TUGAS UTILITAS
DESALINASI AIR LAUT
Nama:Anggit Widhi Wibawa
NIM:121170038
PROGRAM STUDI S1 TEKNIK KIMIA
JURUSAN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK INDUSTRI
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL VETERAN
YOGYAKARTA
2019
I.PENGERTIAN DESALINASI
Desalinasi adalah proses pemisahan yang digunakan untuk mengurangi kandungan
garam terlarut dari air garam hingga level tertentu sehingga air dapat digunakan. Desalinasi
air laut mengacu pada proses pembuatan air minum dari air laut asin. Garam-garam dan
kotoran lainnya dikeluarkan melalui proses yang dikenal sebagai Reverse (RO) filtrasi
membran Osmosis.
Proses desalinasi melibatkan tiga aliran cairan, yaitu umpan berupa air garam
(misalnya air laut), produk bersalinitas rendah, dan konsentrat bersalinitas tinggi. Produk
proses desalinasi umumnya merupakan air dengan kandungan garam terlarut kurang dari 500
mg/l, yang dapat digunakan untuk keperluan domestik, industri, dan pertanian. Hasil
sampingan dari proses desalinasi adalah brine. Brine adalah larutan garam berkonsentrasi
tinggi (lebih dari 35000 mg/l garam terlarut).
Para air umpan garam diambil dari sumber kelautan atau bawah tanah. Hal ini
dipisahkan oleh proses desalinasi menjadi dua aliran output: rendah salinitas air dan aliran
produk konsentrat sangat garam. Penggunaan desalinasi mengatasi paradoks yang dihadapi
oleh masyarakat pesisir banyak yang memiliki akses ke suplai praktis tak habis-habisnya air
garam tetapi tidak memiliki cara untuk menggunakannya. Meskipun beberapa zat terlarut
dalam air, seperti kalsium karbonat, dapat dihilangkan dengan pengobatan kimia, unsur
umum lainnya, seperti natrium klorida, membutuhkan metode yang lebih teknis canggih,
yang dikenal sebagai desalinasi.
Air produk dari proses desalinasi air umumnya kurang dari 500 mg / 1 padatan
terlarut, yang cocok untuk sebagian besar menggunakan domestik, industri, dan
pertanian.Sebuah produk sampingan dari desalinasi adalah air garam. Air garam adalah
larutan garam terkonsentrasi (dengan lebih dari 35 000/1 padatan terlarut mg) yang harus
dibuang, biasanya dengan debit ke dalam akuifer garam dalam atau permukaan air dengan
kadar garam tinggi. Air garam juga dapat diencerkan dengan diperlakukan efluen dan
dibuang oleh penyemprotan di lapangan golf dan / atau daerah ruang terbuka.
Dalam prakteknya, air umpan yang dipompa ke dalam wadah tertutup, terhadap
membran, untuk menekan hal itu. Sebagai produk air melewati membran, air umpan yang
tersisa dan solusi air garam menjadi lebih dan lebih terkonsentrasi. Untuk mengurangi
konsentrasi garam terlarut yang tersisa, sebagian dari solusi ini feedwater-air garam pekat
ditarik dari wadah. Tanpa debit ini, konsentrasi garam terlarut dalam air umpan akan terus
meningkat, membutuhkan input energi yang semakin meningkat untuk mengatasi tekanan
osmotik alami meningkat.
Masalah yang umum terdapat pada proses distilasi ialah terjadinya pengkerakan dan
korosi pada bagian bagian peraiatan. Timbulnya lapisan kerak pada pipa-pipa penukar panas
evaporator menyebabkan turunnya kemampuan pemindahan panas yang berakibat
menurunnya jumlah air tawar yang dihasilkan, pada keadaan yang demikian instalasi perlu
dimatikan untuk pelaksanaan pembersihan kimia (chemical cleaning). Untuk mencegah atau
menghambat proses pengkerakan itu perlu dilakukan proses treatment yang tepat dan teratur.
Terjadinya korosi pada bagian peraiatan sudah pasti akan mengganggu pengoperasian
instalasi, selain menuainnya hasil produk airtawar, untuk perbaikannya pun memerlukan
waktu dan biaya yang tinggi, oleh sebab itu dalam desainnya diperlukan material yang sesuai
dengan kondisi pengoperasiannya.
