TEKNOLOGI INOVASI LINGKUNGAN APLIKASI TEKNOLOGI NANO BUBBLE PADA BUDIDAYA PERIKANAN Disusun oleh: Muhamad Maftuh Ihsan NPM. 2501 2018 0004 Disusun untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Teknologi Inovasi Lingkungan Dosen Pengampu: Prof. Dr. Ir. Hj. Nurpilihan Bafdal, M.Sc. PROGRAM STUDI MAGISTER ILMU LINGKUNGAN SEKOLAH PASCASARJANA UNIVERSITAS PADJADJARAN 2019 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Indonesia merupakan salah satu negara maritim yang memiliki daerah perairan yang sangat luas. Indonesia memiliki area laut yang luas yang memisahkan pulau - pulau diantaranya. Selain laut, Indonesia juga memiliki danau, sungai dan waduk yang cukup banyak tersebar di wilayah daratannya. Oleh karena itu, Indonesia memiliki potensi yang cukup besar di bidang budidaya perikanan. Namun, dalam budidaya perikanan biasanya akan menghasilkan limbah padatan yang mengendap di dasar sungai, danau ataupun laut. Limbah padatan ini berasal dari kotoran ikan, sisa pakan ikan yang tidak termakan, ataupun lumpur dan pasir yang mengendap di dasar kolam penampungan ikan tersebut. Endapan ini dapat menyebabkan beberapa kerugian seperti pendangkalan kolam penampungan ikan dan endapan ini juga bisa mengakibatkan berkurangnya kadar oksigen dalam air sehingga mengurangi kualitas air. Untuk mengatasi hal tersebut maka diperlukan sebuah mekanisme alat untuk menanggulangi sedimentasi endapan yang terjadi di dasar sungai, danau, maupun di dasar laut. Salah satu teknologi yang mulai berkembang adalah teknologi nano bubble generator. Nano bubble generator merupakan salah satu solusi pengolahan air bersih dan air limbah menggunakan teknologi terbaru dan ramah lingkungan. Selain dapat meningkatkan produksi ikan teknologi nano bubble generator lebih sederhana dalam hal kontruksi dan memiliki kemampuan penjernihan air yang lebih baik dibandingkan dengan teknologi lainnya (Sadatomi dkk, 2007. Sebelumnya ada teknologi micro bubble dan prinsip kerja teknologi ini sama dengan nano bubble. Perbedaannya, ukuran gelembung nano sangat kecil dibanding micro. Pada gelembung nano ukuran gelembung udara sangat kecil. Ukuran gelembung lebih kecil dari 100 nm. Seperti diketahui, 1 nanometer sama dengan 1x10-9 m. Ukuran ini kira- kira sama dengan 50.000 kali lebih kecil dari ukuran rambut manusia. Dengan mata telanjang, benda dalam skala nano meter tidak dapat terlihat. Jika ukuran gelembung 100 nm, maka dalam 1 mm3 saja akan terdapat sekitar 1 trilyun gelembung nano. Semakin kecil ukuran gelembung maka akan semakin baik dapat memenuhi kebutuhan oksigen untuk metabolisme ikan budidaya dan oksigen dalam bentuk nano bubble akan menangkap padatan (polutan) tersuspensi dalam cairan dan mengambang ke permukaan. Oleh karena itu, teknologi nano bubble diharapkan menjadi solusi bagi pengelolaan kualitas air selama proses produksi budidaya, khususnya oksigen dalam air yang sangat diperlukan oleh ikan untuk kebutuhan metabolismenya. BAB II PERMASALAHAN DAN PEMBAHASAN 2.1 Permasalahan Budidaya Perikanan Komoditas perikanan yang sering dibudidayakan oleh masyarakat adalah ikan Mas dan ikan Nila. Budidaya tersebut membutuhkan pakan pellet untuk diberikan pada ikan. Kandungan pakan ikan sebagian besar berupa material organik. Namun, tidak semua pakan yang diberikan oleh ikan dimakan habis dan makanan yang tidak habis tersebut mengendap di dasar karamba maupun danau. Hal tersebut dapat