Pengolahan air laut menjadi air bersih

foto1oleh : Sumarni (mahasiswa Teknik Lingkungan ITATS)

Seperti yang telah kita ketahui bahwa 1/3 bagian dari bumi kita adalah air, jadi secara logika harusnya kita tidak merasakan kekurangan air bersih dong…tapi bukankah sering kita mendengar adanya “Krisis Air Bersih??” nahh kira-kira kenapa yaa..?? berikut ini saya akan mencoba untuk menjelaskannya,
Ternyata, selain disebabkan oleh lokasi geografis, keterbatasan akses pada sumber air bersih telah menjadi masalah global. Krisis air bersih telah menjadi ancaman hampir di seluruh belahan dunia. Hal ini terjadi karena sumber air alami tidak lagi dapat memenuhi kebutuhan yang kian meroket dengan tingginya laju pertumbuhan populasi manusia dan semakin gencarnya industrialisasi di berbagai bidang. Dalam hal ini, industri berperan khususnya pada pencemaran sumber air bersih dari limbah buangannya.
Keberadaan air bersih di bumi ini ternyata tidaklah banyak. Pada gambar di bawah ini terlihat bahwa air bersih berada dalam porsi sangat terbatas dibandingkan dengan sumber air lainnya (air laut). Dalam jumlah ini, terhitung pula porsi air yang tercemar limbah, sehingga netto air bersih semakin kecil jumlahnya.

JPEG2Nahh lho,lantas harus bagaimana upaya kita sebagai makhluk hidup dibumi yang butuh air ini bisa tetap bertahan?? Menurut saya sihh, ada beberapa cara untuk mengatasi permasalahan ini, antara lain adalah dengan menghemat pemakaian air tanah, tidak membuang limbah berbahaya ke lingkungan terutama limbah industri guys…selain itu kita juga bisa memanfaatkan air laut yang jumlahnya gak terhitung itu untuk dijadikan sebagai sumber air bersih, bahkan air minum…gak percaya, coba simak uraian dibawah ini ya guys….

.
AIR LAYAK MINUM dari AIR LAUT??
Mungkin gak ya kita bias minum air laut yang asin..hehehe kalau airnya langsung diminum begitu saja ya tentu saja tidak boleh, jadi harus diolah dulu teman..berikut metodologinya….

.
METODOLOGI
Jika air murni dan larutan garam dipisahkan oleh selaput semipermeabel maka akan terjadi aliran yang mengalir dari zat cair dengan konsentrasi rendah menuju ke air garam (larutan air yang mengandung kadar garam tinggi) yang mempunyai konsentrasi tinggi. Aliran air melalui selaput semipermeabel tersebut dapat berlangsung karena adanya tekanan osmosis. Jika tekanan dilakukan sebaliknya yaitu air garam diberikan suatu tekanan buatan yang besarnya sama dengan tekanan osmosis, maka yang terjadi adalah tidak ada aliran dari air ke air garam atau sebaliknya.
Faktor yang mempengaruhi besar kecilnya tekanan osmosis adalah konsentrasi garam dan suhu air. Air laut umumnya mengandung TDS minimal sebesar 30.000 ppm. Sebagai contoh, untuk air laut dengan TDS 35.000 ppm pada suhu air 25o C, mempunyai tekanan osmose 26,7 kg/cm2, sedangkan yang mengandung 42.000 ppm TDS pada suhu 30o C mempunyai tekanan osmosis 32,7 kg/cm2.
Jika tekanan pada sisi air garam (air asin) diberikan tekanan sehingga melampaui tekanan osmosisnya, maka yang terjadi adalah air dipaksa keluar dari larutan garam melalui selaput semipermeabel. Proses memberikan tekanan balik tersebut disebut dengan osmosis balik. Prinsip osmosis balik tersebut diterapkan untuk pengolahan air payau atau air laut menjadi air tawar. Sistem tersebut disebut Reverse Osmosis atau RO.
Sistem RO tidak bisa menyaring garam sampai 100 % sehingga air produksi masih sedikit mengandung garam. Untuk mendapatkan air dengan kadar garam yang kecil maka diterapkan sistem dengan dua sampai tiga saluran. Jika ingin membuat air minum yang mengandung kira-kira 300 sampai 600 ppm TDS cukup menggunakan saluran tunggal.
Jika air olahan yang dihasilkan menjadi semakin banyak maka jumlah air baku akan menjadi lebih besar dan sebagai akibatnya tekanan yang dibutuhkan akan menjadi semakin besar. Tekanan buatan (tekanan kerja) tersebut harus lebih besar dari tekanan osmosis pada air baku. Tekanan kerja yang dibutuhkan jika memakai air laut adalah antara 55 sampai 70 kg/cm2.
RO mempunyai ciri-ciri yang sangat khusus sebagai model pengolah air asin yaitu:

  • Energi Yang Relatif Hemat yaitu dalam hal pemakaian energinya.
  • Konsumsi energi alat ini relatif rendah untuk instalasi kemasan kecil adalah antara 8-9 kWh/T (TDS 35.000) dan 9-11 kWh untuk TDS 42.000.
  • Hemat Ruangan. Untuk memasang alat RO dibutuhkan ruangan yang cukup hemat.
  • Mudah dalam pengoperasian karena dikendalikan dengan sistem panel dan instrumen dalam sistem pengontrol dan dapat dioperasikan pada suhu kamar.
  • Kemudahan dalam menambah kapasitas

Meskipun alat pengolah air sistem RO tersebut mempunyai banyak keuntungan akan tetapi dalam pengoperasiannya harus memperhatikan petunjuk operasi. Hal ini dimaksudkan agar alat tersebut dapat digunakan secara baik dan awet. Untuk menunjang operasional sistem RO diperlukan biaya perawatan. Biaya tersebut diperlukan antara lain untuk bahan kimia, bahan bakar, penggantian media penyaring, servis dan biaya operator.
Sistem pengolahan air sangat bergantung pada kualitas air baku yang akan diolah. Kualitas air baku yang buruk akan membutuhkan sistem pengolahan yang lebih rumit. Apabila kualitas air baku mempunyai kandungan parameter fisik yang buruk (seperti warna dan kekeruhan), maka yang membutuhkan pengolahan secara lebih khusus adalah penghilangan warna, sedangkan proses untuk kekeruhan cukup dengan penjernihan melalui pengendapan dan penyaringan biasa. Tetapi apabila kualitas air baku mempunyai kandungan parameter kimia yang buruk, maka pengolahan yang dibutuhkan akan lebih kompleks lagi.
Untuk daerah pesisir pantai dan kepulauan kecil, air baku utama yang digunakan pada umumnya adalah air tanah (dangkal atau dalam). Kualitas air tanah ini sangat bergantung dari curah hujan. Jadi bila pada musim kemarau panjang, air tawar yang berasal dari air hujan sudah tidak tersedia lagi, sehingga air tanah tersebut dengan mudah akan terkontaminasi oleh air laut. Ciri adanya intrusi air laut adalah air yang terasa payau atau mengandung kadar garam khlorida dan TDS yang tinggi.
Air baku yang buruk, seperti adanya kandungan khlorida dan TDS yang tinggi, membutuhkan pengolahan dengan sistem Reverse Osmosis (RO). Sistem RO menggunakan penyaringan skala mikro (molekul), yaitu yang dilakukan melalui suatu elemen yang disebut membrane. Dengan sistem RO ini, khlorida dan TDS yang tinggi dapat diturunkan atau dihilangkan sama sekali. Syarat penting yang harus diperhatikan adalah kualitas air yang masuk ke dalam elemen membrane harus bebas dari besi, manganese dan zat organik (warna organik). Dengan demikian sistem RO pada umumnya selalu dilengkapi dengan pretreatment yang memadai untuk menghilangkan unsur-unsur pengotor, seperti besi, manganese dan zat warna organik.
Sistem pretreatment yang mendukung sistem RO umumnya terdiri dari tangki pencampur (mixing tank), saringan pasir cepat (rapid sand filter), saringan untuk besi dan mangan (Iron & manganese filter) dan yang terakhir adalah sistem penghilang warna (colour removal).

