Kamis, 21 April 2011

Akuaponik/ Aquaponic Teori

Akuaponik adalah gabungan dari pembesaran ikan dengan pembesaran tanaman membentuk hubungan saling menguntungkan.
image
Hal yg perlu diperhatikan untuk mendisain sistem akuaponik atau tumpang sari adalah:
  1. Tempat pembesaran ikan atau kolam
    Tingkat kerapatan ikan per m3, contoh jika target kita membesarkan lele dengan 1 kg isi 7 ekor. target sistem kita 30 kg/m3, maka butuh padat tebar ikan 30 kg x 7 ekor per m3 yaitu 210 ekor.
  2. Tempat pembesaran tanaman
    Dengan padat tebar di atas berapa m2 yg dibutuhkan, dan berapa kepadatan tanaman per m2. Karena beda kepadatan antara tanaman sayuran dengan tanaman yg diambil buahnya.
  3. Bak penampungan
    Mengatur sirkulasi air dalam sistem, karena kalau ditaruh dalam kolam pembesaran ikan ada resiko jika terjadi masalah dengan sistem kolam ikan akan kering.
  4. Tingkat aliran air
    Mengatur nutrisi yg masuk untuk makanan buat tanaman dan aliran balik ke kolam ikan
image
image image

Macam-macam Sistem Untuk Akuaponik

Ada beberapa teknik untuk re-sirkulasi sitem akuaponik. Semua desain berdasarkan pada sistem hidroponik
  1. Memakai Media Tanam

    Dengan memakai media tanam menghilangkan kebutuhan akan filter dari limbah sisa ikan, karena berfungsi sebagai filter biologi. Media yg biasanya dipakai baru kerikil kecil, pasir, arang, sabut kelapa, dll.
    image

    image image
    image

  2. Sistem Pasang Surut

    Akar tanaman terendam air dalam beberapa waktu sebelum dikeringkan kembali, dan ini bisa terjadi berkali-kali dalam satu hari. Dengan sistem ini memberi kesempatan akar tanaman untuk bernafas
    image image

  3. Sistem NFT

    Akar tanaman terendam sedikit oleh lapisan air yg tipis yg mengalir biasanya terbuat dari pipa PVC
    image
  4. Sistem Floating Raft

    Tanaman dibesarkan di styrofoam, yg diberi lubang kecil-kecil untuk tempat tanaman yg ditaruh dalam pot kecil. Kelemahannya nutrisi sangat kurang, boifilter terpisah, organisme yg berbahaya dalam air, dan akar dimakan ikan
    image
    image
    image image
  5. Sistem Drip atau Tetes

    Air mengandung nutrisi dipompa ke media pembesaran melalui pipa dengan lubang kecil dan mengembalikan air yg sudah bersih ke kolam ikan melalui sistem gravitasi
    image
  6. Sistem Aliran Kontinyu Di Bawah Media Tanam

    Air mengandung nutrisi dialirkan 1” – 2” di bawah permukaan media tanam secara terus-menerus.

    Langkah Demi Langkah Perencanaan Sistem Akuaponik

    Menghitung dari kebutuhan pembesaran tanaman
    1. Tentukan total luas area pembesaran tanaman dalam m2
    2. Dari luas pembesaran tanaman, tentukan kebutuhan berat ikan per kg gunakan rasio 5 kg untuk tiap 1 m2 luas tanam dengan asumsi kedalaman media tanam 30cm.
    3. Tentukan volume kolam untuk kepadatan ikan di atas (0.5 kg untuk tiap 20-26 liter air). Ketika ikan masih kecil kurangi jumlah tanaman
    4. Start up sistem untuk menumbuhkan bakteri baik
    Contoh, jika kita punya wadah pembesaran tanaman 3m x 4m maka
    1. Luas area 3m x 4m didapat 12m2
    2. Kebutuhan ikan 12m2 x 5kg sama dengan 50kg
    3. Volume air sama dengan (50kg/0.5kg) x 20 liter hasilnya 2,000 liter
      1 meter kubik = 1000 liter
      sama dengan 2 meter kubik air

    Tempat Pembesaran Tanaman

    Seberapa dalam tempat pembesaran tanaman?

