Mana yang lebih baik desalinasi temal atau membran (RO)?

 By: Tri Ayodha Ajiwiguna

Sebenarnya ada beberapa indeks yang bisa digunakan untuk menentukan mana yang lebih baik di antara proses desalinasi yang ada. Nah yang akan saya bahas di sini, adalah konsumsi energi spesifik, recovery rate, dan kualitas produk. Mari kita bahas satu persatu lagi

Konsumpsi energi spesifik (SEC)

Nilai SEC ini merupakan rasio antara energi yang dibutuhkan untuk menghasilkan satu satuan volume air yang dihasilkan. Contoh: proses desalinasi menggunakan sistem RO memiliki SEC sebesar 2.4 kWh/m³. Karena RO ini menggunakan pompa yang secara umum menggunakan energi listrik, maka dapat dikatakan bahwa untuk mendapatkan 1 m³ air tawar dibutuhkan 2.4 kWh listrik. Sedangkan untuk desalinasi berbasis termal, energi yang dibutuhkan adalah energi termal.

Sekrang, kita bandingkan nilai SEC ini antara desalinasi termal (MSF dan MED) dan desalinasi membran (RO) untuk mendapatkan dari tawar dari air laut.

• MSF memiliki SEC antara 19-27 kWh/m³
• MED memiliki SEC antara 14-21 kWh/m³
• RO memiliki SEC antara 4-6 kWh/m³

Recovery rate (RR)

Recovery rate (RR) adalah ratio banyaknya produk yang dihasilkan (air tawar) dengan input yang diberikan (air laut). Jika sebuah sistem desalinasi memiliki nilai RR sebesar 40%, maka dari 100 liter air laut yang dimasukan ke dalam sistem akan dihasilkan 40 liter air tawar. Sisanya merupakan brine.

Untuk desalinasi air laut, nilai RR untuk RO berkisar antara 40-50%, sedangkan untuk desalinasi termal (MSF dan MED) berkisar antara 12-40% tergantung dari suhu saat prosesnya.

Kualitas produk

Produk utama dari sistem desalinasi adalah air tawar yang memiliki konsentrasi kurang dari 1000 ppm (usgs.gov). Sedangkan bahan baku untuk proses desalinasi adalah air laut biasanya memiliki konsentrasi sekitar 35000 ppm. Bagaimana kuliats produk dari sistem desalinasi air laut? Untuk RO, produknya berkisar antara 400-500 ppm. sedangkan desalinasi termal dapat menghasilkan produk dengan konsentrasi kurang dari 10 ppm.

Referensi:

• Renewable and Sustainable Energy Reviews 24 (2013) 343-356
• https://inis.iaea.org/collection/NCLCollectionStore/_Public/28/008/28008685.pdf?r=1&r=1

Metode desalinasi air laut

 By: Tri Ayodha Ajiwiguna

Desalinasi adalah proses pemisahan mineral garam dari air asin (air laut atau air payau). Proses ini menghasilkan air tawar yang dapat dimanfaatkan oleh manusia, baik untuk minum, mencuci, irigasi, dan lainnya. Proses desalinasi ini setidaknya dapat dikelompokkan menjadi dua jenis, yaitu desalinasi berbasis termal dan desalinasi berbasis membran. Apa bedanya? Mari kita bahas satu per satu secara ringkas.

Desalinasi berbasis termal

MSF

(sumber gambar: http://www.roplant.or.kr/)

MED

(sumber gambar: https://www.researchgate.net/publication/339966628_Water_Treatment_and_Desalination

Proses desalinasi berbasis termal maksudnya adalah proses ini membutuhkan energi kalor (panas). Seperti yang kita ketahui bahwa air laut menjadi asin karena adanya mineral garam (NaCl) di dalamnya. Artinya air laut setidaknya terdiri dari air dan garam. Ketika air laut dipanaskan, maka selain suhunya naik, air pun mengalami penguapan. Nah yang menguap ini adalah air murni (tanpa garam). Kenapa? Karena garam memiliki titik didih yang jauh lebih tinggi dari pada air. Akibatnya air mengalami penguapan dan garam tetep di larutan air asin tersebut. Lalu bagaimana kita bisa dapatkan air tawar? Karena uap air yang terjadi adalah air murni, maka yang perlu kita lakukan adalah mengembunkan (mengkondensasikan) uap air ini dengan cara didinginkan. Embun (kondensat) inilah produk dari proses desalinasi berbasis termal. Sedangkan air laut sisanya (yang tidak/belum mengalami penguapan) menjadi produk sampingan yang memiliki konsentrasi garam yang sangat tinggi, biasa disebut dengan brine

Secara prinsip desalinasi berbasis termal cukup sederhana, akan tetapi energi yang dibutuhkan untuk proses desalinasi termal sangatlah tinggi. Kenapa? Karena kalor laten uap air itu sangat tinggi (+ 2260 kJ/kg). Oleh karena itu, dalam skala industri proses ini dibuat sedemikian rupa sehingga dengan energi kalor yang sama dapat menghasilkan air tawar lebih banyak. Contoh sistem desalinasi termal untuk skala industri adalah Multi-stage flash (MSF) dan Multi-effect Ditillation (MED).

Desalinasi berbasis membran

Proses reverse osmosis

(sumber gambar: https://www.hygromatik.com/en/waterline-reverse-osmosis-systems)

Proses desalinasi berbasis membran menggunakan membran untuk memisahakan garam dan air. Contoh desalinasi berbasis membaran adalah proses reverse osmosis (RO). Membran yang digunakan pada proses RO itu memiliki pori yang sangat kecil sehingga molekul air dapat melewati pori tesebut, tapi mineral garam tidak bisa. Membran ini disebut dengan membrane semipermeable. Jika dua larutan yang memiliki konentrasi berbeda dipisahkan oleh membran ini, maka akan terjadi perpindahan molekul air secara alami dari larutan berkonsentrasi rendah ke larutan berkonsentrasi tinggi untuk mencapai kesetimbagan kimia. Fenomena inilah yang disebut dengan osmosis. Untuk mendapatkan air tawar (larutan berkonsentrasi rendah), maka air laut (konsentrasi tinggi) harus dipaksa melawan fenomena osmosis ini hingga melewati membran tersebut. Karena membran ini hanya bisa dilewati oleh molekul air, maka hanya air (larutan berkonsentrasi rendah) yang keluar dari membran tesebut.

Secara prinsip, RO hanya membutuhkan energi untuk menyediakan tekanan tinggi. Oleh karenanya RO membutuhkan pompa bertekanan tinggi sebagai salah satu komponen utamanya.

Referensi:

Renewable and Sustainable Energy Reviews 24 (2013) 343-356

https://inis.iaea.org/collection/NCLCollectionStore/_Public/28/008/28008685.pdf?r=1&r=1