Aeroponik – Semua yang Perlu Anda Ketahui

Apa Itu Aeroponik?

Aeroponik adalah metode budidaya yang menumbuhkan tanaman tanpa tanah. Ini merupakan bagian dari metode budidaya “tanpa tanah” yang lebih luas, yang juga mencakup hidroponik dan akuaponik.

Namun, berbeda dengan dua metode tersebut, aeroponik tidak menggunakan agregat atau substrat apa pun. Kadang-kadang, tanaman dapat ditahan dengan substrat sangat ringan seperti serat kelapa, dengan akar menggantung tanpa dukungan.

Sebaliknya, nutrisi disampaikan ke tanaman melalui tetesan atau kabut semprot air aerosol yang mengandung nutrisi terlarut.

Sumber: Modern Farmer

Poin utama metode ini adalah memberikan kontrol maksimal atas kondisi pertumbuhan tanaman, serta menghilangkan sebagian besar medium bagi penyakit (tanah dan air).

The aeroponics market size represents Ukuran pasar aeroponik mencapai $2,7 miliar pada 2023 dan diperkirakan akan tumbuh menjadi $17,4 miliar pada 2033, dengan CAGR 20,5%.

Ilmu Aeroponik

Pada aeroponik, nutrisi seperti fosfat, kalium, dan nitrogen (“NPK”) serta mikronutrien dilarutkan ke dalam air, memungkinkan hampir 100% efisiensi penggunaan pupuk. Perbedaannya dengan hidroponik adalah air tidak selalu hadir, melainkan secara teratur disemprotkan ke akar.

Aeroponik dapat dibagi menjadi 2 desain berbeda: sistem bertekanan rendah dan bertekanan tinggi.

Sistem bertekanan tinggi menggunakan pompa kuat dan nozzle bertekanan tinggi untuk menyemprotkan kabut bertekanan tinggi langsung ke akar. Tekanan dapat mencapai 60-90 psi. Kabut tersebut sangat teroksigenasi, memungkinkan penyerapan nutrisi yang efisien.

Sistem bertekanan rendah menggunakan kabut lembut atau tetesan untuk menyirami akar tanaman. Pada sistem ini, kabut berupa semprotan ringan tetesan, memungkinkan penyerapan nutrisi yang lambat dan teratur. Ini lebih disukai dibandingkan tekanan tinggi untuk tanaman sensitif yang akarnya dapat rusak oleh tekanan tinggi, atau untuk pendekatan metode yang rendah teknologi. Tekanan rendah kadang disebut “soakaponics” karena akar direndam dengan kabut alih-alih disasar dengan tekanan tinggi.

Apa yang Bisa Ditanam dengan Aeroponik?

Secara teori, hampir semua tanaman dapat ditanam dengan aeroponik. Namun, pertimbangan biaya menyebabkan tanaman yang dibudidayakan dengan aeroponik kebanyakan sama dengan hidroponik: tanaman bernilai tinggi, berkualitas tinggi dengan permintaan pasar yang stabil sepanjang tahun.

Jadi sistem aeroponik terutama cocok untuk menanam:

• Sayuran berdaun hijau (salad, bayam, dll.).
• Herba.
• Stroberi.
• Tomat.
• Paprika.
• Mentimun.

Selain tanaman yang ramah hidroponik & aeroponik tersebut, aeroponik dapat menanam tanaman akar yang akan membusuk bila terus-menerus terendam dalam air. Jadi kentang, wortel, dan umbi-umbian lainnya juga dapat ditanam.

Tanaman yang komposisi kimianya penting dan memerlukan kondisi pertumbuhan yang stabil serta dapat diprediksi, seperti ganja, juga mendapat manfaat dari metode aeroponik.

Keuntungan Aeroponik

Beberapa keuntungan aeroponik mirip dengan metode tanpa tanah lainnya, yang telah kami bahas lebih detail dalam artikel kami “Hidroponik – Semua yang Perlu Anda Ketahui” dan “Akuaponik – Semua yang Perlu Anda Ketahui”:

• Penggunaan air berkurang, 80-95% dibandingkan pertanian konvensional.
• Penggunaan pupuk mendekati 100%, tanpa pencemaran.
• Tidak diperlukan herbisida.
• Kontrol atas kondisi pertumbuhan.
• Pemanfaatan ruang maksimal, terutama bila digabungkan dengan pertanian vertikal.

Selain itu, aeroponik memiliki beberapa keunggulan unik.

Pengendalian Hama dan Penyakit

Beralih ke metode tanpa tanah jelas menghilangkan risiko penyakit yang berasal dari tanah. Namun, hidroponik masih rentan terhadap penyakit yang terbawa air, karena akar terus-menerus menggantung dalam satu batch air.

