Yang sedikit dibagi lebih bermanfaat daripada banyak tapi di pendam

Indonesia adalah negara agraris. Dan ketergantungan masyarakatnya akan nasi atau beras mendorong pertanian indonesia untuk terus berkembang. Salah satu pengembangan teknologi pertanian adalah penggunaan pupuk kimia, yaitu urea. Walaupun sekarang sedang dikembangkan satu jenis pupuk kimia yang lebih unggul yaitu pupuk NPK.


Akan tetapi urea masih menjadi komoditi favorit para petani dalam negeri. Itu jelas karena harga pupuk NPK yang lebih mahal dari pupuk urea.

Kenapa saya tertarik untuk membahas masalah pupuk dalam artikel kali ini?tentu saja, secara sadar atau tidak, pupuk memegang peranan penting dalam program ketahanan pangan nasional. Tersendatnya distribusi pupuk saja bisa mempengaruhi kualitas padi,masa tanam, dan hasil panen tentunya. Itulah sebabnya pemerintah memberikan subsidi untuk komoditas pupuk urea.


Pernah kah pembaca melihat bagaimana bentuk pupuk urea seperti apa?
[SPOILER=pict]

Seperti itulah bentuknya. Berupa prill untuk dalam negeri, dan granul untuk kebutuhan ekspor.
Lah kok dibedain? Apa kualitasnya beda? Jawabannya tidak, ini hanya masalah ukuran butirannya saja. prill lebih halus dibanding dengan granul. Tujuannya ? nanti akan saya bahas dibelakang karena ini masalah teknis.

Setelah melihat bentuknya tentu saja kita akan bertanya-tanya,dari apa urea ini dibuat? Apakah dari susu ,kok warnanya putih begitu?

Oke sebelum itu mari kita sepakat untuk menyebut pupuk urea dengan urea saja. karena secara sains urea memang tidak digunakan hanya untuk pupuk saja, banyak sekali produk turunan yang menggunakan urea sebagai bahan bakunya. Contoh saja melamine, lem kayu, dan masih banyak lagi.

Sip, mari kita coba bahas sedikit mengenai urea dengan se-simpel mungkin. Buat pembaca yang berlatar belakang teknik kimia saya rasa sudah mengerti betul tentang urea. Urea yang warnanya putih itu alhamdulilah terbuat dari gas alam,bukannya susu. Yang terlintas dikepala saya jika urea terbuat dari susu akan jadi seperti apa pabriknya, akan jadi sarang semut mungkin.

Tapi belum tentu juga, karena di pabrik gula saja tidak pernah bermasalah secara teknis dengan semut kan. Back to laptop.

Ketika saya katakan itu terbuat dari gas alam sebenarnya tidak benar-benar dari gas alam yang diproses dan triiing, jadilah urea. Tidak. Gas alam tentu melewati banyak sekali tahapan proses untuk jadi urea. Tapi singkatnya seperti ini,-

Gas alam >>ammonia (NH3) >> urea ( NH3+CO2)
Secara detail reaksi pembentukan urea adalah
2NH3 + CO2 <<-->>( NH2)2CO + H2O , H= endotermis .

Sebenarnya reaksinya tidak sesimpel itu, tapi demi membuat tulisan ini agar tidak jadi membosankan saya singkat seperti diatas. Toh itu sudah mewakili proses secara keseluruhan.

Jadi di setiap pabrik urea yang ada di indonesia akan selalu terdapat 3 unit plant yang berbeda. Ammonia plant, urea plant ,dan utility.

Ammonia plant tentu saja bertugas memproses gas alam menjadi ammonia. Yang kemudian ammonia-nya digunakan untuk bahan baku pembuatan urea.Darimana CO2-nya didapat?
Tentu saja dari ammonia plant. Bukankah unsur utama dari gas alam adalah carbon (C) dan hidrogen (H), di ammonia plant hidrogen dari hasil pemecahan (reforming) gas alam akan di gunakan untuk membentuk ammonia (NH3) . nitrogen (N) sangat berlimpah di udara atmosfer.

Sedangkan unsur carbon (C) dari hasil reforming akan di proses menjadi CO2. Yang akan di kirim ke urea plant bersama dengan ammonia sebagai bahan baku.
Tentu saja ini tak semudah anda menjodoh-jodohkan N dengan H tiga kali atau C dengan O dua kali ,sehingga tercipta NH3 dan CO2. Sama sekali tidak sesimpel itu.

Ada banyak sekali tahapan proses yang melibatkan katalis-katalis yang jika saya tulis semua saya takut, artikel ini dikira lembaran buku kimia yang tercecer.

Terus-terus, kalo bahan bakunya dari gas kok bisa urea-nya jadi padat gitu?

Oke saya akan bahas mengenai urea plant ,tentu saja dengan se-simpel mungkin. Just for your info, urea plant adalah plant yang menangani bahan baku dengan 3 fase. Gas ,liquid,dan solid.

Ammonia yang dikirim dari ammonia plant ke urea plant berfase liquid. Caranya sederhana dengan menaikkan tekanan dan menurunkan temperatur ammonia, maka dia akan berubah menjadi liquid. Ini sama seperti ketika pagi hari yang dingin terbentuk embun, hakikatnya embun adalah H2O yang berubah fase dari gas ke liquid. Untuk CO2 tetap berupa gas.