menyebabkan terjadinya penumpukan limbah bahan organik dari sisa metabolisme dan sisa pakan sehingga dapat menurunkan kualitas air. Pada pakan ikan terkandung protein yang mampu meningkatkan massa ikan yang mengandung unsur Nitrogen dan Phospat. Di alam, dua unsur tersebut merupakan unsur penting untuk pertumbuhan dan perkembangan makhluk hidup. Kelimpahan yang tinggi dari kedua unsur tersebut mampu mempercepat pertumbuhan dan perkembangan makhluk hidup. Gambar 1. Keramba Jaring Apung di Waduk Jatiluhur (Diskanak, 2017) Kelimpahan kandungan nitrogen dan fosfat tidak hanya dimanfaatkan oleh ikan budidaya, melainkan juga mikroorgaisme perairan. Mikroorganisme dapat berkembang dan jumlahnya dapat meningkat dengan cepat. Peningkatan jumlah mikroorganisme disebut dengan blooming dan blooming dapat merugikan atau pun tidak sangat tergantung pada organismenya. Organisme yang bersifat pathogen dapat mengurangi produktivitas perairan. Organisme tersebut akan menyerang ikan budidaya sehingga dapat mengakibatkan kematian. Blooming mikroorganisme yang bersifat pathogen dapat menimbulkan kematian massal ikan budidaya sehingga mengakibatkan kerugian yang besar. Kematian disebabkan oleh menurunnya kandungan oksigen terlarut (DO) sehingga ikan dan juga biota perairan lain dapat mati lemas. Gambar 2. Blooming Eceng Gondok di Waduk Jatiluhur (Dokumentasi Pribadi, 2019) Blooming juga mengakibatkan penurunan keragaman biota perairan. Spesies yang blooming akan mendominasi sumber daya perairan seperti oksigen, cahaya, matahari dan nutrient. Selain itu spesies lain juga akan mengalami penurunan jumlah karena tidak mampu bersaing dengan spesies yang blooming. Blooming akan mengakibatkan kandungan oksigen terlarut (DO) mengalami penurunan. Penurunan tersebut juga akan terjadi ketika organisme blooming mati karena dibutuhkan bakteri aerob yang banyak untuk mengurai jasadnya, sehingga berhubungan dengan Biological Oxygen Demand (BOD). Penetrasi cahaya ketika suatu perairan mengalami blooming akan menjadi dangkal. Cahaya matahari tidak dapat masuk ke dalam perairan karena kerapatan individu dari organisme yang mengalami blooming. Kejernihan air menjadi berkurang, sehingga fitoplankton tidak dapat berfotosintesis. Ketidakmampuan fitoplankton untuk berfotosintesis mengakibatkan produktivitas dan kandungan DO menurun. 2.2 Teknologi Nano bubble Teknologi nano bubble adalah teknologi menjamin ketersediaan oksigen sangat tinggi dan dalam waktu yang lebih lama. Teknologi ini mampu mendukung produksi ikan karena aktivitas metabolismenya meningkat, sehingga lebih efektif dalam memanfaatkan pakan untuk pertumbuhan ikan. Teknologi nano bubble bukan merupakan sesuatu yang baru di bidang Nanotechnology, namun yang aktif dipelajari akhir-akhir ini adalah aplikasinya di berbagai bidang. Contoh aplikasi nano bubble : Teknik pencampuran antara air dan bahan bakar minyak (solar) untuk penghematan BBM, Aplikasi pada Water Treatment, pertanian, makanan, lingkungan dan perikanan dan lainnya. Dilihat dari sisi nano teknologi, nano bubble adalah hasil modifikasi ukuran gelembung yang bisa dihasilkan menjadi ukuran yang sangat kecil, nano-meter (Chieh, 2007). Ciri khas dari nano bubble adalah bubble atau gelembung memiliki kemampuan untuk bertahan lama dan stabil dalam suatu cairan. Di bidang perikanan, teknologi ini digunakan dalam dua aplikasi yaitu : pada sistem akuakultur/budidaya perikanan dan