Gambar skema unit pengolah air sistem RO dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

JPEGProses produksi air bersih dengan metode RO dilakukan melalui beberapa tahapan, meliputi: pengambilan air laut, pengolahan awal air laut, proses pemisahan garam, dan pengolahan akhir. Oke gimana kalau kita bahas satu-satu yaa mulai dari pengambilan air laut sampai pengolahan akhirnya…
Pengambilan air laut
Tahapan paling awal dalam proses RO adalah pengambilan air laut sebagai bahan baku proses. Metode yang umum dilakukan adalah dengan pemasangan pipa kearah laut hingga jarak beberapa kilometer dari pantai. Hal ini dilakukan untuk memperoleh air laut dengan kualitas baik yang terhindar dari pergerakan sedimen permukaan yang umumnya terjadi pada laut kedalaman dangkal. Laju alir pengambilan air laut dilakukan secara lambat untuk mencegah masuknya biota laut ke dalam pipa.
JPEG3metode pengambilan air laut dengan pipa

Metode diatas menjadi pilihan utama karena kemudahan pemasangan sistem. Namun, dalam hal kinerja, teknik tersebut sangat sensitif dengan perubahan kondisi air laut yang terjadi seiring dengan perubahan musim dan iklim. Pencegahan biota laut untuk masuk ke dalam sistem juga tidak seefektif yang diharapkan.

JPEG4pengambilan air laut dengan beach well

Metode alternatif yang sedang ramai diperbincangkan adalah dengan memanfaatkan kondisi geologi lokal pantai untuk menyaring air laut dengan sistem sumur (beach wells). Dengan metode ini, air laut diekstraksi dari lapisan bawah permukaan (subsurface) pantai. Selain itu, teknologi yang sedang dikembangkan adalah tipe gallery dengan struktur menyerupai penyaringan pasir yang dipasang di permukaan bawah laut (¬seabed) untuk mendapatkan bahan baku dengan kualitas tinggi. Metode-metode diatas tercakup dalam sistem subsurface intake.

 JPEG5pengambilan air laut dengan gallery

Pengolahan awal
Pengolahan awal bertujuan untuk mengkondisikan bahan baku, dalam hal kandungan pengotor, agar ramah bagi proses utama RO. Pengotor yang biasa terkandung dalam air laut mencakup makromolekul (pasir dan biota laut termasuk ikan, alga dll.) dan mikromolekul (unsur penyebab sedimentasi, kristalisasi dan fouling). Teknik yang dilakukan pada umumnya mencakup koagulasi-flokulasi-sedimentasi (coagulation-flocculation-sedimentation), membrane tekanan rendah (low pressure membrane), penyaringan dengan media (media filter) dan catridge filter.

Proses pengolahan awal menjadi kunci penting lancarnya proses RO karena menentukan stabilitas dan kinerja proses dengan semakin tingginya kualitas air umpan. Dari segi ekonomi, proses pengolahan awal terhitung hampir mencapai 30% dari keseluruhan biaya proses. Penghematan biaya dalam proses pengolahan awal sangat mungkin dilakukan dengan aplikasi alternatif pengambilan air laut seperti yang dijelaskan sebelumnya. Dengan bahan baku yang kualitasnya lebih baik saat, proses pengolahan awal akan lebih ringan sehingga mengurangi konsumsi bahan kimia proses serta mengurangi jumlah peralatan proses dan pada akhirnya menurunan biaya operasional serta meningkatkan performa dan stabilitas proses.

.
Proses Inti
Pada tahapan ini, bahan baku yang telah mengalami pengolahan awal akan mengalami proses penyisihan garam sehingga menghasilkan air bersih. Berdasarkan teknik pemisahan garamnya, proses RO dikategorikan menjadi dua: berbasis panas dan berbasis membran.
Pada proses berbasis panas, bahan baku dikondisikan mendidih pada tekanan rendah sehingga menghasilkan uap air pada temperatur rendah. Pada proses ini, hanya air saja yang mengalami penguapan, sehingga setelah pengumpulan dan pengkondensasian uap, akan dihasilkan air bersih tanpa garam dan pengotor. Multistage flash distillation dan multi effect distillation adalah contoh teknologi RO dengan berbasis panas.