    Ini adalah sebuah topik yg penuh kontroversi. Sebagian besar akuaponik memakai media dengan ketebalan 12” (300 mm), dengan bagian atas 1”-2” dibiarkan kering untuk mengurangi pertumbuhan jamur dan alga. Semakin dalam semakin mahal dan butuh pengeluaran ekstra untuk menopang berat yg berlebihan. Jika berpaku pada media dengan kedalaman 4”-6” bisa memakai peralatan standard sistem pasang surut yg ada dipasaran. Kalau kita lihat dengan seksama ada berapa keluhan:
    1. Tanaman yg ditumbuhkan terbatas – kedalaman yg dangkal sangat bagus untuk tanaman dengan akar yg pendek, tetapi tidak untuk yg tanaman berumur panjang seperti tomat, jagung, melon dll.
    2. Daerah Mati (dead zone) dan kebutuhan untuk pembersihan tempat tanam – media tanam yg dalam menjaga supaya tidak terjadi “dead zone” (anaerobic zone). Karena lingkungan dibersihkan oleh cacing dan bakteri baik, dan banyak ruang untuk pertumbuhan akar, dan kita tidak perlu membersihkan media tanam karena bersama dengan tanaman mereka melakukan pembersihan untuk kita.
      image
      Permukaan atau daerah kering (Zone 1) – lapisan atas 2” (50 mm) adalah daerah penetrasi cahaya dan kering. Penguapan dari media tanam dihambat juga ganggang dan jamur tidak bisa tumbuh.

      Daerah Akar (Zone 2) – lapisan tengah 6” – 8” (150 – 200 mm) sebagian besar akar dan tanaman tumbuh di daerah ini. Selama masa pasang dan surut daerah ini dibanjiri oleh air dan dikeringkan secara menyeluruh, menyebabkan proses yg sangat sempurna dan efisien untuk mengirimkan oksigen ke akar tanaman, bakteri baik, microba tanah dan cacing tanah.

      Daerah Pengumpulan Materi Padat (Zone 3) – lapisan bawah 2” (50mm) adalha tempat limbah ikan dan limbah cacing terkumpul. Volume limbah ikan berkurang 60% akibat aktifitas microba dan cacing. Akibat dari sitem pasang dan surut area bawah ini tetap segar karena oksigen yg dibawa selama proses pengeringan air.

    Tanaman

    Cara Tanam
    Kita harus tahu dulu jenis tanaman yg akan dibudidayakan, di bawah ini sebagian kecil tanaman sayuran. Melalui persemaian memakai media tanam yg diatur kelembabannya seperti kompos, rockwool dll. Kalau tanam langsung bijinya ditaruh langsung dalam media tanam.
    Melalui Persemaian
    Tanam Langsung
    Bawang Daun (2 bulan)
    image
    Bayam (1,5 – 2 bulan)
    image
    Cabai (3-4 bulan)
    image
    Buncis (2 – 2,5 bulan)
    image
    Mentimun (2,5 – 3 bulan)
    image
    Caisim (1,5 bulan)
    image
    Selada (2,5 – 3 bulan)
    image
    Kangkung (1,5 – 2 bulan)
    image
    Tomat (3-4 bulan)
    image
    Kacang Panjang (2 – 2,5 bulan)
    image
    Terung (3-4 bulan)
    image
    Kacang Tanah (3 bulan)
    image
    Seledri (2,5 – 3 bulan)
    image
    Katuk (3 bulan)
    image
    Pakchoy (2 – 2,5 bulan)
    image
    Labu Siam (2 – 3 bulan)
    image

