BAB II
PEMBAHASAN
- Kapilaritas
Dalam fisika kapilaritas diartikan sebagai gejala
naiknya zat cair melalui celah sempit atau pipa rambut. Celah sempit atau pipa
rambut disebut sebagai pipa kapiler. kapilaritas disebabkan oleh adanya gaya
adhesi dan gaya kohesi antara zat cair dengan dinding pipa kapiler sehingga
jika pembuluh kaca masuk ke dalam zat cair menyebabkan permukanan zat cair
menjadi tidak rata atau tidak sama.
Contoh Kapilaritas dalam kehidupan sehari-hari:
a.
Menetesnya air pada ujung kain ataupun ujung
kertas
b.
Naiknya minyak tanah melalui sumbu pada
kompor minyak tanah
c.
Tanaman Hidroponik
d.
Meresapnya air pada dinding
Pada
makalah mekanika fluida khususnya saya akan membahas tentang kapilaritas yang
terjadi pada tanaman hidroponik.
- Hidroponik
Hidroponik dari
kata Yunani
yaitu hydro yang berarti air dan ponos yang
artinya daya. Hidroponik juga dikenal sebagai soilless culture atau
budidaya tanaman tanpa
tanah. Jadi, hidroponik
berarti budidaya tanaman yang memanfaatkan
air dan tanpa
menggunakan tanah
sebagai media
tanam. Sejarah mencatat bahwa hidroponik sudah dimulai oleh Bangsa Babylonia
pada tahun 600 SM yaitu berupa taman gantung (hanging garden). Taman
gantung ini adalah merupakan hadiah dari Raja Nebukadnezar II untuk istri
tercintanya bernama Amytis, yang juga sebagai
permaisuri. Taman gantung ini dibuat secara bertingkat dan
tidak
semuanya menggunakan media
tanah sebagai media tanam. Seperti halnya Bangsa Babylonia, Bangsa Cina juga telah mencoba menerapkan cara bercocok tanam tanpa
menggunakan media
tanah sebagai media
tanam. Bangsa Cina telah menerapkan teknik bercocok
tanam yang
dikenal dengan “Taman Terapung”. Bahkan di Mesir, Cina dan India juga sudah menerapkan cara bercocok tanam yang tidak menggunakan
tanah sebagai media tanam. Mereka sudah menggunakan pupuk organik yang
mereka gunakan sebagai suplai bahan makan untuk tanaman yang mereka
tanam di dalam bedengan pasir yang terletak di tepi sungai. Cara bercocok
tanam seperti
ini dikenal dengan istilah
“River Bed Cultivation”.
Istilah
hidroponik
lahir
sekitar
tahun 1936, sebagai penghargaan
yang
diberikan kepada
DR. WF. Gericke, seorang agronomis dari Universitas
California. DR. WF. Gericke melakukan
percobaan dan penelitian dengan
menanam tomat di dalam
bak
yang berisi mineral
sehingga tomat tersebut
mampu bertahan hidup
dan dapat tumbuh sampai ketinggian 300 cm
dan memiliki buah yang
lebat. Sebelumnya beberapa ahli patologis tanaman juga
melakukan percobaaan
dan
penelitian untuk
dapat melakukan bercocok tanam tanpa media tanah sebagai media tanam, sehingga pada
masa
itu bermunculan istilah-istilah: “Nutri Culture”,
“Water
Culture”, ”Gravel Bed
Culture”, dan istilah “Soilless Culture” (Roberto,
2003).
1. Jenis Hidroponik
Adapun jenis-jenis hidoponik yang sering digunakan yaitu:
a. Nutrient Film Technique (NFT)
NFT adalah teknik hidroponik dimana aliran yang sangat dangkal air yang mengandung semua
nutrisi
terlarut
diperlukan untuk pertumbuhan tanaman yang kembali beredar melewati akar tanaman
di sebuah alur kedap air. Dalam sistem yang ideal, kedalaman aliran sirkulasi harus sangat dangkal, sedikit lebih
dari sebuah film air. Sebuah sistem NFT yang dirancang berdasarkan pada penggunakan kemiringan saluran yang tepat, laju aliran yang
tepat, dan panjang saluran yang tepat. Keuntungan utama dari sistem NFT dari bentuk- bentuk lain dari hidroponik adalah bahwa akar tanaman yang terkena
kecukupan
pasokan air, oksigen
dan
nutrisi. Kelemahan dari NFT adalah bahwa NTF ini
memiliki gangguan dalam aliran, misalnya,
pemadaman listrik. Prinsip dasar dalam sistem NFT merupakan suatu keuntungan dalam pertanian konvensional. Artinya, pada kondisi
air berlebih, jumlah
oksigen diperakaran menjadi tidak memadai. Namun,
pada sistem NFT yang nutrisinya hanya selapis menyebabkan ketersediaan nutrisi dan oksigen pada akar selalu berlimpah. Untuk membuat selapis nutisi, dibutuhkan
syarat-syarat
sebagai berikut:
1. Kemiringan
talang tempat
mengalirnya larutan nutrisi ke bawah
harus benar-benar
seragam.