system penanganan hasil tangkapan. Pada sistem budidaya, aplikasi teknik nano bubble digunakan untuk meningkatkan konsentrasi gas terlarut (Oksigen) dalam air sehingga memberikan efek positif seperti : pertumbuhan ikan yang lebih cepat (penghematan pakan), ikan tidak mudah terserang penyakit, dan kualitas air tetap terjaga meski dalam sistem kolam tertutup (air disirkulasi terus menerus) (Toshihiro, 2016). Adapun keuntungan dari teknologi nano bubble : 1. Lingkungan Membersihkan sungai, restorasi air danau/waduk, pengolahan air, pengolahan dan pengelolaan limbah padat, remediasi - Solusi dalam mengurangi pembelanjaan modal dan memperbaiki lingkungan secara efektif. 2. Budidaya ikan Menyediakan budidaya yang berkelanjutan dengan kualitas air yang baik – Solusi meningkatkan hasil panen dan keuntungan. 3. Tanaman Hidroponik Penyerapan larutan nutrisi dengan kecukupan oksigen terlarut. 4. Pemrosesan makanan Memperpanjang kesegaran, penyimpanan dan menghilangkan bau. Gambar 3. Pemanfaatan Teknologi Nano (Akimi, 2017) 2.2.1 Manfaat Nano bubble dalam Perikanan Beberapa manfaat dari penggunaan teknologi nano bubble dalam perikanan yaitu : 1. Meningkatkan kadar oksigen pada media budidaya secara signifikan Oksigen diperlukan oleh ikan dalam proses katabolisme yang menghasilkan energi bagi aktifitas biota seperti berenang, berkembang biak dan pertumbuhan. Maka dari itu konversi pakan dan laju pertumbuhan sangan ditentukan oleh ketersediaan oksigen di samping terpenuhi factor-faktor lain diantaranya nutrisi pakan yang diberikan jenis spesies ukuran dan kualitas air. Dalam sistem nano bubble oksigen dapat tersedia dalam air untuk waktu yag lebih lama sehingga menjaga DO perairan tetap stabil. 2. Meningkatkan kualitas air pada media kolam dan pembudidaya lainnya Selain dapat memenuhi kebutuhan oksigen untuk metabolisme ikan budidaya, oksigen dalam bentuk nano bubble akan menangkap padatan (polutan) tersuspensi dalam cairan dan mengambang ke permukaan. Padatan tersuspensi tidak seragam baik ukuran maupun bentuk, gelembung berukuran besar gagal untuk mengikat padatan, namun gelembung nano mampu menembus rongga kecil dalam kontaminan sehingga dapat membungkus padatan dan membuat padatan mengambang dan menjaga kejernihan air. Selain itu gelembung nano dengan kandungan oksigen dibutuhkan untuk penguraian bahan organik dalam air misalnya sisa pakan dan feses ikan sehingga kualitas air budidaya tetap terjaga. Tingkat keberhasilan budidaya secara intensif sangat dipengaruhi oleh kemampuan pembudidaya untuk mengatasi kualitas air, salah satunya adalah penurunan oksigen terlarut. Oksigen terlarut merupakan factor pembatas utama dalam sistem budidaya intensif. Kekurangan oksigen dapat membahayakan hewan air karena dapat menyebabkan stress, mudah tertular penyakit, menghambat pertumbuhan bahkan dapat menyebabkan kematian sehingga dapat menurunkan produktivitas. 3. Meningkatkan pertumbuhan dan survival rate ikan dan produk akuakultur sejenisnya. Nano bubble memastikan oksigen terlarut dalam air tersedia dalam waktu yang cukup lama, sehingga keberlangsungan hidup ikan pun terjamin, karena media untuk ikan tersebut hidup terjaga. Dengan lingkungan yang baik yaitu dengan ketersediaan oksigen terlarut yang mencukupi diharapkan nafsu makan ikan meningkat dan dapat meningkatkan pertumbuhan ikan sehingga hasil produksi kegiatan budidaya meningkat. 