Dengan memiliki jauh lebih sedikit air dalam sistem, menjadi lebih mudah memantau keberadaan patogen dalam air. Hal ini juga mempermudah pembersihan, penyaringan, atau sterilisasi air jika terdeteksi kontaminasi.

Akibatnya, aeroponik adalah metode pertanian yang membutuhkan penggunaan pestisida jauh lebih sedikit, bahkan lebih sedikit dibandingkan hidroponik.

Memiliki air yang sangat bersih & tanpa tanah juga menjadikan aeroponik salah satu metode budidaya teraman bagi konsumen, dengan kemungkinan kontaminasi bakteri berbahaya yang sangat kecil.

Pertumbuhan Lebih Cepat

Berkat tingkat oksigenasi akar yang ekstrem, tanaman dalam kondisi aeroponik dapat tumbuh hingga 2-3 kali lebih cepat dibandingkan hidroponik, yang sendiri seringkali lebih cepat dibandingkan tanaman dalam pot di rumah kaca atau lapangan terbuka.

Hal ini dapat membuat luas area budidaya yang sama menjadi sangat produktif untuk tanaman yang cepat panen seperti sayuran berdaun hijau.

Tanaman Akar

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, aeroponik adalah satu-satunya metode tanpa tanah dan pertanian vertikal yang kompatibel dengan budidaya tanaman akar seperti kentang, wortel, parsnip, dll.

Sumber: Cipotato 

Selain itu, karena akar langsung menggantung untuk disemprot, memungkinkan akses langsung ke akar. Ini menjadi keunggulan nyata untuk budidaya tanaman akar dalam pertanian vertikal dengan mempermudah panen dan tanpa tanah yang harus dibersihkan dari umbi yang dipanen.

Kerugian Aeroponik

Biaya

Seperti semua metode budidaya tanpa tanah, biaya menjadi masalah, terutama biaya awal. Aeroponik memerlukan fasilitas khusus, peralatan, sensor, filter, dll. Selain sistem hidroponik, juga memerlukan selang (berkualitas komersial untuk sistem bertekanan tinggi) dan pompa kuat, serta tangki bertekanan.

Pemantauan pH & Nutrisi

Hal ini tidak unik pada aeroponik tetapi lebih sensitif di sini. Karena volume air sangat berkurang, konsentrasi nutrisi menjadi jauh lebih tinggi.

Ini juga berarti nutrisi tidak boleh terlalu pekat. Karena tidak ada tanah atau air yang memberikan penyangga, jumlah nutrisi yang diberikan ke tanaman harus dihitung secara tepat.

Hal ini menjadikannya jauh lebih kompleks dan memerlukan pengetahuan lebih banyak dibandingkan metode budidaya lain, di mana kelebihan nutrisi sedikit tidak menjadi masalah.

Jadi sistem aeroponik terus berada di antara konsentrasi nutrisi yang terlalu tinggi (menyebabkan stres ionik dan pH pada tanaman) dan terlalu rendah (menyebabkan pertumbuhan sub-optimal).

Ketahanan

Sistem hidroponik secara alami lebih buatan dibandingkan tanaman di lapangan terbuka. Ini berarti mereka bergantung pada kelancaran beberapa hal:

• Rantai pasokan suku cadang dan komponen.
• Pasokan listrik.
• Sistem elektronik terhubung untuk operasi yang sangat otomatis dan canggih.
• Tenaga kerja terampil yang dapat melakukan pemantauan dan perawatan yang diperlukan secara efisien.

Meskipun ada cara untuk mengurangi risiko ini, misalnya dengan redundansi sistem atau inventaris yang lebih besar (yang menambah biaya pemasangan), atau pasokan energi lokal melalui pembangkit energi terbarukan, aeroponik tidak akan pernah seketahanan tanaman yang disiram hujan di lapangan terbuka.

Semua hal ini juga dapat dikatakan untuk hidroponik. Namun hal ini lebih kritis untuk aeroponik, karena akar membutuhkan kabut terus-menerus agar tetap terhidrasi dan tidak rusak.

Jadi, bahkan beberapa jam pemadaman akibat pompa atau pasokan listrik yang rusak dapat menggagalkan seluruh panen aeroponik. Karena itu, beberapa sistem aeroponik memiliki cadangan hidroponik untuk membanjiri tanaman bila terjadi kegagalan sementara pada aeroponik. Tentu saja, cadangan semacam itu hanya menambah biaya dan kompleksitas.

