MITIGASI HARMFUL ALGAL BLOOMS (HABs) OLEH ANABAENA SP. MENGGUNAKAN CAESALPINIA SAPPAN BERBASIS AUTONOMOUS UNMANNED SURFACE VEHICLE

Himawan Akbar Mahendra, Ir. Intan Supraba, S.T., M.Sc., Ph.D., IPM., ASEAN.Eng.

2025 | Tesis | S2 Teknik Sipil

Fenomena Harmful Algal Blooms (HABs) yang disebabkan oleh Cyanobacteria. telah menjadi permasalahan serius dalam ekosistem perairan, karena dapat meningkatkan toksisitas, menurunkan kualitas air, dan membahayakan organisme akuatik. Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi efektivitas bahan organik sebagai agen alami dalam mitigasi Cyanobacteria dengan pengujian terhadap parameter kualitas air. Selain itu, penelitian ini juga mengkaji pemanfaatan teknologi Autonomous Unmanned Surface Vehicle (USV) sebagai platform penyemprotan otomatis untuk memperluas jangkauan aplikasi ekstrak secara efisien dan sistem pemantauan kualitas air di perairan. Penelitian ini dilakukan di Embung Tirtoagung, Margoagung, Seyegan, Sleman, Daerah Istimewa Yogyakarta dan implementasi dilakukan dengan pemindahan air ke media uji berupa kolam dan aquarium.
Metode yang digunakan meliputi pendekatan Theory of Inventive Problem Solving (TRIZ), eksperimen dengan rancangan faktorial dan analisis statistik menggunakan uji ANOVA satu arah, uji ANOVA dua arah, uji normalitas Shapiro–Wilk, uji korelasi Pearson, serta uji lanjut Post Hoc Tukey HSD. Pengamatan dilakukan dalam dua skala (Laboratorium dan Lapangan) pada skala Lapangan menggunakan dua media perlakuan, yaitu dua aquarium dengan volume masing-masing 250 liter dan kolam dengan volume 4000 liter, selama 12 hari dengan pengukuran parameter kualitas air seperti warna, kekeruhan, TDS, pH, nitrat, nitrit, fosfat, klorofil-a, dan Optical Density (OD) pada 560 nm.
Berdasarkan hasil penelitian dari observasi didapatkan Embung Tirtoagung mengalami HABs yang disebabkan oleh Cyanobacteria dengan spesies dominan Anabaena sp. dipermukaan badan air. Pada konsentrasi tinggi variasi 25%, 50%, dan 100?pat menurunkan jumlah sel Anabaena sp. dalam 2 hari dengan persentase penurunan hingga 76%, 77%, dan 86%. Eksperimen skala Lapangan dengan ekstrak kayu (Caesalpinia sappan) dengan perebusan selama 30 menit pada suhu 95 derajat Celcius efektif menurunkan populasi Anabaena sp., dengan dosis 0,05 gram/100 mL (dosis 50%) dengan pemekatan 1:10 masing-masing sebesar (97%) pada media aquarium dan (100%) pada media kolam. Mekanisme penurunan populasi ditunjukkan oleh adanya disintegrasi struktur sel dan ruptur dinding sel yang mengindikasikan terjadinya lisis akibat aktivitas Reactive Oxygen Species (ROS). Analisis statistik menunjukkan bahwa ekstrak memberikan pengaruh signifikan (p < 0>(Caesalpinia sappan).  Berdasarkan temuan tersebut, ekstrak kayu secang (Caesalpinia sappan) terbukti sebagai alternatif organik yang efektif dan ramah lingkungan dalam mitigasi Cyanobacteria jenis Anabaena sp., serta berpotensi untuk diintegrasikan dengan teknologi otonom seperti USV sebagai pendekatan inovatif dan aplikatif dalam pengelolaan kualitas air yang berkelanjutan.

The phenomenon of Harmful Algal Blooms (HABs) caused by Cyanobacteria has become a serious problem in aquatic ecosystems, because it can increase toxicity, reduce water quality, and harm aquatic organisms. This study aims to evaluate the effectiveness of organic materials as natural agents in mitigating Cyanobacteria by testing water quality parameters. In addition, this study also examines the use of technology Autonomous Unmanned Surface Vehicle (USV) as platform automatic spraying to efficiently expand the reach of extract applications and water quality monitoring system in aquatic media. This research was conducted at the Tirtoagung Reservoir, Margoagung, Seyegan, Sleman, Yogyakarta Special Region, and implemented by transferring water to test media in the form of ponds and aquariums.

The methods used include Theory of Inventive Problem Solving (TRIZ), experiment approach with factorial design and statistical analysis using one-way ANOVA test, two-way ANOVA test, normality test Shapiro–Wilk, correlation test Pearson, and further testing Post Hoc Tukey HSD. Observations were conducted on two scales (Laboratory and Field) on a field scale using two treatment media, those are two aquariums with a volume of 250 liters each and a pond with a volume of 4000 liters, for 12 days with measurements of water quality parameters such as color, turbidity, TDS, pH, nitrate, nitrite, phosphate, chlorophyll-a, and Optical Density (OF) at 560 nm.

Based on the research results from observations, it was found that the Tirtoagung Reservoir experienced HABs which is caused by Cyanobacteria with dominant species Anabaena sp. on the surface of the water body. At high concentrations, variations of 25%, 50%, and 100?n reduce the number of cells Anabaena sp. in 2 days with a percentage decrease of up to 76%, 77%, and 86%. Field scale experiment testing with wood extract (Caesalpinia sappan) by boiling for 30 minutes at a temperature of 95 degrees Celsius effectively reduces the population Anabaena sp., with a dose of 0.05 grams/100mL (50% dose) with a concentration of 1:10, each of which is (97%) in aquarium media and (100%) in pond media. The mechanism of population reduction is indicated by the disintegration of cell structure and rupture of cell walls which indicates the occurrence of lysis due to the activity of Reactive Oxygen Species (ROS). Statistical analysis showed that the extract had a significant effect (p < 0 xss=removed>Caesalpinia sappan). Based on these findings, sappanwood extract (Caesalpinia sappan) has been proven to be an effective and environmentally friendly organic alternative in mitigation Cyanobacteria type Anabaena sp., and has the potential to be integrated with autonomous technologies such as USVs as an innovative and applicable approach to sustainable water quality management.

Kata Kunci : Caesalpinia sappan, Harmful Algal Blooms (HABs), Reactive Oxygen Species (ROS), water quality, Unmanned Surface Vehicle (USV).