PEMANFAATAN
NANOTEKNOLOGI
DALAM
PENGEMBANGAN PUPUK DAN PESTISIDA ORGANIK
(Mekanika Nanomaterial & Biomateri)
Disusun
Oleh
Nama NPM
Muhammad Nasrudin 27414424
Risky
Putra Syaifudin 29414510
Thomi Naufal 2A414737
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
JURUSAN TEKNIK MESIN
UNIVERSITAS GUNADARMA
DEPOK
2017
PEMANFAATAN NANOTEKNOLOGI
DALAM
PENGEMBANGAN PUPUK DAN PESTISIDA ORGANIK
ABSTRAK
Perkembangan teknologi dan pemanfaatannya tidak bisa
dipungkiri terkait erat dengan peningkatan daya saing industri suatu negara.
Peningkatan pengetahuan dan penguasaan terhadap teknologi baru sangat
dibutuhkan untuk memenangkan persaingan di era perdagangan global baik oleh
pemerintah maupun industri. Salah satu contoh teknologi yang sedang hangat
diperbincangkan adalah nanoteknologi. Pemanfaatan nano teknologi sudah dikenal
baik diantaranya di bidang kesehatan, industri kosmetik dan pertanian. Pada
dasarnya prinsip penemuan nanoteknologi adalah untuk memaksimalkan hasil atau
produksi tanaman dengan meminimalkan penggunaan pupuk, pestisida dan kebutuhan
lainnya dengan melakukan monitoring kondisi tanah seperti perakaran dan
mengaplikasikannya langsung ke target sehingga tidak ada yang terbuang. Untuk
pestisida, jika hal ini diterapkan akan dapat meminimalisir penggunaan pestisida
pada tanaman karena hanya serangga target saja yang terkena dampaknya.
Penggunaan teknologi nano pada pupuk akan memungkinkan pelepasan nutrisi yang
terkandung pada pupuk dapat dikontrol. Jadi hanya nutrisi yang benar-benar akan
diserap oleh tanaman saja yang dilepaskan, sehingga tidak terjadi kehilangan
nutrisi ada target yang tidak dikehendaki seperti tanah, air dan
mikroorganisme. Pada pupuk nano, nutrisi dapat berupa enkapsulasi nanomaterial,
pelapisan oleh lapisan pelindung yang tipis atau dilepaskan dalam bentuk emulsi
dari nanopartikel.
Nano Teknologi
Berdasarkan asal katanya , “nano” itu sendiri berasal
dari bahasa latin yang berarti sesuatu yang sangat kecil (dwarf) atau satu per
satu milyar (10-9). Teknologi nano dapat didefinisikan sebagai sebuah
ilmu yang berhubungan dengan benda-benda yang berukuran 1 hingga 100 nm, yang meiliki
sifat berbeda dari bahan asalnya dan untuk mengontrol atau memanipulasi dalam
skala atom
Pengaplikasian teknologi nano di bidang pertanian
diantaranya dalam rekayasa genetika untuk mendapatkan bibit unggul.
Nanopertikel dan nanoemulsi dapat diaplikasikan pada pestisida, pupuk, sensor
untuk memantau tanah, Pakan ternak, obat hewan, Pangan, obat herbal dan kemasan
antibakteri serta komposit anti persesapan gas.
Nanoteknologi banyak dimanfaatkan dalam berbagai hal
misalnya meningkatkan efisiensi penggunaan pupuk dan bahan alami dalam tanah,
mempelajari mekanisme dan dinamika unsur-unsur nutrisi di dalam tanah.
Manfaat Nano Teknologi di
Bidang Pertanian
Pada dasarnya prinsip
penemuan nanoteknologi adalah untuk memaksimalkan hasil atau produksi tanaman
dengan meminimalkan penggunaan pupuk, pestisida dan kebutuhan lainnya dengan
melakukan monitoring kondisi tanah seperti perakaran dan mengaplikasikannya
langsung ke target sehingga tidak ada yang terbuang.
