jam setelah periode pemberian pakan berakhir. Pada ikan berukuran 112-199 g, puncak ekskresi amoniak berlangsung antara 10-12 jam setelah pemberian pakan
dimulai sampai 8-10 jam setelah periode pemberian pakan berakhir Merino et al., 2007.
Tingkat produksi amoniak bergantung pada kadar protein pakan. Pada pemeliharaan ikan
channel catfish Ictalurus punctatus dengan pakan
mengandung 4,85 N, pakan memasok 87,9 masukan nitrogen ke dalam kolam ikan Gross et al., 2000.
2.2. Siklus Nitrogen di dalam Kolam Ikan
Empat jalur utama kehilangan N dari kolam adalah pemanenan ikan 31,5, denitrifikasi 17,4, volatilisasi amoniak 12,5 dan akumulasi di
sedimen dasar 22,6. Laju nitrifikasi rata-rata 70 mg Nm
2
hari sedangkan laju denitrifikasi rata-rata 38 mg Nm
2
hari. Fitoplankton menyerap nitrat NO
3
-N sebesar 24 mg Nm
2
hari. Sementara itu, laju mineralisasi nitrogen pakan menjadi amoniak rata-rata 59 mg Nm
2
hari Gross et al., 2000. Ebeling et al. 2006 mengatakan bahwa proses pengubahan nitrogen dalam
sistem akuakultur yang berperan dalam pengurangan kandungan amoniak terdiri dari tiga proses yakni proses fotoautotrofik oleh alga, proses autotrofik bakterial
yang mengubah amoniak menjadi nitrat, dan proses heterotrofik bakterial yang mengubah amoniak langsung menjadi biomassa bakteri. Reaksi kimia dan
keragaan ketiga proses tersebut dicantumkan pada Gambar 3. Dalam kondisi alamiah tidak ada sistem yang murni fotoautotrofik, heterotrofik bakterial
maupun autotrofik bakterial Wyk dan Avnimelech, 2007.
2.3. Jejaring Makanan Berbasis Bakteri
Montoya dan Velasco 2000 mengatakan bahwa amoniak yang dikeluarkan oleh ikan di dalam air akan membentuk kesetimbangan dengan ion ammonium.
PROSES BIOSINTESIS ALGA DAN BAKTERI DI KOLAM
a Proses biosintesis alga fotoautotrofik Persamaan reaksi:
1 Amoniak sebagai sumber nitrogen 16NH
4 +
+ 92CO
2
+ 92H
2
O + 14HCO
3 -
+ HPO
4 2-
C
106
H
263
O
110
N
16
P + 106O
2
2 Nitrat sebagai sumber nitrogen 16NO
3 -
+124CO
2
+ 140H
2
O + HPO
4 2-
C
106
H
263
O
110
N
16
P +138O
2
+18HCO
3 -
Stoikiometri metabolisme fotoautotrofik alga terhadap 1 g NH
4 +
-N
Stoikiometri Jumlah g
C
organik
g C
anorganik
g N g
Bahan NH
4 +
-N 1,0
- -
1,0 Karbondioksida
18,07 g CO
2
g N 18,07
- 4,93
- Alkalinitas
3,13 g alkg N 3,13
- 0,75
-
Hasil VSS
A
15,85 g VSS
A
g N 15,85
5,67 -
1,0 O
2
15,14 g O
2
g N 15,14
- -
-
b Proses biosintesis bakteri autotrofik Persamaan reaksi:
NH
4 +
+ 1,83O
2
+ 1,97HCO
3 -
0,0244C
5
H
7
O
2
N + 0,976NO
3 -
+2,90H
2
O + 1,86CO
2
Stoikiometri metabolisme bakteri autotrofik terhadap 1 g NH
4 +
-N
Stoikiometri Jumlah g
C
organik
g C
anorganik
g N g
Bahan NH
4 +
-N 1,0
- -
1,0 Alkalinitas
7,05 g alkg N 7,05
- 1,69
- Oksigen
4,18 g O
2
g N 4,18
- -
-
Hasil VSS
A
0,20 g VSS
A
g N 0,20
0,106 -
0,025 NO
3
-N 0,976 g NO
3
-Ng N 0,976
- -
0,976 CO
2
5,85 gCO
2
g N 5,85
- 1,59
-
c Proses biosintesis bakteri heterotrofik Persamaan rekasi:
NH
4 +
+ 1,18C
6
H
12
O
6
+ HCO
3 -
+ 2,06O
2
C
5
H
7
O
2
N + 6,06H
2
O + 3,07CO
2
Stoikiometri metabolisme bakteri heterotrofik terhadap 1 kg pakan 35 protein dengan suplementasi karbon dan 50,4 g NH
4 +
-N
Stoikiometri Jumlah g
C
organik
g C
anorganik
g N g
Bahan NH
4 +
-N 50,4
- -
50,4 C
6
H
12
O
6
15,17 g KHg N 764,6
305,9 -
- Alkalinitas
3,57 g alkg N 179,9
- 43,3
- Oksigen
4,71 g O
2
g N 237,4
- -
-
Hasil VSS
H
8,07 g VSS
H
g N 406,7
216 -
50,4 CO
2
9,65 g CO
2
g N 486,4
- 132,6
-
Gambar 3. Tiga proses mikrobial penting yang mendominasi pengubahan limbah amoniak dalam sistem budidaya kolam. Sumber: Ebeling et al.,
2006.