II. SEJARAH PROSES DESALINASI
Sejarah teknologi desalinasi dimulai di awal abad ke 19, yang dimulai dengan
teknologi submerge tube. Dalam kurun waktu 40 tahun perkembangannya tidak begitu
menonjol. Teknologi desalinasi ini justru cepat berkembang ketika perang dunia kedua
meletus di awal tahun 1940. Ketika itu dibutuhkan pasokan air minum bagi prajurit yang
berada di daerah terpencil dan kesulitan untuk mendapatkan air minum
Pada akhir tahun 1960, instalasi desalinasi jenis themial sudah dapat menghasilkan air
bersih sebanyak 8000 m^/hari atau 2 mgd. (1m^ = 4000 mgd USA). Di awal tahun 1970,
teknologi membran seperti electro dyallsis dan reverse osmosis mulai berkembang dan
menarik perhatian, serta dapat bersaing dengan teknologi sebelumnya. Hal ini disebabkan
kemampuan dan keleluasaannya dalam beroperasi untuk memenuhl kebutuhan airminum di
daerah perkotaan, Industri dan pariwisata.
IV. MACAM-MACAM CARA DESALINASI
Pemilihan proses teknologi desalinasi didasarkan pada beberapa faktor, antara lain:
1. Salinitas (kadar zat teriarut air masukan)
2. Kualltas air bersih yang ditnginkan
3. Sumber energi yang akan digunakan untuk produksl air
4. Debit air yang diperlukan
5. Faktor ekonomi, keandalan. kemudahan operasi dan perawatannya
IV.1.Distilasi
Distilasi merupakan metode desalinasi yang paling lama dan paling umum digunakan.
Distilasi adalah metode pemisahan dengan cara memanaskan air laut untuk menghasilkan uap
air, yang selanjutnya dikondensasi untuk menghasilkan air bersih. Berbagai macam proses
distilasi yang umum digunakan, seperti multistage flash, multiple effect distillation, dan vapor
compression umumnya menggunakan prinsip mengurangi tekanan uap dari air agar
pendidihan dapat terjadi pada temperatur yang lebih rendah, tanpa menggunakan panas
tambahan.
IV.1.1. Multi Stage Flash (MSF)
Dalam proses MSF, air laut disalurkan ke dalam vessel yang dinamakan brine heater
untuk dipanaskan, Proses pemanasan dilakukan dengan cara menyemprotkan uap panas yang
keluar dari turbin pada pembangkit listrik. Air laut yang sudah dipanaskan kemudian
dialirkan kevessel berikutnya yang dinamakan stage. Di tempat ini tekanan dikondisikan
menjadi lebih rendah dari stadium sebelumnya. Perubahan tekanan akan menyebabkan air
laut yang masuk menjadi mendidih secara mendadak (flashing) dan menyebabkanterjadinya
uap air (watervapour)
Proses ini akan terus berlanjut pada stage berikutnya sampai airmenjadi dingin dan
tidak menghasilkan uap air lagi. Biasanya stadium ini berjumlah 15 sampai 25. Penambahan
jumlah stage akan menambah capital cost dan menambah rumit pengoperasian. Uap air yang
dihasilkan dari flashing ini dikondensasi pada tabung yg ada pada tiap sfage.Tabung ini juga
berfungsi sebagai alat untuk mengalirkan air laut masukan ke dalam brine heater. Pada proses
kondensasi ini juga akan menghangatkan air iaut masukan, sehingga jumlah energi yang
dibutuhkan untuk memanaskan air laut masukan di brine heater menjadi lebih kecil.
