Penggunaan Sensor DO Optic untuk Kolam Budidaya Udang

Dalam budidaya udang, kontrol terhadap kandungan oksigen terlarut/Dissolved Oxygen (DO) merupakan proses sangat penting agar dihasilkan udang dengan pertumbuhan optimal. Oleh karenanya sensor DO menjadi alat yang tidak tergantikan dalam penentuan nilai DO pada air budidaya. Saat ini sebagian teknisi budidaya menggunakan sensor berjenis membrane- polarographic untuk menentukan DO kolam budidaya mereka. Meskipun selama ini sensor jenis membrane masih handal untuk kondisi ideal air tambak namun beberapa kondisi menyebabkan sensor ini butuh perbaikan.

Sensor DO tipe membran adalah alat berbasis elektrokimia yang menggunakan gas permiabel polimer sebagai membran untuk mengisolasi elektrolit sensor dari sampel. Isolasi ini menjadikan sensor hanya meloloskan oksigen sehingga bisa bereaksi dengan katoda. Karenanya laju difusi oksigen dipengaruhi oleh tekanan parsial sampel, bahan dan ketebalan membran. Diungkapkan dalam White Paper Mettler Toledo, beberapa kelemahan dalam penggunaan sensor tipe membrane adalah pertama, secara umum sensor ini butuh waktu lama untuk turun dari nilai DO tinggi (downscale).

Hal ini karena setiap oksigen yang terakumulasi dalam elektrolit selama kalibrasi atau saat pengukuran air dengan DO tinggi membutuhkan waktu lama untuk berdifusi keluar melewati membran. Sehingga pembacaan DO cenderung akan tetap tinggi meskipun digunakan untuk sampel DO rendah. Kedua, pada arus atau gerakan air yang rendah, oksigen tidak semuanya bisa melewati membran sehingga bila air dengan DO tinggi namun cenderung diam maka nilai yang terbaca menjadi lebih rendah dibanding kondisi riil. Ketiga, membran sensor sangat rentan terhadap kondisi air, kondisi air yang pekat seperti air tambak akan menyebabkan membran mudah tertutup dan pembacaan DO akan salah. 

Baca juga: Tantangan Menjaga Kualitas dan Kuantitas Kadar Oksigen Terlarut di Keramba Jaring Apung

DO tipe optik bisa menjadi pilihan untuk mengatasi permasalahan tersebut. Sensor ini menggunakan teknologi yang dikenal sebagai pemudaran pijaran (fluorescence quenching) untuk menentukan kandungan DO. Fluorescence ialah fenomena dimana material menyerap cahaya dengan panjang gelombang tertentu dan kemudian memancarkan cahaya tersebut dengan panjang gelombang yang berbeda. Sedangkan Fluorescence quenching adalah laju penurunan fluorescence yang disebabkan material lainnya dalam hal ini adalah oksigen. Tingkat pemudaran (quenching) tergantung pada jumlah oksigen yang terkandung dalam air sampel.

Quenching sendiri dikuantifikasi melalui perhitungan nilai perbedaan cahaya yang diserap dengan cahaya yang dipancarkan. Seperti terlihat pada Gambar 1. sinar hijau yg dikeluarkan oleh LED di pancarkan ke chromophore dalam OptoCap melalui kabel serat optic. Fluoresensi merah yang kembali juga melewati serat optik ke detektor. Berdasarkan waktu dan intensitas (pergeseran fase) antara dua sinyal cahaya, maka nilai oksigen terlarut diperoleh. Hal ini dijelaskan oleh Feng Weiwei dkk pada tahun 2013 dalam Journal of optic dengan judul : An optical sensor for monitoring of dissolved oxygen based on phase detection. 

Yaoguang Wei dkk pada tahun 2019, dalam Journal Sensor berjudul Review of Dissolved Oxygen Detection Technology: From Laboratory Analysis to Online Intelligent Detection, menjelaskan keunggulan dari sensor tipe optik antara lain pertama tidak diperlukan aliran atau gerakan air sampel. Karena sensor optik tidak memasukkan sampel air, maka tidak diperlukan oksigen yang stabil di ujung sensor. Ini memungkinkan penggunaan sensor optik dalam dasar kolam dimana udang lebih banyak tinggal. Kedua, minim pemeliharaan.

Baca juga: Protein Skimmer dalam Teknologi Recirculating Aquaculture System (RAS)

Titik ujung sensor adalah satu-satunya bagian yang bersentuhan dengan air dan didesain untuk pemakaian terus-menerus. Sensor juga tidak menggunakan membran sehingga tidak ada yang perlu diganti secara reguler. Pemeliharaan hanya dilakukan dengan membersihkan ujung sensor dari kotoran yang menempel. Ketiga, tidak diperlukan kalibrasi.  Sensor DO optik telah dikalibrasi sebelumnya dan tidak perlu kalibrasi lagi sebelum penggunaan. Hal ini juga mengurangi down-time selama pemakaian.

Namun demikian sensor tipe optik juga memiliki kelemahan yaitu titik sensor berukuran kecil dan halus sehingga ditangani dengan hati-hati. Paparan alkohol konsentrasi tinggi atau senyawa organik tertentu juga dapat menyebabkan kerusakan. Sensor optik harganya lebih mahal dibandingkan sensor membrane dan meskipun telah ditemukan lebih dari 20 tahun yang lalu namun sensor optik relatif masih baru di pasaran dan banyak pengguna belum terbiasa menggunakannya.

Berdasarkan uraian tersebut, untuk mengukur DO air kolam tambak udang lebih baik menggunakan sensor DO tipe optik karena mempertimbangkan kondisi airnya yang pekat, salinitas tinggi serta mengandung bahan organik.

—

Penulis : Arif Rahman Hakim - LRMPHP

Sumber: mekanisasikp.web.id