Apakah CO2 dan NH3 langsung dicampurkan terus jadi urea? Iya, benar dicampurkan. Hanya saja tidak langsung jadi urea dong.

Kedua bahan tadi di campur, instilah kerennya feeding. Dengan tekanan yang tinggi (145 kg/cm2) kedua bahan tadi direaksikan. Dalam bejana tertutup. Tadi kan di atas entalpi proses-nya endortermis, apakah ada api buat manasin di urea plant? Benar sekali, proses pembentukan urea membutuhkan panas. Tapi gak pakai api seperti kita masak mie instan juga.

Panas untuk pembentukan didapat dari reaksi antara CO2 dan ammonia sendiri loh, jadi ada yang namanya reaksi antara. Yaitu,-

2NH3 + CO2 <<-->>NH2COONH4 (carbamate) ( NH2)2CO + H2O

Jadi ada yang namanya carbamate, itu adalah hasil dari reaksi condensasi antara CO2 dan ammonia, entalpi prosesnya adalah eksotermis.

Nah, panas dari proses antara inilah yang menjadi api buat membentuk urea yang entalpi prosesnya endotermis. Bahkan masih ada kelebihan panas yang bisa dimanfaatkan untuk menggodok air jadi steam.

Singkat cerita dengan men-skip beberapa point proses ,tarraaa, jadilah urea, dan air juga jangan lupa. Keberadaan air menandakan ini masih berbentuk liquid. Urea yang memenuhi standart jual adalah urea murni yang kadar airnya max 0.5 %. Untuk menghilangkan air gampang saja, cukup panaskan dan vacuum kan. Titik didih air adalah 100c sedangkan urea pada temperatur 132,6 itu adalah titik meltingnya. Artinya temperatur dibawah 132 urea akan mengeras dan membatu.

Lah kok di vacuum ? emang banyak debunya ya?

Hehe,

tidak begitu. Vacuum disini berfungsi menurunkan tekanan proses. Prinsipnya seperti memasak air yang lebih cepat mendidih dipegunungan dibanding di pantai, ini karena tekanan di gunung lebih rendah daripada pantai. Turunnya tekanan menurunkan pula titik didih air yang semula 100c menjadi dibawah itu. Sama juga dengan memasak urea, supaya airnya cepat habis maka perlu di vacuum.

Lah kenapa mesti cepat-cepat toh?kan biar lambat asal hemat,ehh salah ,selamat maksudnya.

Justru prinsip itu tidak berlaku di urea plant. Itu karena adanya senyawa yang bernama biuret, singkatnya biuret adalah 2 senyawa urea yang kehilangan 1 unsur ammonia-nya. Biuret adalah racun bagi tanaman, keberadaannya di urea dijaga di bawah 1%. Dan yang mendukung terbentuknya biuret adalah,-

1. Temperatur proses yang terlalu tinggi
2. Waktu tinggal yang terlalu lama (residence time)
Inilah mengapa perlu adanya pem-vacuum-an. Tujuannya adalah menghindari temperatur yang tinggi untuk menghabiskan kandungan air pada urea liquid. Juga mempersingkat waktu penggodokannya juga.

Setelah kandungan air di uapkan, maka yang tersisa adalah 99% urea. Tapi masi berbentuk melt,atau lelehan. Untuk membentuknya menjadi prill, seperti pasir cukup di putar di dalam wadah seperti ember yang penuh dengan lubang kecil-kecil. Dengan sendirinya urea akan terlontar seukuran pasir dari ember tadi akibat adanya gaya centrifugal. Tinggal didinginkan dengan udara dan jadilah pasir putih urea yang siap digunakan.

[SPOILER=urea plant]

Perbedaannya dengan granul, granul memiliki ukuran butir yang lebih besar,hampir dua kalinya prill. Urea memiliki sifat higroskopik, atau gampang menyerap air. Semakin kecil ukuran butirnya maka semakin mudah dia menyerap kandungan air , bahkan yang ada di udara.

Maka dari itulah granul di peruntukkan komoditas ekspor, mengingat jarak tempuh pengapalan yang jauh. Menghindari terjadinya penggumpalan akibat adanya penyerapan kandungan air di udara.

Lagi pula petani indonesia lebih senang menggunakan prill, sifatnya yang fast release membuat padi cepat menghijau.Di banding dengan urea granul yang sifatnya slow release, lebih dari itu semuanya sama. Baik komposisi dan manfaatnya.

Mungkin ini saja cerita saya mengenai urea, mudah-mudahan tak ada lagi yang menganggap urea berasal dari susu, lebih-lebih dari kotoran hewan dan dedaunan. Dan yang membanggakan, indonesia adalah produsen urea terbesar di asia tenggara. Dan produsen terbesarnya ada di kalimantan timur. Pupuknya sudah GO internasional, berasnya kapan ya bisa GO internasional juga.

Terakhir , kenapa di pabrik gula justru tidak ditemukan semut? Ini komentar dari senior saya yang pernah bekerja di pabrik gula . masih misteri,-