemprotkan pada daun dengan konsentrasi tertentu (misalnya, 10 mL per  liter) untuk meningkatkan ketahanan tanaman terhadap stres salinitas,  membantu pertumbuhan akar, dan merangsang aktivitas mikroba di dalam tanah. 
Gliserol yang diserap tanaman berfungsi  sebagai sumber karbon organik dan osmolit  yang membantu tanaman tumbuh dan  bertahan dalam kondisi stres lingkungan. 

Persamaan Reaksi (Secara Umum) 
C3H8O3(Gliserol)+CON2H4(Urea)Katalis, ΔC4H6O4(Gliserol Karbonat)+2NH3(Amonia)cap C sub 3 cap H sub 8 cap O sub 3 open paren Gliserol close paren plus cap C cap O cap N sub 2 cap H sub 4 open paren Urea close paren cap C sub 4 cap H sub 6 cap O sub 4 open paren Gliserol Karbonat close paren plus 2 cap N cap H sub 3 open paren Amonia close paren up arrow
BM C3H8O3 (Gliserin) = 92,094 gr/mol
BM CON2H4 (Urea) = 60,06 gr/mol.
Persamaan bobot:
(x / BM C3H8O3) = (1 /  BM CON2H4)
(x / 92,094) = (1 / 60,06)
x = 92.094 / 60,06 = 1,5334 gr
Jadi 1 gr  Urea ( CON2H4)   membutuhkan 1,5334 gr atau  1,5334 ml Gliserin ( C3H8O3)   agar dapat bereaksi membentuk Gliserol Karbonat (C4H6O4) dan Amonia (NH3).
Proses mengubah gliserol menjadi gliserol karbonat (GC) biasanya melibatkan reaksi  gliserol dengan urea  atau  gliserol dengan dimetil karbonat (DMC)  menggunakan katalis (seperti berbasis Nikel atau Seng), pada suhu tertentu (misal 100-150°C) dan tekanan vakum untuk menghilangkan amonia yang terbentuk, sehingga menggeser kesetimbangan reaksi dan meningkatkan hasil GC. 
Metode Umum (Gliserol + Urea)
  1. Persiapan Reaktan : Campurkan gliserol (biasanya dari hasil samping biodiesel) dengan urea dan katalis (misalnya Ni/γAl₂O₃) dalam reaktor.
  2. Pemanasan & Reaksi : Panaskan campuran pada suhu tertentu (misal 150°C) selama beberapa jam (misal 4 jam).
  3. Vakum : Nyalakan pompa vakum untuk menghilangkan gas amonia (NH₃) yang dihasilkan, mendorong reaksi terhadap produk (gliserol karbonat).
  4. Pemurnian : Setelah reaksi selesai, pisahkan katalis dan produk gliserol karbonat dari sisa reaktan, seringkali melibatkan netralisasi (jika katalis homogen) dan distilasi. 
Metode Alternatif (Gliserol + DMC)
  1. Reaksi Transesterifikasi : Reaksikan gliserol dengan dimetil karbonat (DMC) menggunakan katalis (misalnya natrium) pada suhu 30-75°C.
  2. Pengadukan & Pemanasan : Campuran diaduk kuat pada suhu yang ditentukan selama 1-5 jam.
  3. Penghentian Reaksi : Reaksi dihentikan dengan menambahkan etanol, lalu sentrifugasi untuk memisahkan katalis. 
Faktor Kunci dalam Proses
  • Katalis : Sangat penting untuk mempercepat reaksi, bisa homogen (ZnSO₄) atau heterogen (Ni/γAl₂O₃).
  • Suhu & Waktu : Meningkatkan suhu dan waktu reaksi umumnya meningkatkan konversi, tetapi perlu dioptimalkan.
  • Penghilangan Produk Samping : Mengeluarkan amonia (dengan vakum) sangat penting untuk meningkatkan hasil. 
Hasilnya adalah cairan bening, tidak mudah terbakar, dan serbaguna yang dikenal sebagai gliserol karbonat. 

Dalam sintesis gliserol karbonat (biasanya dari gliserol dan urea), amonia (
NH3cap N cap H sub 3
) dihasilkan sebagai produk samping. Untuk menghilangkan amonia dari campuran reaksi tersebut guna menggeser kesetimbangan ke arah produk, metode yang paling umum dan efektif digunakan adalah: 
  1. Distilasi atau Destilasi Vakum (Reduced Pressure Distillation):
    Ini adalah metode utama yang digunakan dalam industri atau laboratorium, yaitu dengan memanaskan campuran reaksi di bawah tekanan rendah (vakum) untuk menguapkan amonia (titik didih rendah) dari gliserol karbonat (titik didih tinggi).
  2. Stripping (Pengupasan dengan Gas/Udara):
    Mengalirkan gas inert seperti
    N2cap N sub 2
    ,
    CO2cap C cap O sub 2
    , atau udara melalui campuran reaksi pada suhu tinggi (sekitar
    140C140 raised to the composed with power C
    ) untuk membawa gas amonia keluar dari sistem.
  3. Destilasi Reaktif (Reactive Distillation):
    Amonia dihilangkan secara langsung selama proses reaksi berlangsung menggunakan kolom distilasi untuk meningkatkan rendemen gliserol karbonat.
     