Amoniak dalam dalam bentuk ion ammonium akan mengalami proses nitrifikasi oleh bakteri kemoautotrof menjadi nitrit dan selanjutnya menjadi nitrat. Namun
demikian dengan adanya bahan organik, proses mikrobial yang berlangsung didominasi oleh bakteri heterotrofik yang lebih cepat menyerap ammonium
menjadi biomassa bakteri. Bakteri ini bisa menyerap sampai 50 dari jumlah ammonium terlarut dalam air.
Bakteri heterotrofik mempunyai efisiensi produksi sel yang jauh lebih tinggi dibandingkan dengan bakteri nitrifikasi yakni 25-100 kali daripada bakteri
Nitrosomonas sp. dan 10-33 kali daripada bakteri Nitrobacter sp. Montoya dan Velasco, 2000. Interaksi proses mikrobial dalam penguraian amoniak di dalam
air pemeliharaan ikan ditampilkan pada Gambar 4.
Gambar 4. Proses bakteriologis dalam siklus nitrogen di kolam pemeliharaan udang. Dimodifikasi dari Montoya dan Velasco, 2000
Populasi Heterotrofik
Fitoplankton
Menurut Schneider et al. 2005b, pemanfaatan limbah budidaya ikan terutama ditujukan pada senyawaan-senyawaan terlarut. Senyawaan tak terlarut
particulate waste seringkali dibuang begitu saja dalam jumlah besar sebagai bahan yang tak termanfaatkan. Bakteria heterotrofik dapat mengubah nutrien-
nutrien semacam ini menjadi biomassa bakteri yang potensial sebagai bahan pakan ikan. Apabila hal ini dapat berlangsung baik, maka buangan limbah
budidaya ikan akan berkurang secara drastis. Kendala utama agar proses ini dapat berlangsung adalah rendahnya rasio karbonnitrogen CN di dalam air limbah.
Melalui pemberian suplementasi karbon maka produksi bakteria dapat dipacu pada sistem akuakultur. Penambahan sodium asetat sebagai sumber karbon
sebanyak 8 gL dapat meningkatkan produksi protein kasar hingga mencapai 112 g proteinkg pakan, atau meningkat 50 dari sistem biasa. Pada pemberian pakan
dengan kadar protein 41, penambahan sodium asetat menghasilkan produksi bakteri sebanyak 55 125 g VSSkg pakan, setara dengan 0.2 0.5 g VSSg karbon
Schneider et al., 2006. Secara teoritis, untuk mengubah 1 g amonium dibutuhkan 20 g karbohidrat Avnimelech dan Wyk, 2007.
Menurut Brune et al. 2003 proses biosintesis bakteri heterotrofik berlangsung lebih cepat dibanding dengan proses biosintesis alga maupun proses
bakteri nitrifikasi, yakni waktu regenerasi 10 jam berbanding dengan 24-48 jam. McGraw 2002 menyatakan selain lebih cepat tumbuh, bakteri heterotrof
merupakan sumber pakan yang baik untuk ikan. Sementara itu, laju pertumbuhan alga dan bakteri nitrifikasi hampir sama namun koefisien produksi alga hampir 57
kali lebih tinggi dibandingkan dengan bakteri nitrifikasi, yakni 11,4 g algag N berbanding dengan 0,2 g bakterig N.
2.4. Teknologi Bioflok dalam Sistem Akuakultur