    Peria/ Pare (2 – 3 bulan)
    image

    Tempat Pembesaran Ikan

    Ikan

    Berdasarkan makanannya, ikan dibedakan menjadi 5 golongan, yaitu :
    1. Pemakan Tumbuh-tumbuhan (herbivora)
      Ikan herbivora makanan pokoknya terutamaterdiri dari bahan asal tumbuh-tumbuhan (nabati), beberapa contoh diantaranya adalah ikan tawes (Puntius javanicus), ikan nilem (Osteochilus hasselti), ikan bandeng (Chanos chanos), dan lain-lain.
    2. Pemakan daging (karnivora)
      Ikan dari golongan karnivora makanan utamanya terdiri dari bahan asal hewan (hewani) seperti : Ikan gabus (Ophiocephalus striatus), ikan kakap (Lates calcarifer), ikan kerapu (Epinephelus spp.), dan lainnya
    3. Pemakan segala/ campuran (omnivora)
      Ikan omnivora makanan pokoknya bisa berasal dari tumbuhan ataupun dari hewan, contoh ikannya diantaranya adalah ikan mas (Cyprinus carpio), ikan mujair (Tilapia mosammbica), ikan gurami (Osphronemus goramy) dan lainnya.
    4. Pemakan detritus (hancuran bahan organik)
      Ikan pemakan detritus merupakan golongan ikan yang makannanya berasal dari hancuran sisa- sisa bahan organik yang sedang membusuk di dalam air baik berasal dari hewan ataupun tumbuhan baik dari biota tingkat tinggi ataupun tingkat rendah. Contoh ikanya antara lain adalah ikan belanak (Mugil spp.), ikan karper dari india (Labeo dan Cirrhina) dan lainnya.
    5. Pemakan Plankton
      Ikanpemakan plankton merupakan jenis ikan yang ketika hidupnya memakan plankton baik plankton nabati (fitoplankton) ataupun plankton hewani (zooplankton)

    Volume Kolam

    Yang penting kokoh dan tidak beracun terhadap makanan, dan penempatan yg baik karena sesuadah diisi air susah untuk dipindah-pindah. Volume dari pembesaran ikan adalah batasan maksimum dari pembesaran tanaman. Tanaman butuh limbah dari ikan, semakin besar media tanam semakin besar volume pembesaran ikan.Rasio antara kolam ikan dengan pembesaran tanaman adalah 1 untuk volume kolam ikan : <=1 untuk volume media tanaman.

    Tingkat Pemberian Pakan Ikan

    Tergantung jenis dari ikannya ada ikan yg pemakan segala (lele, patin, bawal, gabus) dan ada ikan yg vegetarian (gurami, nila)

    Pakan Tambahan Ikan

    Duckweed/ Lemna
    image
    Lemna Minor
    image
    Lemna Gibba
    image
    Lemna Minuta
    image
    Lemna Trisulca
    image
    Lemna Valdiviana
    image
    Maggot/ Black Soldier Fly Larva
    ll Panjang tubuh larva serangga itu berkisar 20 hingga 23 milimeter dengan lebar badan 3 sampai 5 milimeter. Salah satu ciri Hermetia illusence dewasa adalah berwarna hitam pekat sehingga dijuluki black soldier fly. Ciri lainnya, hewan mungil itu hanya memakan madu atau sari bunga sehingga kerap disebut dengan serangga bunga. Dilihat dari sisi penyebarannya, Hermetia illusence tersebar hampir di seluruh wilayah di dunia.
    Karenanya, tidak heran apabila serangga itu dapat ditemukan di mana saja, kecuali di habitat dan makanan manusia, sehingga dinilai lebih higienis daripada serangga-serangga lainnya. Serangga bunga biasanya berkembang biak di bungkil kelapa sawit (palm kernel meal) yang masih memiliki kandungan protein. Bungkil kelapa sawit merupakan media tempat hidup sekaligus makanan maggot. Makanan tersebut dicerna dan disimpan di dalam suatu organ yang disebut trophocytes.image
    Caranya, bungkil dicampur dengan air di dalam suatu wadah dengan komposisi satu berbanding dua. Campuran itu kemudian diaduk sampai rata dan ditutup dengan serasah daun pisang sebagai tempat serangga dewasa meletakkan telur. Selanjutnya, wadah ditutup dengan plastik dan diberi lubang-lubang berukuran kecil agar serangga dapat masuk. untuk mendapatkan satu kilogram larva serangga, dibutuhkan bungkil kelapa sawit sebanyak dua kilogram.