Penggunaan teknologi nano pada pupuk akan memungkinkan
pelepasan nutrisi yang terkandung pada pupuk dapat dikontrol. Jadi hanya
nutrisi yang benar-benar akan diserap oleh tanaman saja yang dilepaskan,
sehingga tidak terjadi kehilangan nutrisi ada target yang tidak dikehendaki
seperti tanah, air dan mikroorganisme. Pada pupuk nano, nutrisi dapat berupa
enkapsulasi nanomaterial, pelapisan oleh lapisan pelindung yang tipis atau
dilepaskan dalam bentuk emulsi dari nanopartikel.
Contoh aplikasi nanoteknologi dalam bidang pertanian
dalam upaya peningkatan produktifitas pertanian dilaporkan antara lain
nanoporous, nanonutrisi, slow-released, nanoenkapsulasi, nanosensor untuk
pupuk, air, herbisida, kestabilan tanah dan lain sebagainya. Beberapa
ahli berpendapat bahwa pestisida dalam ukuran nano dapat menjadi berbahaya bagi
manusia karena bisa menginfeksi kulit atau terhirup dan masuk ke paru-paru
kemudian sampai ke otak.
Efektivitas pestisida yang dapat meningkat berkali lipat
dengan mengubahnya menjadi nanopartikel bisa dijadikan dasar untuk aplikasi
pestisida organik berbahan dasar tanaman seperti rosemary, cengkeh, lavender,
kemangi dan beberapa minyak atsiri lain yang berotensi menjadi pestisida
nabati.
Nano Teknologi dan Lingkungan
Nanoteknologi dapat
digunakan untuk mendegradasi residu pestisida baik itu di air, udara maupun di
tanah melalui mekanisme fotokatalis oksida logam dengan menggunakan materi
berbahan oksida semikonduktor seperti titanium oksida (TiO2) dan Zinc oksida
(ZnO). Melalui proses fotokatalisis, residu pestisida dapat diubah menjadi
mineral yang bermanfaat dan tidak membahayakan lingkungan.
Fotokatalisis didefinisikan sebagai suatu proses
kombinasi antara fotokimia dan katalis yaitu suatu proses transformasi kimiawi
dengan melibatkan cahaya sebagai katalisator yang akan mempercepat transformasi
tersebut.
Keistimewaan Nano Teknologi
Keistimewaan sifat nanomaterial adalah bahwa dia mampu
melakukan penetrasi lebih cepat dan sifatnya bisa sangat berbeda dengan sifat
yang dimiliki ketika zat tersebut masih dalam ukuran lebih besar. Sebagai
contoh aurum (gold) akan sangat toksik ketika berukuran nano, tembaga (Cu)
memiliki sifat lebih keras dan feromagnetik akan menjadi superparamagnetik pada
ukuran 20 nm.
Pestisida nabati yang sudah dibuat dalam bentuk
nanopartikel diantaranya yaitu pestisida nabati mimba (Azadirachta indica).
Forim membuat nanokapsul (gambar 1) dengan diameter rata-rata mulai 150 hingga
250 nm.
Gambar 1. Nanokapsul berisi ekstrak mimba dengan berbagai perbesaran
menggunakan SEM
Kapsul yang sudah diisi rata-rata memiliki ukuran yang
lebih besar dibandingkan kapsul yang belum diisi, Dapat dilihat berdasarkan
gambar bahwa kapsul yang telah diisi larvasida berukuran lebih besar
dibandingkan dengan kapsul kosong.
Gambar 2. Nanokapsul PVP tanpa larvasida dan berisi
temefos
Metode Untuk Menghasilkan
Nanopartikel
a.