JPEG6skema pemisahan air laut berbasis panas

Berbeda halnya pada proses diatas yang menggunakan energi panas untuk pemisahan garam dari air laut, teknologi membran menggunakan energi tekanan. Membran adalah istilah umum untuk saringan tipis yang memfasilitasi pemisahan secara selektif – hanya bahan-bahan tertentu yang dapat dilewatkan dan ditahan oleh membran ini. Tipe membran yang digunakan sangat bergantung pada aplikasi. Khusus untuk RO, digunakan reverse osmosis(RO) membrane dengan karakter tak berpori yang mampu melakukan pemisahaan pada level ion, termasuk garam dengang komposisi utama ion natrium dan klorida.

JPEG7proses pemisahan dengan berbagai tipe membran – dari http://www.intechopen.com

Penyaringan dengan membran RO dilakukan dengan cara menekan bahan baku air laut pada permukaan membran sehingga melewatkan air murni pada sisi produk, sementara menahan kandungan garam dan pengotor lainnya ke aliran buangan. Produk air yang dihasilkan sangat murni dengan konsentrasi ion yang sangat rendah.

.
Pengolahan akhir
Kondisi air murni dengan konsentrasi ion rendah dalam produk RO perlu disesuaikan agar nyaman saat dikonsumsi dan tidak merusak pipa distribusi. Untuk konsumsi, air murni tidak berasa, perlu adanya penambahan mineral supaya rasanya sesuai dengan kualitas air minum: rasa menyegarkan dari air berasal dari kandungan mineral. Kandungan ion yang minimal dapat memicu proses korosi pada pipa distribusi karena kecenderungan pengikatan ion-ion metal pipa agar keseimbangan kimia air tercapai. Pada tahapan akhir penambahan mineral dilakukan pada aliran produk sehingga dihasilkan produk air bersih dengan kualitas air minum.
Proses RO air laut hingga saat ini terus berkembang di seluruh dunia untuk memenuhi kebutuhan air bersih dan mengentaskan permasalahan krisis air. Kegiatan penelitian sangat intensif dilakukan dan menyeluruh pada setiap tahapan proses untuk menjadikan proses ini lebih ramah lingkungan, hemat energi dan murah. Proses ini juga cocok untuk diimplementasikan di Indonesia yang merupakan negara maritime dengan garis pantai yang panjang. Studi mengenai energi yang berujung pada kelayakan ekonomi perlu di lakukan lebih lanjut pada implementasi proses ini.

.
MESIN YANG DIGUNAKAN DALAM PENGOLAHAN AIR ASIN MENJADI AIR TAWAR ( Evaporator)
Perusahaan industri berat mengembangkan mesin uap(evaporator) terbesar untuk pabrik unutk mengolah air laut menjadi air tawar. Doosan, perusahaan Industri berat dan konstruksi,menyelesaikan proyek pembangunan pabrik itu dan mengadakan upacara untuk meresmikan pengakutan evaporator ke Kuweit dengan kapal pada tanggal 9 Mei. Doosan berhasil memproleh pesanan sebesar 370 juta dolar melalui kontrak dengan departmen energi di Saniya, Kuweituntuk menyuplai evaporator untuk pabrik pengolah air tawar.Evaporator itu berukuran : lebarnya 104 M, panjang 25 M, tinggi 9.2 M dan beratnya3,630 ton.

.
Apakah evaporator untuk mengolah air ??
Pengolah air tawar : Evaporator adalah sistem utama bagi pabrik untuk mengolah air lautmenjadi air tawar. Ladang garam memproduksi garam melalui proses penguapan air laut.Sebaliknya, air bersih akan diproduksi, dengan menghilangkan garam dari air laut. Evapotrator untuk mengolah air laut dirancangan untuk mengumpulkan uap yang terjadi di dalam proses penguapan. Untuk produksi garam, air akan dikumpulkan dan dikeringkan saja di halamanterbuka. Tetapi pengolahan air laut untuk menjadi air tawar adalah proses rumit yangmembutuhkan fasilitas raksasa.

