AkUAPONIK

Moh. Ega Elman Miska, SP., MSi.

Universitas Gunadarma

2018

Sistem Akuaponik

Menurut Diver 2006,

Akuaponik adalah kombinasi akuakultur dan hidroponik untuk memelihara ikan dan tanaman dalam satu sistem yang saling terhubung

Limbah yang dihasilkan oleh ikan digunakan sebagai pupuk untuk tanaman (Wahap et al. 2010).

Interaksi antara ikan dan tanaman menghasilkan lingkungan yang ideal untuk tumbuh sehingga lebih produktif dari metode tradisional (Rakocy et al. 2006).

ARTI PENTING

Sistem Akuaponik

Penelitian tentang akuaponik dimulai oleh Universitas Virgin Island sejak tahun 1971

Berawal dari sulitnya memelihara ikan air tawar dan sayuran di pulau Semiarid, Australia

Hasil penelitian tersebut kemudian digunakan sebagai dasar pada sistem akuaponik untuk tujuan komersil, namun upaya pengembangan sistem ini masih mengalami banyak kendala

SEJARAH

Sistem Akuaponik

Pada tahun 1980-an sistem akuaponik mulai berkembang luas (Rakocy, 1997)

Sampai tahun 1980-an, seluruh usaha dalam menggabungkan akuakultur dan hidroponik tidak semuanya berhasil, namun beragam inovasi yang dilakukan telah mengubah teknologi akuaponik menjadi salah satu sistem untuk memproduksi bahan makanan (Diver 2006)

SEJARAH

Sistem Akuaponik

Akuaponik hemat energi, mencegah keluarnya limbah ke lingkungan, menghasilkan pupuk organik untuk tanaman (lebih baik dari bahan kimia),

Pemanfaatan kembali air limbah melalui biofiltrasi dan menjamin produksi bahan makanan melalui multi-kultur, membuat akuaponik pantas dikatakan salah satu model panutan untuk green technology (Wahap et al. 2010).

PRINSIP DASAR

Sistem Akuaponik

Pada sistem akuaponik, aliran air kaya nutrisi dari media pemeliharan ikan digunakan untuk menyuburkan tanaman hidroponik

Hal ini baik untuk ikan karena akar tanaman dan rhizobakter mengambil nutrisi dari air.

MEKANISME

Sistem Akuaponik

Nutrisi yang berasal dari feses, urin dan sisa pakan ikan adalah kontaminan yang menyebabkan meningkatnya kandungan racun pada media pemeliharaan

Tetapi air limbah ini juga menyediakan pupuk cair untuk menumbuhkan tanaman secara hidroponik

MEKANISME

Sistem Akuaponik

Media hidroponik berfungsi sebagai biofilter, yang akan menyerap ammonia, nitrat, nitrit dan posfor sehingga air yang sudah bersih dapat dialirkan kembali ke media pemeliharaan (Diver 2006)

Bakteri nitrifikasi yang terdapat pada media hidroponik memiliki peran penting dalam siklus nutrisi, tanpa mikroorganisme ini seluruh sistem tidak akan berjalan

MEKANISME

Sistem Akuaponik

Ammonia dan nitrit bersifat racun bagi ikan,

Akan tetapi nitrat lebih aman dan merupakan bentuk dari nitrogen yang dianjurkan untuk pertumbuhan tanaman seperti buah-buahan dan sayuran (Rakocy et al. 2006)

MEKANISME

Sistem Akuaponik

Keuntungan/kelebihan akuaponik dari sistem lainnya (ECOLIFE 2011):

1. Sistem akuaponik berjalan dengan prinsip zero enviromental impact. Akuaponik dapat menghasilkan ikan berkualitas baik dan tanaman organik sehingga tidak tercemar dengan pupuk buatan, pestisida maupun herbisida

KEUNTUNGAN

Sistem Akuaponik

2. Sistem akuaponik memanfaatkan air dengan lebih bijak.

Sistem ini menggunakan 90% lebih sedikit air daripada menanam tanaman dengan cara konvensional dan menggunakan air 97% lebih sedikit dari sistem akuakultur biasa.

3. Sistem akuaponik serbaguna dan mudah beradaptasi.

Sistem ini dapat dibangun dengan segala ukuran dan cocok untuk berbagai tempat.

KEUNTUNGAN

Sistem Akuaponik

Sangat tergantung pada listrik untuk menggerakkan mesin air karena apabila air memburuk dan meningkatkan tingkat keasaman yang mengakibatkan kematian pada ikan

Investasi cukup tinggi karena harus menyediakan cadangan listrik berupa jenset agar pergerakan resirkulasi tidak terhenti

Membutuhkan SDM yang terampil dalam bidang listrik

KELEMAHAN

Sistem Akuaponik

Beberapa jenis ikan yang telah dibudidayakan menggunkan sistem akuaponik adalah lele (Catfish), rainbow trout, mas (Common carp), koi, mas koki dan barramundi (Asian sea bass).

