SINTESIS NANO KITOSAN SEBAGAI FILTER AMONIA (NH 3 ) DALAM

## PERAIRAN BUDIDAYA
SYNTHESIS OF NANO CHITOSAN AS AMMONIA FILTER (NH 3 ) IN

## AQUACULTURE

## Miska Sanda Lembang* dan Mini Lestari
Jurusan Akuakultur Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Universitas Borneo Tarakan, Tarakan 77129 Indonesia *Korespondensi Penulis: miskalembang17@gmail.com

## ABSTRAK
Nanoteknologi  dalam  bidang  akuakultur  telah  digunakan  dalam  peningkatan  kadar  oksigen dalam  media  budidaya  perairan. Salah  satu  bentuk  nanoteknologi  adalah  nanokitosan.  Air merupakan  media  hidup  bagi  biota  air.  Akan  tetapi,  media  air  dalam  budidaya  rentan tercemar  oleh  berbagai  aktivitas. Salah  satu  pencemar terbesar dalam sistem budidaya adalah amonia.  Amonia  dihasilkan  dari  proses  metabolisme  biota  budidaya  yang  keluar  melalui kotoran  biota.  Dalam  mengurangi  amonia  pada  sistem  resirkulasi  dapat  di  lakukan  dengan penambahan  filter.  Filter  yang  sering  digunakan  adalah  zeolit,  arang,  kapas,  koral,  dan pecahan  karang.  Berdasarkan  hal-hal  di  atas  maka  penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengurangi pencemaran  amonia  dalam  media  budidaya  secara  cepat  dan  murah  dengan  pemanfaatan nanokitosan.  Nanopartikel  kitosan  dibuat  menggunakan  metode  gelasi  ionik.    Ukuran nanokitosan  diukur  menggunakan  PSA  dan  didapatkan  ukuran  446  nm.  Larutan  amonia disaring  dalam  media  filtrasi  (kapas,  kerikil,  zeolit,  dan  arang  aktif).  Pengaruh  nanokitosan diamati  dengan  penambahan  nanokitosan  dalam  media  filtrasi.  Kemudian  pengukuran  laju pengurangan  amonia  diukur  setiap  1;  2;  3;  4;  dan  5  jam  menggunakan spektrofotometer UV- Vis.  Berdasarkan  hasil  pengukuran  panjang  gelombang  maksimum  spektrofotometer  adalah 640  nm.  Semakin  bertambahnya  waktu  maka  nilai  absorbansi  semakin  menurun,  hal  ini menunjukan  semakin  berkurangnya  konsentrasi  amonia  karena  proses  penyerapan  amonia dalam filter  nanokitosan.

## Kata kunci: Air; Amonia; Filter; Nanokitosan; RAS

## ABSTRACT
Nanotechnology  has  been  used  to  increase  oxygen  value  in  aquaculture.  One  of nanotechnology  is  nanochitosan.  Water  is  important  medium  for  aquatic  biota.  However,  this medium  is  susceptible  to  being  contaminated  by  various  activities.  One  of  the  pollutants  is ammonia.  Ammonia  is  produced  from  the  metabolic  process  of  cultivated  biota  which comes out  of  biota  waste.  The  reduction  of  ammonia  ussualy  with  filter  in  resirculation  aqaculture system.  The  example  of  filters  are  zeolite,  charcoal,  cotton,  coral,  and  coral  fragments.  This research  use  nanotechnology  to  reduce  ammonia  contamination.  Nanochitosan  were synthesed  by  ionic  gelation  method.  The  size  of  the  nanochitosan  was  measured  using  PSA and  the  size  was  obtained  446  nm.  Ammonia  is  filtered  in  a  filtration  medium  (nanochitosan, cotton,  gravel,  zeolite, and activated charcoal).  Filtration proces was observased every 1; 2; 3; 4;  and  5  hours  by  UV-Vis  spectrophotometer.  The  maximum  wavelenght  was  observed  in 640 nm. The results show the absorbance value decreases in increasing time, this is shows the process of absorption  of ammonia  in the filter  nanochitosan.
Word key: Amonia; Filter; Nanochitosan; RAS; Water