2. Kecepatan aliran yang masuk
tidak boleh terlalu cepat,
disesuaikan dengan
kemiringan talang (Lingga,
1984).
Banyak petani
hidroponik komersial dan
hobbyist menggunakan
sistem NFT untuk menanam sayuran dan
tanaman. Sistem NFT dapat
menghasilkan lebih tanaman
dengan sedikit ruang, sedikit air dan
sedikit nutrient. Selain itu, ada aerasi yang
baik dan suplai oksigen di
sebagian besar sistem hidroponik. Sistem
NFT
juga sangat mudah
dalam pembuatan dan pemeliharaan. Akibatnya, sistem NFT telah
menjadi salah satu
yang paling populer sistem hidroponik
tumbuh dalam dekade terakhir.
b. Drip-Irrigation atau Micro-Irrigation
Drip-Irrigation, juga dikenal sebagai
irigasi
tetes
atau irigasi
mikro atau irigasi lokal, adalah
metode irigasi
yang menghemat
air dan pupuk
dengan membiarkan air menetes perlahan ke akar tanaman, baik ke permukaan tanah atau
langsung ke
zona
akar, melalui jaringan katup, pipa, tabung, dan emitter. Hal ini dilakukan melalui tabung
sempit yang memberikan air langsung
ke dasar tanaman. Dengan
demikian, kerugian
(kehilangan air) seperti perkolasi, run off,
dan evapotranspirasi bisa diminimalkan sehingga efisiensinya tinggi.
Irigasi tetes dapat
dibedakan menjadi 2 yaitu irigasi tetes dengan
pompa dan irigasi tetes dengan gaya gravitasi. Irigasi tetes dengan pompa
yaitu irigasi tetes yang sistem penyaluran air diatur dengan
pompa. Irigasi tetes pompa
ini umumnya memiliki alat dan
perlengkapan
yang
lebih mahal daripada sistem irigasi gravitasi.
Irigasi tetes
dengan sistem
gravitasi
yaitu irigasi tetes dengan
menggunakan gaya gravitasi dalam penyaluran air
dari sumber
(Sibarani, 2005).
c. Aeroponics
Aeroponics adalah proses tumbuh tanaman di lingkungan udara atau
kabut tanpa menggunakan tanah atau media
agregat (dikenal sebagai geoponics).
Kata "aeroponics" berasal dari
makna
Yunani aero
(udara) dan ponos
(kerja). Budaya aeroponics berbeda dari kedua hidroponik konvensional dan in-vitro (kultur jaringan tanaman) tumbuh. Tidak seperti hidroponik, yang
menggunakan air sebagai media
tumbuh dan mineral penting
untuk mempertahankan
pertumbuhan tanaman, aeroponics dilakukan tanpa media
tumbuh. Karena air
digunakan dalam aeroponics untuk mengirimkan nutrisi, kadang-kadang
dianggap sebagai jenis hidroponik. Prinsip dasar dari tumbuh
aeroponik adalah untuk tumbuh
tanaman digantung di dalam lingkungan tertutup atau semi-tertutup dengan menyemprotkan akar
tanaman menjuntai dan batang bawah dengan solusi dikabutkan atau
disemprot air kaya nutrisi (Wikipedia,
2013).
d. Deep Water
Culture (DWC)
Deep Water Culture
(DWC) adalah
salah satu
metode hidroponik yang
memproduksi tanaman dengan cara menggantungkan akar
tanaman ke dalam larutan kaya nutrisi, air beroksigen (Wikipedia,
2013).
e. Flood & Drain (Ebb
and Flow)
Ebb and flow merupakan suatu bentuk hidroponik yang
dikenal karena
kesederhanaan, kehandalan operasi dan biaya
investasi awal yang rendah. Pot diisi dengan media inert
yang tidak berfungsi seperti tanah
atau berkontribusi nutrisi untuk tanaman tapi yang jangkar akar dan
berfungsi sebagai cadangan sementara
air
dan pelarut nutrisi mineral
(Wikipedia, 2013).
f. Floating Raft (Rakit apung)
Pada
sistem rakit apung, tanaman ditempatkan pada stereofoam yang diapungkan pada
sebuah kolam. Kolam sedalam 40 cm tersebut berisi
nutrisi. Sistem
ini
perlu
ditambahkan airstone ataupun
aerator.