    Tingkat Aliran Air

    Tingkat perputaran air untuk memastikan kualitas air tetap baik. Air harus lewat berapa kali ke media tanam untuk memastikan limbah ikan tersaring dengan baik. Semakin tinggi juga tidak bagus karena air yg mengandung racu buat ikan kembali lagi ke kolam tanpa dirubah menjadi komponen yg lebih baik. Untuk akuaponik sebaiknya volume air yg disirkulasi dari kolam ke media tanam dua kali dalam satu jam.
    Contoh: untuk desain 150L kolam ikan. Menghasilkan 2 x 150L = 300L air per jam atau sama dengan 0.3 m3/jam.
    Kita harus memakai sistem pasang surut, sehingga selama surut oksigen ditarik ke media tanam. Ada beberapa cara untuk sistem pasang surut yaitu:
    1. Memakai Timer secara elektronik – lebih sederhana karena hanya mebutuhkan timer untuk mengatur pasang dan surut dengan hidup/matinya pompa air. Timer harus diatur 15 menit hidup dan 30 – 45 menit mati.
    2. Memakai Siphon secara mekanik – alat ini mulai dan berhenti secara otomatis tergantung ketinggian air. Contoh dari siphon ini adalah J-Bend/U-Bend, Loop siphon, Bell Siphon
      image
      Water Bridge
      image
      image
      J-Siphon

      image
      Loop Siphon
      image
      Bell Siphon
    Jika kita menggunakan pompa air untuk mengalirkan air ke media tanam dan memakai ball valve untuk mengontrol aliran air, akan terjadi aliran balik ke pompa, maka buat lobang untuk aliran balik ke kolam sehingga pompa bisa berjalan lancar sesuai desainnya. dan juga tambahkan saluran balik dari media tanam ke kolam jika terjadi kelebihan air, dan ini juga sebagai pengaman terakhir jika terjadi sesuatu sehingga kolam ikan tidak habis sama sekali.

    Menghitung Kapasitas Pompa Air

    Perhitungan kapasitas pompa air misalkan kita punya kolam ikan dengan volume 1000 liter, dan volume ini akan diputar dalam rentang 1 jam dengan asumsi 15 menit nyala dan 45 menit mati. Jadi didapat
    15 menit 1000 liter
    60 menit/ 1 jam ????
    = (60 menit/ 15 menit) x 1000 liter
    = 4000 liter per 60 menit
    = 4000 liter/jam
    Pompa yg dicari sebaiknya lebih dari angka tersebut untuk spare kapasitas dan lihat juga ketinggian dari tempat air dialirkan. Sebenarnya dengan memakai nilai tersebut sudah cukup karena kalau kita memakai media tanam maka volume air di media tanam sebagian diisi oleh batu, gravel, arang, sabut kelapa dll.
    image image

    Uji Keasaman (pH) Air

    Ikan dan tanaman butuh pH optimum masing-masing:
    • Ikan, pH 6.5 sampai 8.0
    • Tanaman, pH 4.5 sampai 6.5
    • Bakteri, pH 6.0 sampai 8.0
    Cara menaikkan pH yang jatuh di bawah angka 6.5
    • Calsium Hyroxsida (CaOH)
    • Potassium Carbonate atau Potassium Hydroxyda
    • Kulit telur, cangkang bekicot, cangkang kerang. Hati-hati karena pengaruhnya terhadap pH sangat lambat cek pH 2 jam setelahnya.
    Cara menurunkan pH yang naik di atas 7.6
    • Cuka (lemah)
    • Hydrocloric (kuat)
    • Sulphuric (kuat)
    Jangan memakai citric acid atau produk pembunuh bakteri yg lain karena akan membunuh bakteri baik.