Tanaman yang digunakan dalam sistem akuaponik berupa tanaman sayur (bayam, kemangi, kangkung) dan tanaman buah (tomat, mentimun, paprika).

Media tanam yang digunakan dalam sistem akuaponik sama dengan cara bertanam hidroponik, yaitu dengan menggunakan batu apung, pasir, sabut kelapa, batu kerikil dan nutrient film (ECOLIFE 2011)

Nitrogen Anorganik

Limbah pembesaran ikan berasal dari sisa pakan dan feses ikan, akumulasi limbah tersebut akan terdekomposisi menjadi senyawa anorganik

Sisa pakan dan feses ikan banyak mengandung nitrogen, sehingga senyawa anorganik yang dihasilkan berupa nitrogen anorganik.

Nitrogen anorganik terdiri atas :

amonia (NH3),

amonium (NH4+),

nitrit (NO2-),

nitrat (NO3), dan

molekul nitrogen (N2)

Nitrogen Anorganik

Tingginya konsentrasi nitrogen anorganik akan menambah kesuburan kolam dan dalam waktu cepat dapat menurunkan kualitas air kolam (Effendi 2003)

Akuaponik menggunakan aliran air secara tertutup, maka bahan organik dan anorganik cenderung terakumulasi pada sistem yang akan menyebabkan terjadinya pembentukan senyawa beracun bagi ikan.

Nitrogen Anorganik

Amonia yang tidak terionisasi bersifat racun bagi ikan dan berpengaruh signifikan terhadap nilai Ph

Peningkatan kadar amonia terutama berasal dari pemberian pakan yang berlebihan, sehingga berakibat pada ekskresi amonia oleh ikan cukup tinggi dan di lain pihak populasi bakteri dekomposer tidak memadai

Nitrogen Anorganik

Amonia yang terurai menjadi amonium dalam kondisi aerob akan mengalami proses nitrifikasi

Nitrifikasi adalah oksidasi amonia menjadi nitrat oleh bakteri kemoautotrof,

Tahap pertama adalah Nitrosomonas dan kedua adalah Nitrobacter

Nitrogen Anorganik

Pemanfaatan ion amonium dan nitrit berturut-turut sebagai sumber energi dan nitrifikasi berlangsung cepat pada pH 7-8 dan suhu 25-35 Oc

Oksidasi ion amonium merupakan sumber keasaman yang potensial dalam sistem akuatik (Boyd 1979).

Nitrogen Anorganik

Pada air permukaan dengan kandungan oksigen cukup, amonia mengalami nitrifikasi menjadi ion nitrit (NO2-) dan nitrat (NO3-).

Nitrit dapat berperan sebagai sumber nitrogen bagi tanaman tetapi bersifat toksik bagi organisme air (Barus 2001).

Nitrogen Anorganik

Pada proses nitrifikasi, nitrit yang akan dioksidasi oleh bakteri Nitrobacter menjadi nitrat terhambat apabila ikan mendapat pakan yang berlebih dan atau,

Nitrobacter tidak dapat bekerja optimal dalam mengoksidasi nitrit menjadi nitrat akibat faktor lingkungan yang tidak mendukung pertumbuhan atau aktivitasnya, maka terjadi akumulasi nitrit (Irianto 2005)

Nitrogen Anorganik

Nitrat merupakan nutrien utama bagi pertumbuhan tanaman yang selanjutnya dikonversi menjadi protein

Konsentrasi nitrat yang tinggi di perairan dapat menstimulasi pertumbuhan dan perkembangan organisme perairan apabila didukung oleh ketersediaan nutrien.

Nitrogen Anorganik

Kadar nitrat lebih dari 5 mg/l menggambarkan terjadinya pencemaran antropogenik yang berasal dari aktivitas manusia dan tinja hewan

Nitrogen anorganik berupa nitrat mengalami denitrifikasi menjadi amonia, selanjutnya diserap oleh fitoplankton

Fitoplankton lebih banyak menyerap amonia dibandingkan dengan nitrat karena lebih banyak dijumpai diperairan baik dalam kondisi aerobik maupun anaerobik

Nitrogen Anorganik

Amonia merupakan nutrien bagi pertumbuhan organisme akuatik lainnya dan berperan juga sebagai penyubur di lingkungan air, yaitu untuk mikroorganisme fotosintesis seperti alga hijau dan alga biru-hijau, diatom, dan tanaman tingkat tinggi lainnya

Fitoplankton mampu mengubah zat-zat anorganik menjadi zat organik dengan bantuan cahaya matahari melalui proses fotosintesis dan juga sebagai pemasok oksigen

Peran Tanaman dalam Penyerapan Karbon

CO2 diperairan dihasilkan dari respirasi organisme budidaya (ikan) maupun difusi dari udara.

Gas CO2 adalah bahan baku bagi fotosintesis dan laju fotosintesis dipengaruhi oleh kadar CO2 yang tersedia (Ardiansyah 2009).