Aerator berfungsi menghasilkan oksigen
untuk pertukaran
udara dalam daerah
perakaran. Kekurangan oksigen akan
mengganggu penyerapan
air dan nutrisi oleh akar.
Rakit apung
hanya
dapat
ditanami
oleh tumbuhan yang
memiliki bobot
rendah (Randys
Hydroponics,
2010).
2. Media Tanam Hidroponik
Beberapa media tanam yang digunakan pada hidroponik yaitu:
a. Rockwool
Rockwool dibuat
dengan melelehkan kombinasi batu dan pasir dan
kemudian campuran diputar untuk membuat
serat yang dibentuk menjadi berbagai bentuk dan
ukuran. Proses ini sangat mirip dengan membuat permen kapas. Bentuk bervariasi dari 1"x1"x1"
dimulai dengan bentuk kubus hingga 3"x12"x36"
lempengan, dengan berbagai
ukuran lainnya. Rockwool media
semai dan media tanam yang paling
baik dan cocok untuk sayuran. Rockwool dapat menghindarkan dari
kegagalan semai akibat bakteri dan cendawan penyebab
layu fusarium.
b. Coconut Coir (sabut kelapa)
Coconut Coir dikenal juga sebagai coco peat adalah bahan sisa setelah serat telah dihapus dari kulit terluarnya dari kelapa. Coconut Coir bersimbiosis dengan jamur Trichoderma,
yang berfungsi sebagai
melindungi akar dan merangsang pertumbuhan akar.
c. Perlite
Perlite adalah batuan vulkanik yang telah superpanas menjadi kerikil kaca sangat ringan. Material ini juga
digunakan sebagai campuran
tanah dalam pot untuk mengurangi kepadatan tanah. Perlite memiliki ukuran yang
sama. Perlite merupakan perpaduan dari granit, obsidian,
batu apung dan basalt. Batu vulkanik
ini secara alami menyatu pada suhu tinggi mengalami
apa
yang disebut "Metamorfosis
Fusionic".
d. Lightweight Expanded Clay Aggregate (LECA)
LECA adalah
shell (cangkang)
keramik
ringan dengan inti
sarang
lebah yang diproduksi dengan
menembakkan tanah
liat alami untuk suhu dari 1100-1200°C dalam tungku berputar. Pelet dibulatkan dalam
bentuk dan jatuh dari
tempat pembakaran di kelas sekitar 0-32 mm
dengan kepadatan rata-rata curah kering sekitar
350 kg/m³. Bahan
tersebut disaring
menjadi beberapa kelas yang berbeda sesuai aplikasi (Roberto, 2003).
e. Pasir
Pasir sering digunakan sebagai media tanam alternatif untuk menggantikan fungsi tanah. Sejauh ini, pasir dianggap memadai dan sesuai jika digunakan sebagai media untuk penyemaian benih,
pertumbuhan bibit tanaman, dan perakaran setek batang tanaman.
Bobot pasir yang cukup berat
akan mempermudah tegaknya setek batang. Selain itu, keunggulan
media tanam pasir adalah kemudahan dalam penggunaan
dan dapat
meningkatkan sistem
aerasi serta drainase media tanam.
f. Wood
fibre (serbuk kayu)
Serbuk kayu adalah substrat organik yang sangat efisien untuk hidroponik. Serbuk kayu telah
terbukti mengurangi efek-efek penghambat pertumbuhan
tanaman. (Wikipedia,
2013).
g. Gravel (kerikil)
Jenis yang
sama yang digunakan dalam akuarium, kerikil dapat digunakan, asalkan
dicuci terlebih dahulu. Memang, tanaman yang tumbuh di tempat yang
beralaskan kerikil dengan air beredar menggunakan power head pompa listrik, yang pada
dasarnya sedang
tumbuh hidroponik menggunakan kerikil. Kerikil murah,
mudah untuk dibersihkan, saluran air yang baik
dan
tidak akan menjadi
basah
kuyup. Namun, kerikil juga berat, dan jika sistem tidak menyediakan
air terus menerus, akar tanaman dapat mengering.
h. Brick
shards (pecahan
bata)
Pecahan bata memiliki sifat yang mirip dengan kerikil. Mereka
memiliki kelemahan tambahan
mungkin mengubah
pH dan
memerlukan pembersihan
ekstra sebelum
digunakan
kembali (Roberto, 2003).