## PENDAHULUAN
Nanoteknologi adalah material dengan  skala  nanometer  10-1000  nm  yang sekarang  ini  banyak  dikembangkan  oleh beberapa negara, termasuk  Indonesia karena  mempunyai  sifat  unggul.  Ukuran yang kecil membuat suatu partikel mempunyai  luas  permukaan  yang  besar, sehingga  membuat  luas  kontak  terhadap target  lebih  besar.  Oleh  karena  itu,  banyak pemanfaatan  nanopartikel  yang  sudah dikembangkan  saat  ini.  Teknologi  nano dalam  bidang  akuakultur  yang  terbaru adalah  penggunaan  teknologi nanobubble dalam  peningkatan  kadar  oksigen  dalam media  budidaya  perairan.  Penggunaan nanobubble terbukti  mampu meningkatkan laju pertumbuhan ikan, meningkatkan kadar  oksigen  (DO)  dalam  waktu 30 menit (Mahasri,  2018).
Kitosan adalah ekstrak kulit binatang  berkulit  keras  seperti  udang  dan kepiting. Nanokitosan  disintesis  dengan mengubah  ukuran  kitosan  menjadi  skala nanometer.  Nanokitosan  disintesis  dengan mengubah  ukuran  kitosan  menjadi  skala nanometer. Nanokitosan mempunyai banyak  kegunaan  dalam  bidang  adsorpsi logam  berat  berat  Pb,  Cu,  Cr,  dan  Hg  di perairan (Reizal,  2016).
Air  adalah  elemen  yang  sangat penting  dalam  proses  budidaya  perairan. Air  merupakan  media  hidup  bagi  biota  air. Pakan  dan  sumber  oksigen  untuk  biota  air disalurkan  dalam  air.  Akan  tetapi,  media air  dalam  budidaya  rentan  tercemar  oleh berbagai  aktivitas  (Situmorang,  2017).
Resirkulasi Akuakultur Sistem  (RAS) adalah  sebuah  sistem  produksi  perikanan yang mengolah kembali air yang digunakan,  agar  memenuhi  syarat  kualitas air  untuk  kegiatan  budidaya.  Teknologi RAS  dapat  digunakan  untuk  mengontrol beberapa  parameter  kualitas  air  penting seperti  oksigen  terlarut,  amonia,  nitrit, nitrat, pH, salinitas, dan padatan tersuspensi.  Kunci  utama  dari  sistem  RAS adalah  penggunaan  filter.  Filter  yang digunakan  pada  RAS  biasanya  disusun
dari  beberapa  media  yang  terdiri  dari  batu biokristal,  batu  koral,  zeolit,  dan  karbon aktif  (Thesiana,  2015).
Salah satu pencemar  terbesar dalam  sistem  budidaya  adalah  amonia. Amonia dihasilkan dari proses metabolisme  biota  budidaya  yang  keluar melalui  kotoran  biota.  Amonia  di  perairan bersifat    toksik,  bentuk    amonia    lebih beracun    dikarenakan    ion    ini    tidak bermuatan    dan    larut    dalam  lemak, sehingga  membran    biologis  lebih  mudah dilintasi  dibandingkan  ion  amonium  yang memiliki  muatan  dan  terhidrasi.  Pada sistem  budidaya  dari  semua  parameter kualitas  air,  amonia  menjadi  faktor  penting kedua    setelah    oksigen.    Konsentrasi oksigen    terlarut    yang    rendah    dapat dikontrol    dengan    aerasi,    namun konsentrasi    amonia    yang    tinggi    menjadi manajemen    praktis    yang    bermasalah. Pada    konsentrasi    tinggi,  amonia  bersifat toksik,  menyebabkan    penurunan    pasokan oksigen    dalam    jumlah    besar    dan perubahan  yang  tidak    diinginkan  dalam ekosistem  perairan.  Dalam  mengurangi amonia  pada  sistem  resirkulasi  dapat  di lakukan  dengan  penambahan  filter.  Filter yang  sering  digunakan  adalah  zeolit, arang,  kapas,  koral,  dan  pecahan  karang. Hasil penelitian menunjukan bahwa penambahan  filter  memberikan  pengaruh nyata  terhadap  penurunan  amonia  pada sistem resirkulasi  (Noorjanah,  2015).

## METODOLOGI

## Waktu dan Tempat
Penelitian  ini  dilakukan  pada  bulan Juli-Agustus
2020 di Laboratorium Kualitas  Air  Fakultas  Perikanan  dan  Ilmu Kelautan Universitas  Borneo Tarakan.