    Temperatur Air

    Start Up Sistem Kita

    Ada dua macam:
    1. Tanpa Ikan
      Ikan adalah sumber amonia dari kotorannya dan dengan memasukkan amonia selain dari ikan. Ada beberapa keuntungan yaitu :
      (a) lebih sedikit stress karena tidak ada mahluk hidup selama proses terjadi sehingga tidak perlu melakukan cek pH tiap waktu.
      (b) lebih cepat media matang untuk tanam biasanya 10 hari sampai 3 minggu dibandingkan 4-6 minggu dengan ikan.
    2. Dengan Ikan
      Membiarkan ikan sebagai sumber amoniak
    Cara mempercepat terbentuknya bakteri pengubah amonia salah satunya adalah:
    1. Menambah dengan air atau bio-filter milik orang lain yg sudah matang (bersiklus secara penuh)
    2. Menambah air dari sungai atau kolam, lebih beresiko dibandingkan pilihan pertama

    Panen

    Contoh Sistem Aquaponic Yg Sudah Dibangun

    Single Barrel (affnan-aquaponics.blogspot.com)

    Air dari kolam di naikkan ke media tanam setelah sampai ke ketinggian di drain kembali ke kolam ikan dibawahnya.
    image image
    image image
    image image

    Barrel Ponic (Travis W. Hughey)

    Sama dengan yg di atas cuma dipakai dua drum bekas, ada juga yg ditambah satu drum lagi (lihat drum biru yg tegak ada dua), itu untuk pembesaran duckweed atau lemna dan filter tambahan.
    image image
    image image

    Barrel Ponic Lebih Banyak

    Sama juga prosesnya cuma ditambah lebih banyak drum untuk media tanam. Untuk desain seperti ini bisa dipertimbangkan memakai satu siphon untuk banyak media tanam, dan biasanya yg dipakai adalah loop siphon. Pertimbangannya kalau ada satu siphon dalam tiap media tanam mengahbiskan tempat.
    2691611920045764268S600x600Q85 barrelsonspacers
    image image
    image

    Aquaponic Bertingkat

    Kayu dan terpal tehnik sama memakai floating raft/ media terapung air dari kolam dibagi dua media tanam, lalu dialirkan balik. Ada alat pemberi makan ikan otomatis jadi kalau pergi pulang kampung atau belanja ke luar negeri ikan masih hidup bahagia.
    200910192232 IMG_3986
    image

    Vertical Aquaponic

    20070603_AquaponicsPlants Aquaponics3

    UVI Aquaponic (James Rakocy)

    image image
    image image
    image image

    Kombinasi Media Tanam dan Raft

    Air pertama dialirkan ke media tanam berisi gravel, setelah itu di drain ke media tanam dengan sistem raft/ media terapung, lalau di drain kembali ke kolam ikan.
    image image
    image image

    Perbandingan 3 Sistem Aquaponic

    Penelitian Wilson A. Lennard dan Brian V. Leonard (1=Terbaik, 2=Baik, 3=Cukup)

    Media Gravel
    Floating Raft
    NFT
    Penambahan massa tanaman
    1
    2
    3
    Kecepatan Tumbuh tanaman
    1
    2
    2
    Dissolve Oxygen/ water replacement/ conductivity Hampir sama Hampir sama Hampir sama
    Ikan (Food Conversion Ration, Specific Growth Rate) Hampir sama Hampir sama Hampir sama
    image

    Bahan Renungan

    Tahap Pertama – kombinasi pembesaran ikan dan tanaman

    image

    Target Kita – kombinasi ikan, tanaman, ternak, manusia, cacing,larva

    image