.
Pengumpulan air
Penguapan dengan multi guna : Air laut akan direbuskan untuk penguapan. Uap itu akan terkumpul maka menjadi air tawar. Teknologi itu biasanya digunakan untuk pabrik pengolah air laut sekala besar.Cara tekanan peresapan (osmosis) dengan arah balik: Cara untuk mengurangi danmenghapus rasa asin air laut. Teknologi ini digunakan untuk pabrik pengolah air laut sekala menengah dan kecil.
Spesifikasi Produk Pengolahan Air Laut Menjadi Air Bersih Dan Air Minum
Pengolahan Air Laut Menjadi Air Tawar Layak Pakai Dan Minum atau Revers Osmosis ini dapat dikelompokkan menjadi tiga macam yaitu, pertama, proses destilasi atau Poses Penyulingan Air Laut Dengan Kandungan Berbagai Zat Dipisahkan Dengan Cara Pemanasan Sehingga Unsur Air Akan Menguap. Selanjutnya Uap Air Ini Didinginkan Menjadi Titik Air Yang Selanjutnya Dapat Ditampung Menjadi Sekumpulan Air Bersih Layak Pakai Dan Minum. Komponen Lain Seprti Logam Atau Garam Yang Ada Dalam Air Laut Akan Tertinggal Dengan Sendirinya Berdasarkan Kaedah Gravitasi .

Kedua, Proses Pertukaran Ion. Proses Pembuatan Air Minum Dari Air Laut Dengan Teknik Pertukarn Ion Memanfaatkan Proses Kimiawi Untuk Memisahkan Garam Dalam Air. Ion Garam ( Na+ Cl-) Ditukar Dengan Ion Seperti Ca+ 2 Dan So4-2. Kedua Komponen Ini Diperoleh Dari Bahan Alam Dan Sintetis. Ion Alam Dapat Diperoleh Dari Seperti Zeolit Sedangkan Yang Ion Sintetis Dapat Diperoleh Dari Resin ( Resin Kation Dan Resin Anion) . Pada Proses Pertukaran Ion Merupakan Reaksi Kimia Dengan Ion Terhidrata Dan Sifatnya Bergerak Di Dalam Zat Padat, Dipertukarkan Atas Dasar Ekuivalen Dengan Ion Yang Bermuatan Sama Yang Terdapat Di Dalam Larutan. Zat Padat Mempunyai Struktur Seperti Jala Terbuka Dan Ion Yang Bergerak Itu Menetralisir Muatan Atau Muatan Potensial. Pertukaran Kation Berlangsung Bila Kation Yang Bergerak Dan Bermuatan Positif Terikat Pada Gugus Yang Bermuatan Negatif. Proses Pertukaran Ion Berlangsung Bila Anion Bergerak, Bermuatan Negatif Yang Melekat Pada Gugus Bermuatan Positif Di Dalam Resin, Penukar Kalor Saling Bertukar Dengan Anion Di Dalam Larutan.

Ketiga, Proses Filtrasi. Proses Ini Lebih Dikenal Dengan Proses Reverse Osmosis ( Ro) Yaitu Salah Satu Teknologi Pengolahan Air Laut Menjadi Air Tawar Yang Paling Sering Digunakan Untuk Memenuhi Kebutuhan Air Minum. Keistimewaannya Adalah Mampu Menyaring Molekul Yang Lebih Besar Dari Molekul Air. Proses Filtrasi Dikenal Dengan Teknologi Membrane. Sedangkan Teknologi Membrane Dapat Melalui Proses Elektrodialisis Dan RO. Dari Ketiga Teknologi Ini RO adalah metode yang lebih Sering Digunakan.
Nahh sebenarnya apasih potensi dari pengolahan air laut menjadi air bersih ini…daripada penasaran mendingan kita cari tau dari bacaan dibawah ini yukk…

.
Potensi
Potensi yang dapat diambil dari penerapan teknologi ini berupa nilai tambah sebagai hasil dari pengembangan dan rekayasa komponen utama unit RO. Adapun macam-macam komponen yang mungkin masih dapat dikembangkan di Indonesia adalah:

Studi membran semipermeable yang mengarah pada produksi lokal. Jantung filter dari sistem RO adalah terletak pada teknologi membran. Saat ini teknologi membran belum dapat diproduksi di Indonesia, hal ini disebabkan karena kita belum menguasai teknologi tersebut terutama untuk skala produksi. Untuk itu perlu segera dilakukan transfer teknologi pembuatan membran semipermeabel dari negara lain.