## Alat dan Bahan
Alat-alat penelitian  antara  lain wadah  air,  pompa  air,  bak  air,  selang, gunting, timbangan analitik, alat-alat laboratorium,  spektrofotometer  UV-Vis, spray  dryer, desikator, magnetic  stirer, oven,  PSA  ( Particle  Size  Analyzer ),  dan
sonikator.  Bahan-bahan  penelitian  antara lain  kitosan,  akuades,  kapas,  kerikil,  zeolit, arang  aktif,  asam  asetat,  NaTPP  (Natrium Tri  Poliposfat),  Larutan  Amonia  (NH 3 ), dan tissue .
Metode Sintesis Nanokitosan
Nanopartikel
kitosan dibuat menggunakan metode gelasi ionik. Larutan  kitosan  dibuat  dengan  variasi konsetrasi 0,2% (w/v) dengan  cara melarutkan  kitosan  ke  dalam  larutan  asam asetat  (konsentrasi  1,5  kali  kitosan), kemudian  diaduk  menggunakan  pengaduk magnetik  pada  suhu  ruang  selama  satu malam.  Larutan  kitosan  kemudian  disaring untuk  menghilangkan  sisa  partikel  yang tidak  terlarut.  Larutan TriPolyPhosphate (TPP)  dibuat  dengan  konsentrasi  0,1% (w/v)  dengan  cara  melarutkan  NaTPP  ke dalam  akuades,  kemudian  disaring  untuk menghilangkan  sisa  partikel  yang  tidak terlarut.  Nanopartikel  Kitosan  disintesis dengan  cara:  larutan  kitosan  sebanyak  50 mL diaduk menggunakan pengaduk magnetik.  Kemudian  larutan  TPP  dengan volume 10 mL ditambahkan  secara perlahan-lahan  ke  dalam  larutan  kitosan, sehingga  terbentuk  suspensi  nanopartikel. Suspensi nanopartikel yang terbentuk kemudian dikeringkan dan dilakukan karakterisasi  menggunakan  PSA.
Nano  kitosan  sebagai  Filter  Amonia (NH 3 )
Larutan  baku  amonia  5  ppm  dalam wadah  dipompa  dan  disaring  dalam  media filtrasi  (kapas,  kerikil,  zeolit,  dan  arang aktif)  yang  telah  ditambahkan  nanopartikel kitosan  dalam  filtrat.  Kemudian  proses penyerapan  amonia  diukur  setiap  1;  2;  3;
4; dan 5 jam menggunakan
spektrofotometer  UV-Vis.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Sintesis Nano kitosan Nanopartikel kitosan dibuat menggunakan metode gelasi ionik. Larutan kitosan dibuat  dengan  cara melarutkan  kitosan  ke  dalam  larutan  asam asetat,  kemudian  diaduk  menggunakan pengaduk  magnetik  pada  suhu  ruang selama  satu  malam agar terlarut sempurna.
Hal  ini  dikarenakan  kitosan  hanya  dapat larut  dalam  pelarut  asam  (Aranaz  et  al., 2009). Larutan kitosan ditambahkan larutan  TPP  sebagai crosslinker secara perlahan-lahan  untuk  terjadi  proses  gelasi ionik sampai terbentuk suspensi nanokitosan.  Suspensi  nanokitosan  yang terbentuk  kemudian  dikeringkan  dengan spray  dryer .  Nanokitosan  yang  terbentuk berwarna  putih  tulang.  Serbuk  nanokitosan karakterisasi  menggunakan  ( particle  size analyzer )  PSA  untuk  mengetahui  ukuran nanopartikel  yang terbentuk.
Particle  size  analyzer mengukur ukuran  partikel  berdasarkan  gerak  brown partikel  dalam  medium  cair.  Berdasarkan hasil  karakterisasi  PSA  didapatkan  ukuran nanokitosan  antara  245-1200  nm  dengan intensitas  tertinggi  pada  ukuran  446    nm. Hal ini sesuai dengan penelitian sebelumnya ukuran nanokitosan yang terbentuk 589 nm. Ukuran butiran nanopartikel  berkisar  antara  10-1000  nm sehingga dapat disimpulkan bahwa nanokitosan  telah  terbentuk.  Perbedaan ukuran nanopartikel dipengaruhi oleh jumlah  larutan  TPP,  pengadukan,  dan  lain- lain  (Yudhasasmita,  2017).  Berikut  adalah hasil  ukuran  nanokitosan  oleh Particle size analyzer (PSA) dapat di lihat pada Gambar 1.
.
Gambar 1. Analisis  Ukuran Nanokitosan  Menggunakan Particle Size Analyzer (PSA)
Nano kitosan sebagai  Filter Amonia (NH 3 ) Proses  filter  amonia  menggunakan susunan  filter  yang  terdiri  dari layer atas nanokitosan-kapas-zeolit-kerikil-arang aktif. Susunan tersebut dihubungkan dengan  rangkaian  wadah  air  yang  telah ditambahkan amonia.
Pompa
air digunakan  agar  siklus  air  berjalan  lancar melewati  susunan  filter.    Penggunaan susunan  filter  tersebut  berdasarkan  aplikasi resirkulasi akuakultur sistem (RAS). Sistem RAS adalah sebuah sistem produksi perikanan yang mengolah kembali air yang digunakan agar memenuhi syarat kualitas air untuk kegiatan budidaya (Thesiana, 2015). Sampel  larutan  amonia  yang  digunakan adalah  5  ppm,  dikarenakan  standar  baku maksimum amonia dalam perairan budidaya  adalah  5  ppm.  Pengukuran spektrofotometer  dilakukan  pada  sampel amonia  setiap  1,  2,  3,  4,  dan  5  jam. Panjang  gelombang  maksimum  terbaca pada  ukuran  640 nm. Hal ini sesuai dengan panjang  gelombang  maksimum  larutan ammonia  (Murti  et  al.,  2014).  Nilai absorbansi  spektrofotometer  diamati  tiap
waktu  dan  didapatkan  terjadi  penurunan nilai  absorbansi  dengan  bertambahnya waktu  filterisasi.  Penurunan  absorbansi  ini menunjukkan  adanya  proses  penyerapan amonia dalam nanokitosan. Hal ini berdasarkan  hukum  Lambert-Beer  bahwa konsentrasi  berbanding  lurus  terhadap absorbansi.  Semakin  besar  konsentrasi maka semakin besar absorbansi, sedangkan  semakin  kecil  konsentrasi  maka semakin  kecil  absorbansi  (Harjanto,  2017). Pada  Gambar  2  terlihat  semakin  lamanya waktu  kontak  larutan  amonia  dengan susunan  filter  nanokitosan,  maka  nilai absorbansi  juga  semakin  kecil.  Hal  ini menunjukkan adanya penurunan konsentrasi  amonia  dalam  larutan  karena adanya penyerapan amonia dalam nanokitosan. Nanokitosan yang mempunyai  ukuran  kecil  mempunyai  luas permukaan  yang  besar,  sehingga  nilai penyerapan  lebih  besar  daripada  bentuk ukuran  besarnya.    Berikut  adalah  hasil pengukuran
absorbansi dari
spektrofotometer terhadap hasil
penyerapan  ammonia  oleh  nanokitosan dapat di  lihat  pada Gambar 2.
Gambar 2. Analisis  Spektrofotometer  Berdasarkan Waktu Kontak Amonia  dan Nanokitosan