Mengapa Amonia Dihilangkan?
Amonia adalah produk samping dari reaksi urea-gliserol. Jika tidak dihilangkan, amonia akan membatasi jumlah gliserol karbonat yang terbentuk (menghambat kesetimbangan). 

Fungsi Gliserol Karbonat
Gliserol karbonat (GC) adalah senyawa serbaguna yang berfungsi sebagai bahan baku sintesis polimer (poliuretan, polikarbonat), pelarut polar non-volatil di berbagai industri (kosmetik, cat, pembersih), elektrolit dalam baterai litium-ion, plastisizer (pelembut), emulsifier, dan prekursor pembuatan surfaktan serta glisidol. Sifatnya yang unik menjadikannya alternatif hijau dan berpotensi menggantikan bahan kimia yang kurang ramah lingkungan. 
Fungsi Utama Gliserol Karbonat: 
  • Industri Polimer: Digunakan untuk membuat poliester, poliuretan (terutama yang bebas isosianat), poliamida, dan polikarbonat.
  • Pelarut: Berfungsi sebagai pelarut polar yang efektif untuk senyawa organik dan anorganik, serta pelarut reaktif dalam proses seperti ekstraksi dan pembersihan.
  • Baterai Litium-ion: Dieksplorasi sebagai elektrolit yang menjanjikan karena sifatnya yang tidak mudah terbakar dan kemampuannya meningkatkan stabilitas baterai.
  • Kosmetik & Perawatan Pribadi: Bertindak sebagai emulsifier, humektan (pelembap), dan pelarut dalam produk seperti cat kuku, memberikan efek plastisisasi.
  • Plastisizer: Meningkatkan fleksibilitas dan sifat mekanik pada film polimer, termasuk nitroselulosa dan edible coating.
  • Bahan Kimia Intermediet: Menjadi bahan dasar sintesis senyawa penting lainnya seperti glisidol, epiklorohidrin, dan surfaktan.
  • Aplikasi Lain: Digunakan dalam formulasi cat, sebagai bahan pengeras dalam semen, dan sebagai agen penangkap
    CO2cap C cap O sub 2
    (adsorbent).
     
Mengapa Gliserol Karbonat Penting? 
  • Berasal dari Sumber Terbarukan: Seringkali dibuat dari gliserol, produk sampingan industri biodiesel, menjadikannya bahan kimia hijau.
  • Multi-fungsional: Memiliki gugus fungsi hidroksil (-OH) dan karbonat (C=O) yang reaktif, membuatnya serbaguna.
  • Pengganti Hijau: Menawarkan alternatif yang lebih aman dan ramah lingkungan dibandingkan beberapa pelarut dan bahan kimia komersial lainnya. 

Cara Menghilangkan Amonia dari Persenyawaan
Menghilangkan bau amonia (
NH3cap N cap H sub 3
) dari larutan persenyawaan melibatkan proses penetralan basa (amonia bersifat basa lemah) dengan asam, atau menguapkan amonia keluar dari larutan. 
Berikut adalah beberapa cara efektif untuk menghilangkan bau amonia dari larutan: 
1. Metode Penetralan dengan Asam (Cara Paling Efektif) 
Amonia bersifat basa, sehingga penggunaan asam akan menetralkannya dan menghilangkan baunya dengan cepat. 
  • Asam Cuka (Asam Asetat): Semprotkan atau campurkan larutan cuka putih ke area atau larutan yang berbau amonia. Cuka efektif menetralkan bau amonia yang menyengat.
  • Asam Sitrat: Asam sitrat dapat dicampurkan ke dalam larutan atau digunakan untuk menyemprotkan area yang terkontaminasi amonia.
  • Asam Sulfat (
    H2SO4cap H sub 2 cap S cap O sub 4
    ) atau Asam Fosfat (
    H3PO4cap H sub 3 cap P cap O sub 4
    ):
    Digunakan dalam konteks industri (ammonia scrubber) untuk menetralkan amonia menjadi garam yang tidak berbau.
     
