Menyaring Air Dengan Anion Kation

Sistem filterisasi air dengan metode anion kation ternyata yahud. Betapa tidak, melalui sistem ini, air limbah dari kegiatan budidaya bisa dipakai lagi. Dengan demikian sistem filterisasi ini bisa meningkatkan kualitas air, menekan angka kematian ikan yang dipelihara, dan menghemat biaya produksi.

Awalnya hanya pemikiran sederhana dari seorang tenaga ahli budidaya di Balai Budidaya Laut (BBL) Batam bernama Romi Novriadi. Ia melihat banyaknya pedagang air mineral di daerah perkotaaan. Air yang berasal pegunungan itu bisa diminum setelah disaring menggunakan sistem ozonisasi.
Manfaat metode filterisasi sederhana tersebut coba ia kaitkan untuk budidaya perikanan. “Saya pikir air limbah budidaya, khususnya pada saat pembenihan, bisa dijaga kualitasnya dengan menggunakan sistem filterisasi serupa,” kata Romi kepada Samudra.
Lebih jauh ia menjelaskan, selama ini kendala utama yang dihadapi para pembudidaya ikan adalah masalah pengendalian penyakit ikan. Semuanya berawal dari meningkatnya produksi hasil budidaya perikanan dalam beberapa tahun terakhir. Kondisi ini terlihat dengan tingginya tingkat kepadatan ikan dan pemberian pakan buatan.
Kedua hal ini menimbulkan sisa pakan dan buangan kotoran (feces) ikan dalam jumlah besar. Bahan-bahan sisa pakan dan feces ini dimanfaatkan oleh plankton, sehingga pertumbuhan plankton dan alga pun meningkat (blooming plankton). Dalam proses pertumbuhannya, plankton ini membutuhkan oksigen (asimilasi).
Jumlah plankton yang kian melimpah ini akan menguras ketersediaan oksigen di perairan. Oksigen sangat diperlukan oleh bakteri untuk dapat menguraikan buangan sisa pakan dan nitrogen menjadi senyawa yang bermanfaat. Namun pada kondisi oksigen terbatas, bakteri pengurai akan menghasilkan senyawa pengurai seperti amonia dan nitrit yang bersifat racun bagi ikan.
Romi menggambarkan, saat ini khususnya di Provinsi Kepulauan Riau permintaan terhadap benih ikan mencapai 10 juta benih/tahun. Fakta ini merupakan sebuah peluang sekaligus tantangan dalam meningkatkan produksi benih untuk mencukupi kebutuhan masyarakat pembudidaya.
Keseluruhan proses produksi ini akan sangat bergantung pada kondisi lingkungan dalam hal ini air yang merupakan media hidup ikan. Kulaitas air yang digunakan untuk proses pembenihan harus selalu terjaga secara optimal.