Kompleksitas

Dan kompleksitas adalah masalah lain pada aeroponik. Tidak hanya sistem perlu dipantau untuk penyakit dan keseimbangan nutrisi, tetapi juga memiliki lebih banyak komponen dibandingkan sistem hidroponik. Setiap akar disemprot secara individual oleh satu atau beberapa nozzle yang menghasilkan kabut. Nozzle tersebut dapat tersumbat atau rusak. Setiap nozzle memiliki sistem pipa tersendiri.

Semakin banyak komponen, semakin besar peluang terjadinya masalah, menjadikan aeroponik sistem yang lebih intensif dalam perawatan dan pemantauan secara keseluruhan serta lebih kompleks untuk dipasang pada awalnya.

Inovasi dalam Aeroponik

Pencahayaan LED

Lampu LED merupakan intervensi teknologi penting dalam aeroponik. Lampu ini mengonsumsi jauh lebih sedikit energi, memancarkan lebih sedikit panas, dan bertahan lebih lama dibandingkan sumber cahaya lainnya.

Selain itu, tidak seluruh spektrum cahaya tampak berguna bagi tanaman dalam fotosintesis, sehingga LED khusus tanpa cahaya hijau dapat lebih mengurangi listrik yang dikonsumsi oleh pencahayaan buatan.

Sumber: Agritecture

IoT & Otomasi Berbasis Sensor

Penurunan biaya sensor dan elektronik telah memungkinkan pemantauan terus-menerus suhu, kelembaban, cahaya, tingkat pH, dan volume nutrisi.

Pertanian berbasis sensor ini membantu melacak dan menyesuaikan secara real-time sehingga kondisi tetap optimal setiap saat. Mengingat tingkat pemantauan yang sangat tinggi yang dibutuhkan aeroponik, sensor yang murah dan kuat menjadi lebih penting untuk metode ini dibandingkan metode lain.

Teknologi Berbasis AI

Seperti yang disebutkan, aeroponik memerlukan pemantauan intensif terhadap sistem air, penyakit, tingkat nutrisi, dll.

AI dapat membantu mengoptimalkan kondisi lingkungan, termasuk cahaya, kelembaban, dan tingkat nutrisi. AI juga membantu mengoptimalkan investasi dan menurunkan biaya dengan membuat rencana pertumbuhan yang dipersonalisasi untuk setiap jenis tanaman.

AI juga dapat menggunakan visi mesin atau tes biokimia untuk memperingatkan tentang patogen sebelum manusia dapat melakukannya atau mengetahui apakah tanaman tidak mendapatkan cukup atau terlalu banyak nutrisi tertentu.

Terakhir, dengan munculnya robot pertanian otonom, kita dapat membayangkan sistem aeroponik di mana penanaman, pemangkasan, panen, dan penggantian tanaman dapat sepenuhnya otomatis.

Fogger Ultra-sonik

“Aeroponik tradisional” menggunakan nozzle bertekanan rendah atau tinggi untuk menghasilkan kabut dengan partikel air aerosol yang lebih besar atau lebih kecil.

Alternatifnya adalah menggunakan ultrasonik untuk menciptakan tetesan air ultra-kecil, mirip kabut. Partikel dapat sekecil 10 mikron. Karena itu, kadang disebut “fogponics”.

Sumber: Trees.com

Salah satu jenis kultur yang mendapat manfaat dari penggunaan kabut adalah bibit dan klon, yang belum memiliki sistem akar. Dengan aeroponik, tanaman ini dapat menerima terlalu sedikit dan mengering atau terlalu banyak dan menyumbat serta menyebabkan sesak/rot.

Fogponik menawarkan tekanan yang jauh lebih rendah, ideal untuk tanaman rapuh. Kabut juga dapat menyebar ke area yang jauh lebih luas, mengurangi kompleksitas dan masalah memiliki terlalu banyak nozzle serta menggantinya dengan hanya beberapa fogger.

Selain itu, fogponik memberikan lebih sedikit nutrisi, keuntungan bagi klon atau bibit, tetapi dapat menjadi masalah bagi tanaman dewasa yang lebih besar.

Namun, sistem ini memiliki beberapa keterbatasan:

• Penciptaan panas: atomizer dapat terlalu panas, dan akan mengeringkan kabut
• Penumpukan garam: bahkan lebih dari aeroponik, endapan garam dari nutrisi dapat menumpuk dan menyumbat atomizer serta pipa. Pembersihan rutin dengan menyikat atau melarutkan garam dalam cuka/asam mungkin diperlukan.