2.2.2 Cara Kerja Nanobubble Oksigen dalam air sangat diperlukan oleh ikan untuk kebutuhan metabolismeya. Semakin kecil gelembung air maka jumlah difusi oksigen semakin besar dan kelarutan oksigen semakin tinggi. Prinsipnya, semakin kecil diameter gelembung maka akan semakin luas permukaan yang dapat besentuhan antara oksigen dan air. Melalui teknologi nano bubble, diameter gelembung diperkecil hingga mencapai skala nano, yang berarti luas permukaan akan semakin besar dan kelarutan oksigen semakin tinggi. Gelembung skala nano dapat mencapai <100 nm dan memiliki waktu tinggal dalam air lebih lama, sehingga oksigen yang dihasilkan sangat tinggi dan lebih lama. Dengan demikian oksigen dalam air terjaga dalam jumlah sangat tinggi (dapat diatas 9 ppm) dalam waktu yang lebih lama (Tomohiro, 2013). Gambar 4. Alat Nano bubble Nano bubble merupakan mesin dengan inovasi terbaru di dunia perikanan yang berfungsi untuk menghasilkan gelembung-gelembung udara yang sangat halus sehingga dapat memberikan asupan udara (DO) yang maksimal bagi ikan maupun udang, karena gelembung-gelembung udara tersebut tidak cepat naik ke permukaan air. Daya listrik yang dibutuhkan nano bubble hanya 2/3 dari penggunaan kincir konvensional. Dengan kata lain, nano bubble dapat menghemat daya listrik sebesar 30% apabila dibandingkan dengan penggunaan kincir konvensional. Mekanisme kerja nano bubble adalah dengan mendorong udara yang masuk dari lubang Cone ke dalam air, dan menembakan kembali menjadi gelembunggelembung udara yang sangat halus. Penempatan nano bubble di kolam berjarak 4 meter di depan set kincir sehingga gelembung-gelembung udara halus dapat dialirkan oleh arus yang dihasilkan oleh kincir. Kemiringan mesin nano bubble dapat disesuaikan dengan keinginan petambak, dikarenakan terdapat gear pada chassis. Dan jarak minimal dasar kolam dengan piringan aerator nano bubble adalah 50 cm agar material organik yang berada di dasar kolam tidak ikut tercampur pada saat gelembung udara ditembakan (Tomohiro, 2013). 2.2.3 Analisis Ekonomi Penggunaan Nano bubble pada Budidaya Perikanan Berdasarkan data KKP dalam lima tahun terakhir produksi perikanan budidaya telah meningkat cukup pesat dari 6,28 juta ton di tahun 2010 menjadi 14,35 juta ton pada tahun 2014. Pada beberapa penelitian yang dilakukan terutama oleh LIPI, penerapan teknologi nano bubble pada budidaya perikanan komoditas ikan sidat mampu mempercepat pertumbuhan ikan hingga 40%. Tabel 1. Perbandingan Budidaya Perikanan Biasa Dengan Budidaya Nano Bubble No. Aspek Budidaya Perikanan Biasa Budidaya dengan Nano bubble 1. Waktu Waktu budidaya perikanan Waktu budidaya menggunakan biasa menghabiskan waktu nanobubble hanya 3-4 bulan. hingga 5-6 bulan. 2. Pakan 875 kg 525 kg Pada penelitian Agnia dkk (2016), mengenai aplikasi teknologi nano dalam sistem aerasi pada pendederan ikan mas dilakukan perhitungan ekonomi sebagai berikut : Tabel 2. Perhitungan Analisis Ekonomi Pendederan Benih Ikan Mas Komponen A (kontrol) B (keramik) C (Nano) Biaya Investasi (Rp) 15.000.000 37.250.000 41.000.000 Biaya Tetap (Rp) 166.667 644.289 785.956 Biaya Variabel (Rp) 9.920.000 9.920.000 9.920.000 Biaya Produksi (Rp) 15.046.667 15.524.289 15.665.956 Pendapatan (Rp) 15.102.549 23.247.840 34.560.405 BEP (Rp) 36.863 24.708 16.772 R/C ratio 1,0 1,52 2,2 Berdasarkan hasil perhitungan R/C maka usaha pendederan ikan mas menggunakan aerator nano dinyatakan layak karena nilai R/C lebih besar dari 1 yaitu 2,2. Nilai ini bermakna bahwa setiap biaya produksi yang dikeluarkan sebesar Rp1.000,00 maka akan diperoleh pendapatan sebesar Rp2.200,00. Penjualan benih ikan mas akan mencapai titik impas (BEP) jika benih dijual dengan harga Rp16.772,00/kg. Berdasarkan semua kriteria investasi seperti R/C, Payback period, dan BEP maka dapat dikatakan bahwa usaha pendederan ikan mas secara ekonomi layak untuk dikembangkan. 