Metodenya Sederhana
Pada Juni sampai Agustus 2008 lalu, Romi melakukan perakayasaan alat filterisasi air dengan menggunakan metode anion kation. Ia dibantu tenaga ahli budidaya lainnya dari BBL Batam yaitu Muhammad Kadari, Manja Meyky Bond, dan Sana’an.
Jenis filterisasi yang digunakan dalam perekayaasaan alat ini adalah model filterisasi mekanik kimiawi. Filter mekanik ini memisahkan material padatan dari air secara fisika (berdasarkan ukurannya). Caranya dengan menangkap atau menyaring material-material yang terdapat dalam media air.
Dengan demikian sebuah filter mekanik idealnya terbuat dari bahan yang tahan lapuk. Ia juga harus memiliki lubang (pori-pori) dengan diameter tertentu sehingga dapat menahan atau menangkap partikel-partikel yang berukuran lebih besar dari diameter filter tersebut. Partikel padatan dalam hal ini bukan merupakan bahan terlarut tetapi merupakan suatu suspensi.
Ukurannya bisa bervariasi dari sangat kecil dan tidak dapat dilihat oleh mata hingga sisa pakan ikan, potongan tanaman air atau bahkan bangkai ikan. Partikel-partikel ini dapat terperangkap dalam berbagai jenis media. Media tersebut dapat berupa kapas sintetis atau bahan berserabut lain, sponge, keramik berpori, kerikil, pasir, dan lain sebagainya.
Lalu filter kimiawi adalah sebuah filter mekanik yang bekerja pada skala molekuler. Jika filter mekanik bekerja dengan membawa suspensi, filter kimia bekerja dengan bantuan media filter berupa arang aktif, resin ion, dan zeolit, atau melalui fraksinasi air. Filter kimia dapat melakukan fungsinya dengan tiga cara, yaitu serapan, pertukaran ion, dan jerapan.
Yang dimaksud serapan (absorpsi) merupakan suatui proses dimana suatu partikel terperangkap ke dalam struktur suatu media dan seolah-olah menjadi bagian dari keseluruhan media tersebut. Proses ini dijumpai terutama dalam media karbon aktif. Karbon aktif memiliki ruang pori sangat banyak dengan ukuran tertentu.
Pori-pori ini dapat menangkap partikel-partikel sangat halus (molekul) dan menjebaknya di sana. Dengan berjalannya waktu, maka pori-pori ini akan jenuh dengan partikel-partikel sangat halus sehingga tidak akan berfungsi kembali. Sampai tahap tertentu beberapa jenis arang aktif dapat direaktifasi kembali.
Secara umum karbon aktif biasanya dibuat dari arang tempurung dengan pemanasan pada suhu 6.000 - 20.000 oC pada tekanan tinggi. Pada kondisi ini akan terbentuk rekahan-rekahan (rongga) sangat halus dengan jumlah yang sangat banyak. Sehingga luas permukaan arang tersebut menjadi besar.
Satu gram karbon aktif biasanya memiliki luas permukaan seluas 500 – 1.500 m2. Dengan demikian ia sangat efektif dalam menangkap partikel-partikel yang sangat halus berukuran 0,01-0,00000001 mm. Karbon aktif bersifat sangat aktif dan akan menyerap apa saja yang kontak dengan karbon tersebut, baik di air maupun udara.
Kemudian yang dimaksud dengan jerapan (adsorpsi), merupakan suatu proses dimana suatu partikel ”menempel” pada suatu permukaan akibat dari adanya ”perbedaan” muatan lemah di antara kedua benda (Gaya Van der Waals). Dari situ akhirnya terbentuk suatu lapisan tipis partikel-partikel halus pada permukaan tersebut.
Permukaan karbon yang mampu menarik molekul organik merupakan salah satu contoh mekanisme jerapan. Begitu juga yang terjadi pada suatu protein skimmer. Molekul organik bersifat polar sehingga salah satu ujungnya akan cenderung tertarik pada air (disebut sebagai hidrofilik/suka pada air).
Sedangkan ujung lainnya bersifat hidrofobik (benci air). Permukaan molekul aktif seperti ini akan tertarik pada antar muka air gas pada permukaan gelembung udara sehingga molekul-molekul tersebut akan membentuk suatu lapisan tipis dan membentuk buih/busa. Ketika gelembung udara meninggalkan air menuju tampungan busa, gelembung udara tersebut akan kolaps sehingga bahan-bahan organik akan tertinggal pada tampungan busa yang bersangkutan.
Sementara itu, pada pertukaran ion, ion-ion yang terjerap pada suatu permukaan media filter ditukar dengan ion-ion lain yang berada di dalam air. Proses ini dimungkinkan melalui suatu fenomena tarik-menarik antara permukaan media bermuatan dengan molekul-molekul bersifat polar. Apabila suatu molekul bermuatan menyentuh suatu permukaan yang memiliki muatan berlawanan maka molekul tersebut akan terikat secara kimiawi pada permukaan tersebut.
Pada kondisi tertentu, molekul-molekul ini dapat ditukar posisinya dengan molekul lain yang berada dalam air yang memiliki kecenderungan lebih tinggi untuk diikat. Dengan demikian, proses pertukaran dapat terjadi. Media yang dapat melakukan proses pertukaran seperti ini di antaranya zeolit (baik alami maupun buatan) dan resin.

Mereduksi Toksik
Sistem filterisasi mekanik terintegrasi ini menggunakan pasir. Sedangkan untuk sistem filterisasi kimiawinya digunakan anion-kation, zeolit, dolomit, dan arang aktif. Anion kation diletakkan dalam tabung filter tersendiri namun merupakan satu kesatuan dengan sistem filterisasi. Volume anion kation yang dimasukkan adalah setengah dari volume wadah. Dan cartridge ini menjadi tahapan awal dari keseluruhan treatment sistem filterisasi.
Hasil analisa menunjukkan bahwa sistem cartridge terintegrasi ini dapat mereduksi unsur-unsur nitrogen yang bersifat toksik seperti amoniak (NH3) dan nitrat hingga 80% dari air sumber. Selain itu dapat mengurangi partikel yang tersuspensi dan terlarut sehingga air yang dihasilkan menjadi jernih dengan tingkat turbidity (kekeruhan) 0,01 – 0,09 NTU. Sementara salitas air laut relatif tetap di kisaran 35 per mil.
Dari sisi biaya, alat ini cukup ekonomis bila diaplikasikan pada masyarakat pembudidaya. “Biaya untuk membuat satu alat filter ini hanya sekitar Rp 860 ribu,” kata Romi. Alat ini cocok bagi pembudidaya ikan yang memulai usahanya dari ukuran benih hingga pembesaran.
Ia menyarankan, sebelum ikan ditebar di KJA sebaiknya dipelihara terlebih dahulu pada bak dengan air hasil dari sistem filterisasi ini. Perawatan alat ini cukup sederhana. Supaya alat ini bekerja dengan baik, setiap pagi dan sore dilakukan tahapan backwash. Jangan lupa juga untuk membersihan media filter satu kali dalam dua minggu, tergantung kepada intensitas pemakaiannya.
Debit air yang dihasilkan dengan sistem filterisasi ini tidak terlalu besar yakni 6 liter per menit. Oleh karena itu filter ini efektif bila digunakan untuk 1 bak pemeliharaan saja. Tentu saja perlu riset lanjutan untuk mendesain sistem filter yang bisa digunakan menyaring air dengan debit yang lebih besar lagi.