Kapasitas dari instalasi ini 4000 - 57000 mS/hari (1-15 mgd). Suhu maksimum (Top Brine
Temperatur) dari airlaut yang keluar dari brine heater adalah 90- 110 °C, Menambahkan suhu
akan menambah kinerja dari instalasi ini, tetapi dilain pihak juga akan merugikan, sebab akan
mempercepat proses pembentukan scalingdan korosi dari permukaan logam.®
IV.1.2. Multi Efftect Distillation (MED)
Pada teknologi desalinasi jenis MED (Multi Effect Distillation) digunakan prinsip
evaporasi dan kondensasl. Cara keija dari teknoiogl ini adalah dengan cara menyemprotkan
(spray) air laut masukan pada permukaan. evaporator. Permukaan evaporatorin! biasanya
berbentuk tabung (tubes) yang dilapisi film tipis (thin film) untuk mempercepat pendidihan
dan penguapan
Proses penguapan pertama terjadi dengan menggunakan uap panas buangan dari
pembangkit listrik/boiler yang keluar dari turbin. Uap itu memberikan panas untuk proses
desalinasi dan sekaligus juga terkondensasi menjadi air yang kemudian dikemballkan lagi ke
boiler pada pembangkit listrik. Uap yang dihasilkan pada proses terakhir dikondensasikan
pada heat exchanger yang terpisah yang dinamakan final condenser. Temperatur pada setiap
efek dari MED diatur oleh sistem hampa udara yang terpisah. Dalam perkembangannya,
akhir-akhir ini digunakan alat thennal vapour compression yang berguna untuk menguranyi
jumlah efek dari MED untuk memproduksi air tawar dalam jumlah yang sama. Umumnya
instalasi desalinasi ini terdiri dari 8-16 efek Effesiensi thermal dari proses ini tergantung dari
jumlah efek yang digunakan. Kapasitas air tawar yang dihasilkan oleh MED berkisar antara
2000 - 20.000 m3/hari (0.5 - 5 mgd)
IV.2. Membran Reverse Osmosis (RO)
Bila air tawar dan air laut dipisahkan oleh suatu dinding semi permeable membrane
maka air tawar akan meresap menembus dinding pemisah itu ke bagian air laut. peristiwa ini
disebut 'peristiwa osmosis'. Air tawar akan terus menembus dinding pemisah itu ke bagian air
laut walau tidak diberi tekanan. Kekuatan efektif pendorong penembusan itu dinamakan
osmotic pressure. Penembusan akan berhenti dengan sendirlnya pada kondisi
perimbangannya (equilibrium) di osmotic pressure tertentu. Besar osmotic pressure
tergantung. dari karakteristik membran,suhu dan kepekatan air laut/air baku. Pada sistem RO
ini air laut diberi tekanan agar tetjadi hal kebalikannya, yaitu air tawar yang terkandung di
dalam air laut keluar menembus dinding pemisah (membrane) maka peristiwa itu dinamakan
peristiwa reverseosmosis.
Pada proses ini, tekanan yang Hlbedkan oleh pompa pada air taut masukan {feed
water) adalah sebesar 54 - 80 bar (800 - 1180 psi) , sedangkan bila menggunakan air payau
{brackish water) sebagai air umpan, tekanan yang diberikan adalah sebesar 15 - 25 bar( 225375 psi).^' Bagian inti dari instalasi RO adalah RO module, yang berbentuk suatu bejana
tekan silindris berisi beberapa ratus ribu serat fibre sehalus rambut yang bagian dalamnya
berlubang {fine hollow fiber). Dengan demikian suatu RO module mempunyai luas
permukaan dinding membrane yang besar dan dapat menghasilkan air tawar dalam jumlah
besar. Air umpan masuk ke dabm lubang lubang halus serat fiber. Karena oitekan air Tgwar
akan merembas ksiuar dari dinding fiber menjadi produk air tawar, sedangkan sisanya yang
kental dan disebut brine terbuang Keluar melaiui throtus valve yang juga berfungsi sebagai
pengatur tekanan pada saluran masuk ke RO modul agar selalu konstan.
Salah satu teknologi membran yang banyak digunakan saat ini yaitu reverse osmosis
(RO). Proses ini merupakan kebalikan dari osmosis. Pada osmosis, pelarut berpindah dari
daerah berkonsentrasi rendah (hipotonik) ke daerah berkonsentrasi tinggi (hipertonik)
sehingga konsentrasi di kedua daerah menjadi berimbang. Proses ini terjadi secara alami
sehingga tidak membutuhkan energi. Contoh osmosis yang terjadi di alam yaitu penyerapan
air oleh akar tanaman. Berbeda dengan osmosis, RO terjadi dengan arah yang berlawanan
yaitu dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Untuk melawan gradien konsentrasi,
dibutuhkan energi eksternal berupa tekanan.
Pada proses desalinasi menggunakan membran RO, air pada larutan garam dipisahkan
dari garam terlarutnya dengan mengalirkannya melalui membran water-permeable. Permeate
dapat mengalir melalui membran akibat adanya perbedaan tekanan yang diciptakan antara
umpan bertekanan dan produk, yang memiliki tekanan dekat dengan tekanan atmosfer. Sisa
umpan selanjutnya akan terus mengalir melalui sisi reaktor bertekanan sebagai brine. Proses
ini tidak melalui tahap pemanasan ataupun perubahan fasa. Kebutuhan energi utama adalah
untuk memberi tekanan pada air umpan. Desalinasi air payau membutuhkan tekanan operasi
berkisar antara 250 hingga 400 psi, sedangkan desalinasi air laut memiliki kisaran tekanan
operasi antara 800 hingga 1000 psi.
Dalam praktiknya, umpan dipompa ke dalam container tertutup, pada membran,
untuk meningkatkan tekanan. Saat produk berupa air bersih dapat mengalir melalui membran,
sisa umpan dan larutan brine menjadi semakin terkonsentrasi. Untuk mengurangi konsentrasi
garam terlarut pada larutan sisa, sebagian larutan terkonsentrasi ini diambil dari container
untuk mencegah konsentrasi garam terus meningkat.
desalinasi dengan RO
Sistem RO terdiri dari 4 proses utama, yaitu (1) pretreatment, (2) pressurization, (3)
membrane separation, (4) post teatment stabilization.
Pretreatment: Air umpan pada tahap pretreatment disesuaikan dengan membran dengan cara
memisahkan padatan tersuspensi, menyesuaikan pH, dan menambahkan inhibitor untuk
mengontrol scaling yang dapat disebabkan oleh senyawa tetentu, seperti kalsium sulfat.
Pressurization: Pompa akan meningkatkan tekanan dari umpan yang sudah melalui proses
pretreatment hingga tekanan operasi yang sesuai dengan membran dan salinitas air umpan.
Separation: Membran permeable akan menghalangi aliran garam terlarut, sementara
membran akan memperbolehkan air produk terdesalinasi melewatinya. Efek permeabilitas
membran ini akan menyebabkan terdapatnya dua aliran, yaitu aliran produk air bersih, dan
aliran brine terkonsentrasi. Karena tidak ada membran yang sempurna pada proses pemisahan
ini, sedikit garam dapat mengalir melewati membran dan tersisa pada air produk. Membran
RO memiliki berbagai jenis konfigurasi, antara lain spiral wound dan hollow fine fiber
membranes. Menerapkan feedwater hasil perakitan membran dalam aliran produk air tawar
dan air garam terkonsentrasi menolak aliran. Karena membran tidak ada yang sempurna
dalam penolakan garam terlarut, persentase kecil garam melewati membran dan tetap dalam
air produk. Membran reverse osmosis datang dalam berbagai konfigurasi. Dua yang paling
populer adalah spiral luka dan membran serat berlubang halus Mereka umumnya terbuat dari
selulosa asetat, poliamida aromatik, atau, saat ini, film tipis polimer komposit. Kedua jenis
tersebut digunakan untuk air payau dan desalinasi air laut, meskipun membran spesifik dan
pembangunan kapal tekanan bervariasi sesuai dengan tekanan operasi yang berbeda
digunakan untuk dua jenis air umpan.
tipe membran RO
Stabilization: Air produk hasil pemisahan dengan membran biasanya membutuhkan
penyesuaian pH sebelum dialirkan ke sistem distribusi untuk dapat digunakan sebagai air
minum. Produk mengalir melalui kolom aerasi dimana pH akan ditingkatkan dari sekitar 5
hingga mendekati 7. Dalam banyak kasus, air ini dibuang ke sumur penyimpanan untuk
digunakan nanti.