Kenaikan CO2 memiliki pengaruh positif terhadap penggunaan air oleh tanaman (Wolfe, 2007).

MEKANISME

PENYERAPAN KARBON

Peran Tanaman dalam Penyerapan Karbon

Tanaman mampu memanfaatkan karbon melalui stomata, stomata memiliki fungsi sebagai pintu masuknya CO2 dan keluarnya uap air dari daun

Besar kecilnya pembukaan stomata merupakan regulasi terpenting yang dilakukan oleh tanaman

Tanaman berusaha memasukkan CO2 sebanyak mungkin tetapi dengan mengeluarkan air sedikit mungkin untuk mencapai efisiensi pertumbuhan yang tinggi (June, 2006)

MEKANISME

PENYERAPAN KARBON

Peran Tanaman dalam Penyerapan Karbon

Tanaman tidak membutuhkan pembukaan stomata maksimum untuk mencapai kadar CO2 optimum di dalam daun jika kadar CO2 di atmosfir meningkat, sehingga laju pengeluaran air dikurangi

Tanaman hijau daun menyerap CO2 selama fotosintesis dan memakainya sebagai bahan untuk membuat karbohidrat

MEKANISME

PENYERAPAN KARBON

Peran Tanaman dalam Penyerapan Karbon

Fotosintesis merupakan salah satu mekanisme penting pengambilan CO2 dari perairan.

Tanaman memiliki peran penting dalam mengurangi carbon karena tanaman mampu memanfaatkan karbon untuk melakukan proses fotosintesis guna menghasilkan oksigen

MEKANISME

PENYERAPAN KARBON

Peran Tanaman dalam Penyerapan Karbon

Tanaman yang bisa dimanfaatkan sebaiknya mempunyai nilai ekonomis, misalnya bayam hijau, bayam merah, kangkung dan selada

Tanaman yang umumnya digunakan yaitu kangkung, karena harga jual dan permintaan yang cukup tinggi

Kangkung merupakan tanaman dengan akar yang tidak terlalu kuat dan dalam pemeliharaanya memerlukan air secara terus-menerus (Nugroho dan Sutrisno 2008).

MEKANISME

PENYERAPAN KARBON

Penyerapan Karbon di Perairan

Penyerapan CO2 oleh perairan terjadi melalui dua mekanisme yaitu pompa daya larut (solubility pump) dan pompa biologis (biological pump)

Pompa daya larut dibangkitkan oleh pertukaran gas antar permukaan udara dengan air dan proses-proses fisis yang membawa CO2 ke dalam air.

CO2 atmosferik masuk ke air melalui pertukaran gas yang bergantung pada kecepatan angin dan perbedaan tekanan parsial CO2 udara dengan air

MEKANISME

PENYERAPAN KARBON

Penyerapan Karbon di Perairan

Pompa biologis merupakan peran dari fitoplankton sebagai produsen primer.

Fitoplankton mengambil nutrien dan CO2 melalui proses fotosintesis, laju dimana proses ini terjadi disebut produktivitas primer kotor.

Fotosintesis adalah proses fisiologis dasar yang penting bagi nutrisi tanaman termasuk fitoplankton

6CO2 + 6H2O (+energi cahaya) → C6H12O6 + 6O2

MEKANISME

PENYERAPAN KARBON

Penyerapan Karbon di Perairan

Pompa biologis

Untuk fotosintesis adalah sebanding dengan jumlah materi organik (C6H12O6) yang dihasilkan

Untuk mengukur laju produksi senyawa-senyawa organik dapat diukur dengan cara mengetahui laju hilangnya atau munculnya beberapa komponen yang ada dalam reaksi tersebut

Laju fotosintesis dapat diukur dengan laju hilangnya CO2 atau munculnya O2.

Pengukuran dalam prakteknya yang digunakan hanya dua komponen yaitu CO2 dan O2 (Nybakken, 1992).

MEKANISME

PENYERAPAN KARBON

Penyerapan Karbon di Perairan

Pertukaran karbon menjadi penting dalam mengontrol pH di perairan

Pada saat CO2 memasuki perairan, asam karbonat terbentuk:

CO2 + H2O ⇌ H2CO3

Reaksi ini memiliki sifat dua arah, mencapai sebuah kesetimbangan kimia.

MEKANISME

PENYERAPAN KARBON

Penyerapan Karbon di Perairan Reaksi lainnya yang penting dalam mengontrol nilai

pH perairan adalah pelepasan ion hidrogen dan bikarbonat.

Reaksi ini mengontrol perubahan yang besar pada pH:

H2CO3⇌ H+ + HCO3-

Karbondioksida (CO2) pada konsentrasi yang tinggi (>100mg/l) dapat bersifat racun, karena keberadaannya dalam darah dapat menghambat pengikatan oksigen oleh hemoglobin, sehingga ikan dapat kehilangan keseimbangan, dan bahkan berakibat kematian

MEKANISME

PENYERAPAN KARBON