2. Metode Fisik (Penguapan & Pengenceran) 
  • Stripping Amonia: Tingkatkan pH air limbah dengan menambahkan kapur atau soda ash (natrium karbonat), kemudian alirkan udara ke dalam sistem untuk menguapkan amonia keluar dari larutan.
  • Pengenceran: Encerkan larutan amonia dengan banyak air bersih. Ini menurunkan konsentrasi amonia, sehingga mengurangi bau secara bertahap.
  • Aerasi: Mengalirkan udara ke dalam air (aerasi) dapat membantu melepaskan gas amonia yang terlarut. 
3. Metode Biologis dan Adsorpsi 
  • Karbon Aktif: Gunakan karbon aktif untuk menyerap bau amonia dari larutan limbah.
  • EM4 Peternakan & Molases: Untuk larutan yang mengandung kotoran, penggunaan larutan fermentasi EM4 (Effective Microorganisms) yang dicampur molases dapat menguraikan amonia penyebab bau. 
4. Metode Klorinasi (Breakpoint Chlorination) 
  • Menggunakan kaporit atau klorin untuk mengoksidasi amonium dalam air menjadi gas nitrogen yang tidak berbau. Ini sering digunakan dalam pengolahan air tanah dengan konsentrasi amonia tinggi. 
Peringatan: Jangan mencampur amonia dengan pemutih (bleach/klorin) secara langsung karena akan menghasilkan gas beracun (chloramine). 
Ringkasan Pilihan: 
Kondisi Cara Utama
Pembersihan Rumah/LantaiSemprotkan cuka putih/asam sitrat
Limbah Cair/AirStripping Amonia (Kapur/Soda Ash)
Kandang/KotoranSemprotkan EM4 + Molases
Air AkuariumGanti 25-50% air & karbon aktif
 
Campuran gliserol karbonat, amonia (
NH3
), dan asam fosfat (
H3PHAI4
Campuran gliserol karbonat, amonia (
NH3huruf N huruf H sub 3
), dan asam fosfat (
H3PHAI4H sub 3 P cap O sub 4
) umumnya merupakan representasi dari tahapannetralisasi dan pemurnian dalam proses produksi gliserol karbonat yang menggunakan urea (atau amonia) sebagai bahan baku, di mana asam fosfat digunakan sebagai katalis atau agen penetralisasi. 
Berikut adalah rincian mengenai campuran tersebut: 
  • Fungsi Asam Fosfat (
    H3PHAI4H sub 3 P cap O sub 4
    )
    : Dalam sintesis gliserol karbonat dari gliserol dan urea, amonia (
    NH3huruf N huruf H sub 3
    ) Dihasilkan sebagai produk sampingan. Asam fosfat sering ditambahkan di akhir reaksi untuk menetralkan katalis basa (seperti MgO, CaO) atau mengikat sisa amonia untuk memudahkan pemisahan produk gliserol karbonat melalui distilasi.
  • Reaksi Asam-Basa : Amonia (
    NH3huruf N huruf H sub 3
    ) yang bersifat basa akan bereaksi dengan asam fosfat (
    H3PHAI4H sub 3 P cap O sub 4
    ) membentuk amonium fosfat.
  • Produk yang Dihasilkan :
    • Gliserol Karbonat : Produk utama yang diinginkan, yang akan dimurnikan.
    • Amonium Fosfat (seperti Diamonium Fosfat) : Produk sampingan berbentuk kristal padat yang merupakan pupuk bernilai guna.
    • Udara (
      H2HAIhuruf H sub 2 huruf O
      )
      : Sebagai hasil samping dari reaksi netralisasi.
       
Secara ringkas, campuran ini bertujuan untuk menghentikan reaksi samping, menyediakan gliserol karbonat, dan mengubah amonia limbah menjadi produk sampingan yang bermanfaat (pupuk amonium fosfat). 