## KESIMPULAN DAN SARAN

## Kesimpulan
Kesimpulan dari penelitian ini adalah nanokitosan berhasil disintesis dengan  ukuran  446  nm,  serta  dapat digunakan  sebagai filter  untuk  amonia.

## Saran
Dilakukan  pengamatan  waktu  yang lebih  lama  untuk  melihat  waktu  optimum penyerapan amonia  oleh nanokitosan.

## DAFTAR PUSTAKA
Aranaz,  I.,  Marian,  M.,  Ruth,  H.,  Ines,  P.,
Beatriz, M., Niuris, A., Gemma,  G.,  &  Angeles,  H., 2009. Functional characterization  of  chitin  and chitosan.  J.  Chem  Bio.    (3): 203-230. Harjanto, S. 2017. Perbandingan pembacaan absorbansi menggunakan      spectronic  20 D+ dan spectrophotometer UV-Vis T 60U dalam penentuan kadar protein dengan  larutan standar BSA. J.
Kim. (3):  114-116.
Mahasri,  G.  2018.  Development  of  an aquaculture    system  using nanobubble    technology    for the  optimation  of  dissolved oxygen  in  culture  media  for nile tilapia (Oreochromis niloticus).  ASEAN-FEN  Int Fish  Sym . (137). 1-6.
Murti, R.,  Setiya., &  Maria  H.,  P.,  2014.
Optimasi    waktu    reaksi pembentukan
kompleks indofenol  biru  stabil  pada  uji
N-Amonia  air  limbah  industri penyamakan kulit dengan metode  Fenat.  Majalah  Kulit, Karet, dan Plastik.  (30). 29-34.
Noorjanah,  F.,  2015.    Reduksi    amonia pada      sistem  resirkulasi.  J. Rek  dan  Tek  Bud  Per.  (1).
427-432.
Reizal,  M.,  2016.  Pengembangan  kitosan terkini  pada    berbagai  aplikasi kehidupan.  Sem.  NasTek  Kim. 49-63.
Situmorang,  R.,  F.,    2017.  Pengolahan  air menggunakan
adsorben magnetik
kitosan. DOI:
0.043 0.041 0.030 0.019 0.013 0.011 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0 1 2 3 4 5 A b s o rb a n s i Waktu (Jam)
10.5281/zenodo.1133838. 1- 10. Thesiana, L. 2015. Uji performansi
teknologi recirculating aquaculture  system  (RAS).  J. Kel Nas. (2). 65-73.
Yudhasasmita,    S.      2017.    Sintesis  dan aplikasi  nanopartikel  kitosan sebagai adsorben Cd dan antibakteri  koliform.  Bio.  J. Ilm. Bio. (1). 42-48.