2.2.4 Adaptasi Masyarakat terhadap Teknologi Nano bubble Teknologi nano memang telah terbukti banyak memberikan manfaat untuk kegiatan perekonomian masyarakat. Tidak hanya pada bidang perikanan, namun juga untuk bidang pertanian, peternakan, industri dan lain sebagainya. Namun pengaplikasian teknologi nano masih sangat sedikit yang memanfaatkannya, terutama di Indonesia dan khsusnya di bidang perikanan. Aplikasi lain di bidang penanganan hasil perikanan adalah untuk mempertahankan kesegaran ikan hasil tangkapan di kapal. Teknologi nano bubble sudah dimanfaatkan oleh beberapa perusahaan perikanan di Jepang untuk menjaga kualitas hasil tangkapan. Aplikasinya adalah dengan menyimpan ikan hasil tangkapan pada air yang dingin (chilled water) dan oksigen yang terkandung di dalam air dipaksa keluar dengan memasukkan gas nitrogen. BAB III KESIMPULAN DAN SARAN 3.1 Kesimpulan Saat ini, perikanan budidaya di tuntut untuk terus meningkatkan produksi dengan tetap memperhatikan lingkungan dan mendukung keberlanjutan. Kebutuhan protein ikan yang terus meningkat setiap tahun, sebagian besar akan dipenuhi dari budidaya. Sehingga diperlukan usaha untuk memperhatikan dampak budidaya terhadap lingkungan sekitarnya. Dan ini memerlukan teknologi yang efektif dan efisien. Teknologi nano bubble adalah teknologi menjamin ketersediaan oksigen sangat tinggi dan dalam waktu yang lebih lama. Teknologi ini mampu mendukung produksi ikan karena aktivitas metabolismenya meningkat, sehingga lebih efektif dalam memanfaatkan pakan untuk pertumbuhan ikan. Selain itu teknologi nano bubble ini di harapkan menjadi solusi bagi pengelolaan kualitas air selama proses produksi budidaya, khususnya oksigen. 3.2 Saran Perlu adanya sosialisasi yang lebih luas kepada masyarakat khususnya para pembudidaya ikan akan manfaat dari teknologi nano bubble untuk membantu produksi mereka. Selain itu juga perlu diinformasikan bahwa teknologi nano buble tidak hanya membantu dalam meningkatkan produksi ikan tetapi juga secara tidak langsung menjaga lingkungan dengan tetap menjaga kualitas air. DAFTAR PUSTAKA Aghnia Wildan Nururfan. 2016. Aplikasi Teknologi Nano dalam Sistem Aerasi Pada Pendederan Ikan Mas. Bandung. Universitas Padjadjaran. Fujita Toshihiro, Ph.D.. 2016. The status and future of fine bubble generation, measurements and applications. 7th International Symposium of Fine Bubble Technology, Sydney, Australia. Marui Tomohiro. 2013. An Introduction to Micro/Nano-Bubbles and Their Applications. JAPAN. ISSN: 1690-4524 Volume 1. Serizawa Akimi. 2017. Fundamentals and Applications of Micro/Nano Bubbles. 1st International Symposium on Aplication of High voltage, Plasmas & Micro/Nano Bubbles to Agriculture and Aquaculture, Rajamangala University of Technology Lanna, Chiang Mai, Thailand. Un. Tsai Jen-Chieh et al. 2007. Nano-bubble flotation technology with coagulation process for the cost-effective treatment of chemical mechanical polishing wastewater. Taiwan. National Chiao Tung University.