Metode
Kopresipitasi
Merupakan metode sintetis
senyawa organik yang didasarkan pada pengendapan lebih dari satu substansi secara
bersama-sama ketika melewati titik jenuhnya. Biasanya zat pengendap yang
digunakan adalah hidroksida, karbonat, sulfat dan oksalat.
b.
Metode
sol-gel
Merupakan proses pembentukan
senyawa anorganik melalui reaksi kimia dalam larutan pada suhu rendah, dimana
terjadi perubahan fase dari suspensi koloid (sol) membentuk fase cair kontinyu
(gel).
Tahapan
proses sol-gel:
1.
Hidrolisis
Pada
tahap ini prekursor dilarutkan dalam alkohol dan terhidrolisis dengan
penambahan air pada kondisi asam, netral atau basa dan menghasilkan sol koloid.
2.
Kondensasi
Terjadi proses transisi
dari sol menjadi gel melibatkan ligan hidroksil untuk menghasilkan polimer
dengan ikatan M-O-M
3.
Pematangan (ageing)
Terjadi reaksi
pembentukan jaringan gel yang lebih kuat, kaku dan menyusut didalam larutan.
4.
Pengeringan
Proses penguapan
laruutan dan cairan yang tidak diinginkan untuk mendapatkan struktur sol-gel
yang memiliki luas permukaan tinggi.
Kelebihan : kehomogenan yang
lebih baik, kemurnian lebih tinggi, suhu proses relatif rendah, tidak terjadi
reaksi dengan senyawa sisa, kehilangan pelarut bisa diperkecil dan pencemaran
udara bisa dikurangi.
Kekurangan : harga bahan mentah
yang mahal, terjadi penyusutan bahan yang cukup besar pada saat pengeringan,
menggunakan senyawa organik yang bisa membahayakan kesehatan dan menghasilkan
residu hidroksil dan karbon serta proses yang membutuhkan waktu lama.
c.
Metode
Mikroemulsi
Awal tahun 1943 Hoar dan
Schulman melaporkan bahwa kombinasi air, minyak, surfaktan dan alkohol atau
amina yang merupakan ko-surfaktan menghasilkan larutan yang jernih dan homogen
yang dinamakan mikroemulsi.
d.
Metode
hidrothermal/solvothermal
Proses solvothermal melibatkan
penggunaan pelarut di atas suhu dan tekanan titik didihnya sehingga akan
mengakibatkan terjadi peningkatan daya larut dari padatan dan kecepatan reaksi
antar padatan. Post hidrothermal merupakan perlakuan pada amterial setelah
mengalami proses sol-gel dengan tujuan meningkatkan kristalisasi dari
partikel tersebut. Metode ini menggunakan pelarut superkritis dengan beberapa
pertimbangan yaitu:
1.
Memiliki tegangan permukaan
rendah sehingga kemampuan daya larutnya tinggi
2.
Viskositasnya rendah
3.
Difusitas tinggi sehingga
memberikan pengaruh terhadap peningkatan daya larut.
e. Metode cetakan (templated synthesis)
Cetakan yang digunakan disebut
nanoreaktor. Ukuran pori yang halus dan seragam akan membantu nano partikel
terbentuk sesuai dengan ukurannya dan mengontrol distribusi ukuran pada produk
akhir. Ada dua macam metode yang digunakan untuk memasukan nanopartikel
semikonduktor kedalam pori dari material mesopori yaitu:
1.
Proses in situ/post
treatment yaitu mencampurkan prekursor nanopartikel dengan misel sebelum
terbentuknya material mesopori.
2.
Grafting/penempelan
secara langsung nanopartikel ke dalam permukaan pori.
f.
Nanopartikel
semi konduktor organik
Merupakan semikonduktor yang
menggunakan material organik sebagai material aktifnya. Semikonduktor organik
lebih mudah untuk disintesis dan lebih fleksibel secara mekanik. Mekanisme
utama semikonduktor ini adalah melibatkan hantaran melalui elektron pi atau
elektron yang tidak berpasangan.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar