DESALINASI AIR LAUT: dari air garam menjadi air bersih layak minum

Assalamu ‘alaikum para pembaca di seluruh dunia. Kali ini PPMI Jeddah menghadirkan tulisan yang bertajuk desalinasi air laut yang ditulis oleh salah satu kandidat doktor di KAUST, Rinaldi Medali Rachman. Selamat membaca!

Salam,

PPMI Jeddah

—————————————————————————————————————————–

Bagi yang tinggal atau pernah tinggal di daerah gurun seperti di Saudi Arabia dan sekitarnya, pasti pernah terbesit dalam benak kita, darimanakah sumber air yang sehari-hari kita konsumsi?? Sedangkan kita sadar bahwa daerah yang kita tinggali sebagian besar adalah gurun pasir… Tentunya ada teknologi dibalik ini. Mari simak artikel dibawah ini:

KRISIS AIR

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 beperan 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.

komposisi air di bumi

Dari gambar diatas, air laut jelas menjadi potensi yang sangat besar jika dapat dimanfaatkan untuk bahan baku air bersih. Dengan adanya inovasi teknologi, proses produksi air bersih dan layak minum yang berasal dari air laut dapat dilakukan dengan memanfaatkan teknologi desalinasi air laut.

AIR LAYAK MINUM dari AIR LAUT?

Air laut telah menjadi bahan baku produksi air bersih bahkan sejak 60-an tahun yang lalu melalui proses desalinasi. Desalinasi air laut merupakan istilah umum yang menggambarkan penyisihan kandungan garam dan pengotor lainnya yang secara alami terdapat pada air laut.

Proses produksi air bersih dengan metode desalinasi dilakukan melalui beberapa tahapan, meliputi: pengambilan air laut, pengolahan awal air laut, proses pemisahan garam, dan pengolahan akhir.

Pengambilan air laut

Tahapan paling awal dalam proses desalinasi 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.

metode 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.

pengambilan air laut dengan beach well – dari http://www.scwd2desal.org

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.

pengambilan air laut dengan gallery – dari http://www.scwd2desal.org

Pengolahan awal

Pengolahan awal bertujuan untuk mengkondisikan bahan baku, dalam hal kandungan pengotor, agar ramah bagi proses utama desalinasi. 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. 

contoh rangkaian proses pengolahan awal – dari http://www.wateronline.com

Proses pengolahan awal menjadi kunci penting lancarnya proses desalinasi 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 desalinasi 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 desalinasi dengan berbasis panas.

skema pemisahan air laut berbasis panas – dari http://www.roplant.org

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 desalinasi, 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.

proses 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 desalinasi 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 desalinasi 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.

***

Rinaldi Medali Rachman

PhD Candidate in Environmental Science and Engineering

Water Desalination and Reuse Center

King Abdullah University of Science and Technology – KAUST, Saudi Arabia

PhD Research: Feasibility Study of Subsurface Intakes for RO Desalination Systems at Eastern Coast of Saudi Arabia

Email: rinaldi.rachman@kaust.edu.sa

Rinaldi (rey)