Dokumen tersebut membahas tentang pupuk urea, mulai dari bahan kimia, sifat, proses produksi, dan pengolahan limbahnya. Pupuk urea diproduksi dari amonia dan karbon dioksida melalui dua tahap reaksi. Limbah cairnya dapat menyebabkan pencemaran perairan karena mengandung amoniak dan nitrogen. Pengolahan limbah meliputi netralisasi, pengendapan, dan pengolahan biologi menggunakan alga.

1. Dibina oleh :
Dr. Ir. H. M. Faizal, DEA.
Dibuat oleh:
Nama : Wiwik Septiani
Nim : 20012681419005
Semester / kelas : I (satu)
PROGRAM STUDI BIOLOGI LINGKUNGAN
PROGRAM PASCASARJANA
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2014/2015

2.  Pengenalan pupuk Urea CON2H4 atau (NH2)2CO
Urea pertama kali ditemukan pada tahun 1773 yaitu terdapat di dalam urine.
Orang yang pertama kali berhasil mensintesis urea dari amonia dan asam sianida adalah
Woehler pada tahun 1828 dan penemuan ini dianggap sebagai penemuan pertama yang
berhasil mensintesa zat organik dari zat anorganik. Proses yang menjadi dasar dari proses
pembuatan urea saat ini adalah proses dehidrasi yang ditemukan oleh Bassarow (1870) yang
mensintesis urea dari pemanasan ammonium karbamat.
Sekitar 90% industri urea digunakan sebagai pupuk kimia. Urea dalam bentuk
butiran curah (prill) digunakan dalam pertanian sebagai pupuk kimia pemasok unsur
nitrogen. Di tanah, urea akan terhidrolisis dan melepaskan ion amonium. Kandungan N pada
urea adalah 46% dengan pengertian setiap 100 kg urea mengandung 46 kg Nitrogen, tetapi
yang tergunakan oleh tanaman biasanya separuhnya
1. Identifikasi bahan - bahan kimia pada pupuk Urea
Bahan Baku Urea adalah Amonia (NH3) adalah senyawa kimia yang biasanya
didapati berupa gas dengan bau tajam yang khas (disebut bau amonia) dan karbon dioksida
atau zat asam arang adalah sejenis senyawa kimia yang terdiri dari dua atom oksigen yang
terikat secara kovalen dengan sebuah atom karbon. Produknya adalah Urea adalah suatu
senyawa organik yang terdiri dari unsur karbon, hidrogen, oksigen dan nitrogen dengan
rumus molekul CON2H4 atau (NH2)2CO.

3. 2. Karakteristik atau sifat bahan kimia pupuk Urea
 SPESIFIKASI BAHAN BAKU DAN PRODUK
Bahan Baku
A. Amonia (NH3)
Amonia (NH3) adalah senyawa kimia yang biasanya di dapati berupa gas dengan
bau tajam yang khas (disebut bau amonia). Amonia yang digunakan secara
komersial dinamakan amonia anhidrat, yang menunjukkan bahwa tidak adanya
air pada bahan tersebut.
Sifat-sifat ammonia adalah
 Massa jenis dan fasa : 0.6942 g/L, gas.
 Kelarutan dalam air : 89.9 g/100 ml pada 0 °C.
 Titik lebur : -77.73 °C (195.42 K)
 Titik didih : -33.34 °C (239.81 K)
 Keasaman (pKa) : 9.25
 Kebasaan (pKb) : 4.75
B. Karbon dioksida (CO2)
Karbon dioksida atau zat asam arang adalah sejenis senyawa kimia yang terdiri
dari dua atom oksigen yang terikat secara kovalen dengan sebuah atom karbon.
Karbon dioksida dihasilkan oleh semua hewan, tumbuh-tumbuhan, fungi, dan
mikroorganisme pada proses respirasi dan digunakan oleh tumbuhan pada
proses fotosintesis. Karbon dioksida juga dapat dihasilkan dari hasil samping
pembakaran bahan bakar fosil.
Sifat-sifat karbon dioksida adalah
 Massa molar : 44,0095(14) g/mol
 Penampilan : gas, tidak berwarna
 Densitas : 1.600 g/L (padat)1,98 g/L (gas)
 Titik leleh : −57 °C (216 K)
 Titik didih : −78 °C (195 K)
 Kelarutan dalam air : 1,45 g/L
 Keasaman (pKa) : 6,35 dan 10,33
 Viskositas : 0,07 cP pada −78 °C
 Momen dipol : nol