3. Keunggulan dan Kelemahan Hidroponik
Adapun
beberapa keunggulan dan kelemahan penggunaan sistem
hidroponik yaitu:
a. Keunggulan
Hidroponik
1. Tanah tidak diperlukan
untuk hidroponik.
2.
Air
tetap dalam
sistem dan
dapat
digunakan kembali
dengan
demikian,
biaya air rendah.
3.
Pengontrolan
kadar nutrisi secara keseluruhan
dengan demikian, biaya untuk
ini
rendah.
4. Tidak ada pencemaran ke lingkungan
karena sistem
dikendalikan.
5. Stabil dan hasilnya tinggi.
6. Hama
dan penyakit lebih mudah untuk disingkirkan dari
pada
penggunaan tanah karena mobilitas dari penggunaan
wadah
pada
hidroponik.
7. Lebih mudah dalam proses pemanenan.
8. Tidak adanya penggunaan pestisida.
b. Kelemahan Hidroponik
Tanpa tanah sebagai penyangga, kegagalan untuk sistem hidroponik menyebabkan kematian tanaman yang cepat. Kelemahan lainnya termasuk serangan patogen seperti karena
layu oleh Verticillium disebabkan oleh tingkat kelembaban tinggi yang terkait dengan
hidroponik dan berbasis penyiraman lebih
dari pada tanaman
tanah. Juga, tanaman hidroponik banyak membutuhkan pupuk yang berbeda
untuk setiap tanaman yang berbeda (Triutami,
2011).
4. Perkembangan Hidroponik
Sejak ditemukannya hidroponik pada
tahun 600 SM oleh Bangsa Babylonia,
hidroponik juga mengalami
pengembangan. Pengembangan hidroponik dilakukan oleh Bangsa Cina dengan menerapkan “Taman Terapung” dan oleh Bangsa Mesir dengan memanfaatkan aliran Sungai Nil dengan
membangun bedengan pasir yang
dikenal dengan istilah “River Bed Cultivation”. Pengembangan hidroponik pun terus berlanjut sampai saat ini. Hal ini ditandai dengan penggunaan pompa dan air pump sebagai penopang
kehidupan
tanaman pada hidroponik
itu sendiri. Seperti yang dilakukan oleh
saudari Diansari,
2008 dari Universitas Indonesia dengan judul
“Pengaturan
Suhu, Kelembaban, Waktu Pemberian Nutrisi Dan Waktu Pembuangan Air
Untuk Pola Cocok Tanam Hidroponik Berbasis Mikrokontroler AVR ATMEGA 8538”. Konsep yang telah diterapkan ini masih belum sempurna
karena pemodelan tidak diterapkan langsung ke hidroponik
sesungguhnya,
pada sensor ketinggian air menggunakan timer pada
sistem hidroponik yang diterapkan dan penghematan air yang
masih kecil. Oleh sebab itu, dengan dilakukannya penelitian
lanjutan ini diharapkan efisiensi
dari hidroponik sendiri
dapat
meningkat.
B. Mikrokontroler
Mikrokontroler
adalah salah satu bagian dasar dari suatu sistem komputer.
Meskipun mempunyai bentuk yang jauh lebih kecil dari suatu komputer
pribadi dan komputer mainframe, mikrokontroler dibangun
dari
elemen– elemen dasar yang sama. Secara sederhana, komputer akan menghasilkan
output spesifik berdasarkan input-an yang diterima dan program yang
dikerjakan. Seperti umumnya komputer, mikrokontroler adalah alat yang mengerjakan instruksi-instruksi yang diberikan
kepadanya. Artinya, bagian
terpenting
dan
utama dari suatu sistem terkomputerisasi adalah program itu sendiri
yang dibuat oleh seorang
programmer. Program ini menginstruksikan
komputer untuk melakukan jalinan yang panjang dari aksi–aksi sederhana
untuk melakukan tugas yang lebih kompleks yang
diinginkan oleh programmer (Susanto, 1998).