Campuran gliserol karbonat, amonia, dan asam fosfat berpotensi besar berguna sebagai nutrisi atau pupuk tanaman, terutama melalui pembentukan senyawa amonium fosfat yang merupakan hara penting
. 
Berikut adalah analisis komponen campuran tersebut: 
  • Amonia + Asam Fosfat (
    NH3cap N cap H sub 3
    +
    H3PO4cap H sub 3 cap P cap O sub 4
    ):
    Kombinasi ini akan membentuk Amonium Fosfat (seperti MAP atau DAP), yang merupakan pupuk sumber Nitrogen (N) dan Fosfor (P) yang sangat umum dan efektif untuk merangsang pertumbuhan tanaman, meningkatkan kualitas hasil panen, dan memperkuat akar.
  • Gliserol Karbonat: Senyawa ini bersifat biodegradable (mudah terurai), tidak beracun, dan memiliki kemampuan humektan (menjaga kelembaban). Dalam aplikasi pertanian, gliserol karbonat dapat digunakan bersama pupuk sebagai komponen yang membantu tanaman.
  • Keunggulan Campuran: Campuran ini tidak hanya menyediakan nutrisi mikro (N dan P) tetapi juga berpotensi bertindak sebagai pembenah tanah (karena gliserol karbonat) yang membantu retensi air atau nutrisi di sekitar perakaran. 
Hal yang perlu diperhatikan:
Asam fosfat bersifat korosif dan, jika digunakan secara berlebihan, dapat meningkatkan keasaman tanah (menurunkan pH). Pastikan konsentrasi dan rasio pencampuran tepat untuk menghindari efek negatif pada mikroorganisme tanah. 
Secara keseluruhan, formulasi ini, terutama jika diproses menjadi amonium fosfat (CAP - Calcium Ammonium Phosphate jika menggunakan limbah yang mengandung kalsium), merupakan inovasi berkelanjutan untuk mengubah hasil samping industri menjadi input pertanian yang bernilai. 

Takaran/Dosis Bahan  
Campuran antara gliserol karbonat, amonia, dan asam fosfat berpotensi menghasilkan pupuk cair majemuk (mengandung N dan P) yang kaya nutrisi. Campuran ini bekerja dengan prinsip aminolisis, di mana amonia bereaksi dengan gliserol karbonat, dan asam fosfat berfungsi untuk menetralkan serta menambahkan unsur fosfor (P)
. 
Berikut adalah informasi umum mengenai pembuatan dan penggunaan campuran gliserol karbonat, amonia, dan asam fosfat sebagai nutrisi tanaman: 
1. Rasio Bahan untuk Sintesis 
Untuk menciptakan campuran pupuk yang berimbang, rasio molar gliserol karbonat terhadap amonia (NH3) yang sering dipertimbangkan adalah 1:1. Asam fosfat (
H3PO4cap H sub 3 cap P cap O sub 4
) umumnya ditambahkan hingga campuran mencapai pH netral, berkisar antara 6 hingga 7. Tujuannya adalah agar larutan akhir mengandung sekitar 2% fosfor (P). 
2. Penggunaan pada Tanaman 
Campuran ini biasanya bersifat konsentrat tinggi dan memerlukan pengenceran dengan air sebelum diaplikasikan pada tanaman. 
  • Aplikasi Tanah: Penggunaan melalui tanah biasanya melibatkan pengenceran campuran dengan air bersih.
  • Aplikasi Daun: Untuk penyemprotan pada daun, pengenceran dengan air juga diperlukan. 
3. Proses Pencampuran 
  1. Reaksi Awal: Gliserol karbonat dicampur dengan amonia (seringkali dalam bentuk amonium hidroksida) pada suhu ruang atau sedikit dihangatkan (hingga
    50C50 raised to the composed with power cap C
    ) selama satu hingga dua jam.
  2. Netralisasi: Asam fosfat ditambahkan secara bertahap ke dalam campuran sambil terus diaduk dan pH-nya dipantau.
  3. Pengenceran Akhir: Air bersih digunakan untuk mengencerkan hasil campuran sebelum digunakan pada tanaman. 
Catatan Penting: 
  • Disarankan menggunakan alat pelindung diri seperti masker dan sarung tangan saat menangani bahan-bahan ini, karena amonia dan asam fosfat dapat bersifat korosif dan memiliki bau tajam.
  • Asam fosfat dalam campuran ini bereaksi menghasilkan amonium fosfat, yang dikenal bermanfaat untuk perkembangan awal tanaman.
  • Gliserol karbonat berperan sebagai agen yang membantu menahan kelembapan di area perakaran tanaman. 
Perhatan: Informasi ini bersifat umum dan mungkin perlu disesuaikan dengan kebutuhan spesifik tanaman dan kondisi lingkungan. 
Sebelum menggunakan campuran ini atau pupuk lainnya, disarankan untuk berkonsultasi dengan ahli pertanian atau profesional yang berkualifikasi untuk mendapatkan panduan yang sesuai dengan jenis tanaman, kondisi tanah, dan praktik pertanian lokal. 






Comments

Popular posts from this blog

GEJALA DAN TANDA PENYAKIT PADA TANAMAN

15 Jenis Tanaman Mengandung Fosfor Tinggi

CARA MEMBUAT POC (PUPUK ORGANIK CAIR) SEDERHANA BAHAN YAKULT, AIR KELAPA, TELUR, MICIN, DAN JUS TEB