4.  Sifat Umum Urea
A. Padatan berwarna putih tanpa bau
B. Urea mempunyai sifat higroskopis dan pada kelembaban udara 73%, urea akan
menarik uap air dari udara.
C. Mudah diserap oleh tanaman. Selain itu, kandungan N yang tinggi pada urea sangat
dibutuhkan pada pertumbuhan awal tanaman.
D. Apabila urea diberikan ke dalam tanah yang miskin hara, urea akan berubah ke wujud
awalnya yaitu NH3 dan CO2 yang mudah menguap (Marsono&Sigit 2002).
E. (NH2)2CO dan NH3-N tidak termasuk senyawa B3, limbah cair pabrik pupuk urea
dapat menimbulkan kerusakan ekosistem badan air yang sangat serius.
F. Urea berbentuk butiran bulat kecil (diameter lebih kurang 1 mm).
G. Tidak mengasamkan tanah, mudah tercuci oleh air dan mudah terbakar oleh sinar
matahari (Marsono dan Pinus Lingga, 2008)
H. Pada umumnya pupuk dengan kadar N yang tinggi dapat membakar daun tanaman
sehingga pemakaiannya perlu lebih hati-hati. Jangan memberikan pupuk urea ini
terlalu dekat dengan tanaman
 Sifat Fisis atau Fisik urea
 Density (padat pada 20 o C ) : 1335 kg/m3
 Titik leleh ( melting Point ) : 132 o C
 Panas Spesifik (Melt ) : 126j/mol/o C
 Panas peleburan ( Melt Point ) : 13,6 kj/mol
 Berat Molekul : 60,056
 Berat jenis and fasa : 1.33·103 kg/m3 [1], solid
 Kelarutan di dalam air : 108 g/100 ml (20 °C),
167 g/100 ml (40 °C),
251 g/100 ml, (60 °C),
400 g/100 ml (80 °C),
733 g/100 ml (100 °C)
 Titik lebur : 132.7 °C (406 K) decomposes
 Titik didih : n.a.
 Keasaman (pKa) : 0.18

5.  Kebasaan (pKb) : 13.82
 Kelembaban relatif kritis : 81% (20 °C)
73% (30 °C)
3. Kuantitatif atau jumlah bahan kimia dalam pupuk urea
Perbandingan NH3 dan CO2 berkisar 3,5 – 4 karena selain mempengaruhi suhu
reaktor, jumlah ammonia dapat mempengaruhi reaksi secara langsung. Adanya kelebihan
ammonia dapat mempercepat reaksi pertama. Di samping itu, kelebihan ammonia juga akan
mencegah terjadinya reaksi pembentukan biuret dengan reaksi :
2NH2CONH2(l) NH2CONHCONH2(l) + NH3(g)
Terbentuknya biuret yang berlebihan tidak diinginkan karena merupakan racun
bagi tanaman sehingga jumlahnya dibatasi hanya 0,5 % dari produk urea.
Perbandingan mol NH3 : CO2 optimum adalah 4 : 1. dengan nilai itu diharapkan reaksi
pertama dapat berjalan cepat sekaligus mencegah terjadinya pembentukan biuret.
Sintesa urea dapat berlangsung dengan bantuan tekanan yang tinggi. Sintesa ini
dilaksanakan pertama kali oleh BASF pasa tahun 1941 dengan bahan baku ammonia dan
karbon dioksida.
Sintesa urea berlangsung dalam dua tahap. Selama tahap pertama berlangsung,
dari ammonia dan karbon dioksida akan terbentuk ammonium karbamat. Reaksi ini bersifat
eksotermis.
2NH3(l) + CO2(g) NH2CONH4(aq) ΔH = - 159,7 KJ
Pada tahap kedua, dari ammonium karbamat akan terbentuk urea dan air. Reaksi ini bersifat
endotermis.
NH2CONH4(aq) NH2CONH2(aq) + H2O(l) ΔH = 41,43 KJ
Sintesa dapat ditulis menurut persamaan reaksi sebagai berikut :
2NH3(l) + CO2(g) NH2CONH2(aq) + H2O(l) ΔH = -118,27 KJ