Sumber: Luttusgrow

Aeroponik Berbasis Luar Angkasa

Dengan perlombaan luar angkasa baru yang sedang berlangsung dan rencana mendirikan pangkalan permanen di Bulan dan Mars oleh AS, Rusia, & China, pertanyaan tentang bagaimana memberi makan puluhan bahkan ratusan astronot menjadi semakin mendesak.

Semakin banyak orang, semakin tidak masuk akal secara ekonomi mengimpor semua makanan dari Bumi. Namun, habitat buatan ini akan kecil, dan setiap kilogram/meter kubik habitat serta rumah kaca akhir akan sangat mahal untuk dibangun dan dibawa ke lokasi.

Jadi memproduksi makanan secara lokal masuk akal untuk mengurangi biaya transportasi, dan akan menghasilkan oksigen serta mendaur ulang udara sebagai bonus tambahan, tetapi hanya jika sangat efisien. Biaya dan kelangkaan ruang serta air menjadikan sistem aeroponik pilihan yang sangat baik untuk produksi makanan berbasis luar angkasa, dengan risiko penyakit tanaman yang lebih rendah menjadi argumen lain yang mendukungnya.

Kemungkinan menanam tanaman akar yang sangat padat energi, seperti kentang, yang juga mudah dimakan tanpa memasak yang terlalu rumit (berlawanan dengan sereal), juga mendukung aeroponik dibandingkan solusi lain.

Selain itu, kabut air kemungkinan jauh lebih praktis daripada air cair tanpa gravitasi.

Dan ini bukan sekadar konsep, karena prototipe sudah diuji di ISS dalam program demo teknologi eXposed Root On-Orbit Test System (XROOTS).

Sumber: NASA

Membangun Instalasi Aeroponik

Secara keseluruhan, hidroponik lebih sederhana, lebih murah dibangun, dan lebih mudah dipelihara dibandingkan aeroponik.

Jadi ketika merencanakan membangun instalasi aeroponik, pertanyaan penting yang harus dijawab adalah mengapa memilih aeroponik dibandingkan hidroponik?

Namun, ada banyak kasus penggunaan di mana lebih masuk akal memilih aeroponik:

• Menanam bibit atau klon.
• Menanam tanaman akar dalam pengaturan pertanian vertikal.
• Menanam spesies tanaman yang sangat sensitif terhadap penyakit yang terbawa air.
• Keterbatasan ekstrem pada pasokan air (lokasi gurun), fokus pada penggunaan air yang lebih sedikit dibandingkan hidroponik.
• Pertumbuhan lebih cepat menambah nilai:
  • Ketersediaan ruang sangat penting, seperti dalam pertanian perkotaan dan budidaya ultra-lokal.
  • Permintaan berfluktuasi cepat atau sulit diprediksi, sehingga perputaran cepat memungkinkan respons cepat terhadap permintaan yang meningkat atau menurun.

Dalam kebanyakan kasus, operasi komersial akan menggunakan aeroponik, karena lebih kompleks untuk dipasang dan dioperasikan dibandingkan hidroponik yang lebih sederhana.

Namun, memungkinkan untuk menggunakan sistem buatan sendiri berukuran lebih kecil, karena mereka akan sangat cepat memberikan perputaran untuk volume rendah, memungkinkan, misalnya, memiliki sistem kecil di rumah atau apartemen di mana air mengalir dan tangki air hidroponik akan merepotkan.

Kesimpulan

Aeroponik adalah peningkatan yang kuat dibandingkan hidroponik untuk kondisi tertentu, memberikan kinerja superior dalam hal kecepatan pertumbuhan, penggunaan air, risiko penyakit, dan pemanfaatan ruang.

Namun, ini merupakan sistem yang lebih kompleks, mahal, dan sulit dipelihara.

Kelebihan jumlah nozzle, atau penumpukan garam pada fogponik akan memerlukan perhatian terus-menerus untuk menjaga sistem tetap optimal. Dan setiap kegagalan akan dengan cepat menyebabkan tanaman layu dan mati.

Jadi aeroponik kemungkinan cocok untuk proyek hobi kecil, di mana ruang menjadi kendala terbesar dan perputaran cepat diutamakan, atau untuk tim komersial berteknologi tinggi dengan pengalaman tinggi yang siap mengoptimalkan operasi pertanian dalam ruangan mereka.

Dan mungkin aeroponik adalah masa depan pertanian dalam ruangan, berkat rentang tanaman yang lebih luas termasuk tanaman akar, penggunaan air yang lebih rendah, kerugian lebih sedikit akibat penyakit, dan perputaran tanaman yang lebih cepat. Hal ini bahkan mungkin benar ketika umat manusia memperluas ke luar angkasa.