  • Fabrikasi pretreatmen dan filter. Pretreatment atau pengolahan awal mempunyai peranan yang sangat penting dalam pengolahan air ini. Air asin sebelum masuk pada unit RO harus diolah terlebih dahulu. Syarat air baku sebelum masuk ke unit utama harus tidak boleh keruh, tidak boleh berwarna, tidak berbau, kandungan zat besi/mangan kurang dari 0.01 ppm. Berdasarkan kriteria tersebut maka pengolahan tingkat awal menjadi hal yang begitu penting, sehingga peranan fabrikasi oleh perusahaan lokan akan menunjang penerapan teknologi ini. Untuk fabrikasi pembuatan pretreatmen dan filter dapat dibuat dengan bahan dari “stainless stell”, paralon maupun “fiber glass”.
  • Fabrikasi media. Media filter sangat diperlukan sebagai media filter. Media filter biasanya terdiri dari pasir silika, mangan aktif dan karbon aktif. Teknologi untuk mengolah media tersebut sudah dikuasai oleh bangsa Indonesia. Sumber bahan yang dapat diolah menjadi media filter juga banyak terdapat di Indonesia.
  • Industri perakitan. Untuk menghasilkan 1 unit RO maka diperlukan beberapa komponen dasar yang terdiri dari : 1. Casis., 2. Pompa Tekanan tinggi., 3. Modul Membran Tabung., 4. Pipa fleksibel., 5. Panel Listrik., 6. Flow Meter., 7. Valve., 8. Komponen pendukung lain., dirakit dalam suatu industri perakitan. Pada industri semacam itu paling tidak diperlukan beberapa orang ahli yang mengetahui dasar teknik, mesin dan listrik.

Ookee, kita sudah membahas tentang bagaimana air laut yang asin bias disulap menjadi air bersih dan air minum, ehh tapi dalam setiap metode selalu ada permasalahannya lho, berikut ini adalah beberapa permasalahan terkair proses RO ini…

.

PERMASALAHAN

Kendala yang dihadapi selama penerapan teknologi pengolah air sistem RO dapat dikelompokkan menjadi 3 bagian yaitu:

  • Faktor Teknologi: Faktor kendala terletak dari bahan baku atau komponen pendukung yang masih sebagian tergantung dari import misalnya pompa tekanan tinggi dan membran. Faktor ini menyebabkan harga RO menjadi mahal. Jika ditinjau dari segi teknik perakitan hampir dikatakan tanpa masalah sebab sudah dikuasai.
  • Faktor Budaya: Unit pengolah air sistem RO merupakan kombinasi antara pengolahan yang bersifat mekanis dan kimiawi. Seorang operator agar dapat menjalankan RO harus mengetahui dasar teknik. Ini sangat penting karena unit RO ini harus di jalankan dengan tingkat ketelitian yang cukup tinggi. Standart prosedur yang harus dikuasai oleh operator seperti : 1. Penambah bahan kimia, 2. Pencucian filter, 3. Penggantian media, 4. Pencucian membran dan 5. Servis Generator harus dilakukan dengan cukup teliti. Pada waktu alat sedang beroperasi maka harus dilakukan pencatatan terhadap tekanan air baku, tekanan air reject dan tekanan air Product, juga yang tidak boleh dilupakan yaitu pengamatan terhadap voltage listrik. Jika standart operasi tersebut tidak dilakukan secara benar maka dikawatirkan alat akan rusak.

Baiklah, saya rasa cukup disini dulu yaa belajar kita mengenai cara mengelola air laut, lain waktu disambung lagi biar gak kayak sinetron yaa bersambung terus sampe season 6 wkwkwkwkk 😀

SEE YOU BYE-BYE…. :-*

SUMBER-SUMBER ARTIKEL :

Advertisements

4 comments on “Pengolahan air laut menjadi air bersih

  1. Sore kak. Kalo bisa minta tolong ajari saya, saya kelas XII-IPA dari SMAK MaDei Probolinggo, Jawa Timur. saya tertarik dengan reverse osmosis untuk mengubah air laut menjadi air minum. Kalo boleh tolong balas secepatnya kak.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s