6. 4. Sumber bahan kimia pencemar dalam pupuk urea
Sumber bahan kimia pencemar dalam pupuk urea berupa senyawa nutrien tinggi,
yaitu nitrogen dan amoniak yang masuk ke perairan, maka dalam jangka panjang akan
menyebabkan eutrofikasi. Beberapa dampak dapat muncul akibat eutrofikasi, yakni bau dan
rasa yang tidak sedap, kekurangan (deplesi) oksigen pada malam hari, penetrasi cahaya ke
dalam kolam air berkurang, kematian ikan, dan keracunan pada hewan maupun manusia.
5. Dampak bahan kimia pencemar dalam pupuk urea
A. Menurunkan kualitas lingkungan
Limbah cair yang dihasilkan oleh proses produksi dari industri pupuk urea dapat
menimbulkan adanya rasa dan bau yang tidak sedap pada penyediaan air bersih,
akibat adanya amoniak dalam limbah cair tersebut
B. Berdampak pada kesehatan makluk hidup
Bahan beracun yang terkandung dalam limbah cair industri pupuk mampu
merusak sel hewan terutama pada classis mamalia termasuk manusia, akibat adanya
amoniak. Apabila senyawa amniak dalam konsentrasi yang tinggi masuk dalam
perairan dapat membahayakan kehidupan hewan, biota air, maupun manusia
disekitarnya. Misalnya dampak amoniak pada ikan dapat menyebabkan kerusakan
pada insang, sehingga konsekuensi respirasi ikan akan terganggu. insang penting
untuk keseimbangan asam-basa dalam pengaturan pH darah ikan serta untuk
pertukaran ion seperti natrium dan klorida dalam darah. Oleh karena itu, kerusakan
insang akan mengganggu terjadinya sejumlah proses penting dalam metabolisme
ikan. Amoniak juga menyebabkan kerusakan kulit, sirip, dan usus. Paparan amoniak
yang lebih kronis menyebabkan terhambatnya pertumbuhan, mematiakan sistem
kekebalan serta merusak sistem syaraf.
6. Pengolahan atau penanggulangan dampak
A. Equalisasi, yaitu pengolahan air limbah yang berfungsi untuk meratakan beban
pencemar air limbah (mencampur untuk menjadi lebih homogen) serta
untuk mengurangi atau mengendalikan variasi karakteristik air limbah

7. agar tercapai kondisi optimum untuk proses lebih lanjut.Netralisasi,
Yaitu suatu proses pengolahan air limbah yang digunakan untuk
menetralkan asam atau basa karena beberapa limbah industri umumnya
bersifat asam atau basa, sehingga memerlukan netralisasi sebelum
dialirkan ke proses lebih lanjut atau dibuang ke badan air penerima.
B. Pengelolaan fisik / pengendapan, yaitu suatu proses pengolahan air limbah untuk
mengurangi padatan tersuspensi. Pada proses pengendapan ini partikel
padat dibiarkan mengendap ke dasar tangki yang biasanya untuk
mempercepat proses sedimentasi ditambahkan bahan kimia.
C. Pengolahan biologi, yaitu suatu proses pengelolaan air limbah yang bertujuan
untuk mengurangi zat organik melalui mekanisme oksidasi biologis.
Pengolahan secara biologi terdiri dari:
1) Kolam aerasi, yaitu kolam yang diberikan perlakuan aerator sehingga akan
mampu untuk meningkatkan oksigen terlarut dalam air limbah tersebut
sehingga dapat mencukupi kebutuhan mikroba.
2) Nitrifikasi dan Denitrifikasi, yaitu pengolahan air limbah dengan cara
menghilangkan nitrat melalui proses biologis.
3) Lumpur aktif, yaitu melibatkan sejumlah mikroorganisme yang merupakan
biomasa aktif yang mampu mereduksi substrat dan memiliki
permukaan yang dapat menyerap.
4) Trickling filter, yaitu kumpulan benda padat yang berbentuk silinder, pada
tempat tersebut di berikan kerikil, pasir dan substrat untuk menyaring
air limbah yang akan disemprotkan dari atas silinder tersebut. Pada
kerikil dan pasir tersebut akan membentuk lapisan biofilm sehingga
mampu untuk mendegradasi bahan organik yang berada pada air
limbah tersebut.
5) Pengolahan limbah cair industry pupuk urea menggunakan Chlorella sp pada
berbagai konsentrasi fosfat. Pemanfaatan alga dalam pengolahan
limbah cair industry pupuk akan menimbulkan dampak positif bagi
lingkungan yaitu dapat bertindak sebagai biokatalis dalam
menurunkan kandungan bahan organic dan anorganik dalam limbah.
Mikroalga yang dimanfaatkan anatara lain Chlorella sp juga memiliki
kandungan gizi yang tinggi.