Keunggulan dan Aplikasi Reverse Osmosis
Menurut Ir. Teuku Zulkarnain, MT, kandidat doktor teknik lingkungan Institut
Teknologi Bandung, Keunggulan RO yang paling superior dibandingkan metode-metode
pemisahan lainnya yaitu kemampuan dalam memisahkan zat-zat dengan berat molekul
rendah seperti garam anorganik atau molekul organik kecil seperti glukosa dan sukrosa.
Keunggulan lain dari RO ini yaitu tidak membutuhkan zat kimia, dapat dioperasikan pada
suhu kamar, dan adanya penghalang absolut terhadap aliran kontaminan, yaitu membran itu
sendiri. Selain itu, ukuran penyaringannya yang mendekati pikometer, juga mampu
memisahkan virus dan bakteri.
Teknologi RO cocok digunakan dalam pemurnian air minum dan air buangan. Di
bidang industri, teknologi RO dapat digunakan untuk memurnikan air umpan boiler. Selain
itu, Karena kemampuannya dalam memisahkan garam-garaman, teknologi reverse osmosis
cocok digunakan dalam pengolahan air laut menjadi air tawar (desalinasi). Pengolahan ini
terdiri dari beberapa tahap:
Pre-treatment untuk memisahkan padatan-padatan yang terbawa oleh umpan.
Padatan-padatan tersebut jika terakumulasi pada permukaan membran dapat
menimbulkan fouling. Pada tahap ini pH dijaga antara 5,5-5,8.
High pressure pump digunakan untuk memberi tekanan kepada umpan. Tekanan ini
berfungsi sebagai driving force untuk melawan gradien konsentrasi. Umpan dipompa
untuk melewati membran. Keluaran dari membran masih sangat korosif sehingga
perlu diremineralisasi dengan cara ditambahkan kapur atau CO2. Penambahan kapur
ini juga bertujuan menjaga pH pada kisaran 6,8-8,1 untuk memenuhi spesifikasi air
minum.
Disinfection dilakukan dengan menggunakan radiasi sinar UV ataupun dengan cara
klorinasi. Sebenarnya, penggunaan RO untuk desalinasi sudah cukup jitu untuk
memisahkan virus dan bakteri yang terdapat dalam air. Namun, untuk memastikan air
benar-benar aman (bebas virus dan bakteri), disinfection tetap dilakukan.
Sea Water Desalinantion: Concept Drawing of Membrane Distillation Sea Water
Desalination.
Selain untuk desalinasi, RO juga digunakan dalam dialisis untuk proses cuci darah
penderita penyakit ginjal. Ginjal berfungsi sebagai penyaring darah terhadap pengotorpengotor hasil metabolisme tubuh seperti urea, yang kemudian dikeluarkan melalui urin.
Mesin dialisis berfungsi sebagai “ginjal” tersebut. Darah dikeluarkan dari tubuh menuju
mesin dialisis yang di dalamnya terdapat membran. Darah yang telah melewati membran
dikembalikan lagi ke dalam tubuh.
Teknologi membran berkembang dengan sangat pesat. Dewasa ini, banyak membran
dapat dioperasikan pada tekanan rendah sehingga memungkinkan dioprerasikan di rumah
tinggal, tempat pengungsian, bahkan dapat digerakkan dengan genset berskala kecil. Selain
itu, kemajuan dalam bidang material membran juga memungkinkan proses pemisahan
menggunakan membran dapat dilakukan dengan lebih ekonomis.
Terdapat keuntungan dan kerugian dalam proses ini, antara lain :
Keuntungan
1. RO tanaman memiliki ruang yang sangat tinggi / rasio kapasitas produksi, mulai dari
25 000 sampai 60 000 l/day/m2.
2. Rendah pemeliharaan, bahan bukan logam digunakan dalam konstruksi.
3. Energi gunakan untuk memproses air payau berkisar dari 1 sampai 3 kWh per 1 0001
air produk.
4. RO teknologi dapat menggunakan menggunakan sumber air hampir tak terbatas dan
dapat diandalkan, laut.
5. RO teknologi dapat digunakan untuk menghilangkan kontaminan organik dan
anorganik.
6. Selain dari kebutuhan untuk buang air asin, RO memiliki dampak lingkungan
diabaikan.
7. Teknologi ini memanfaatkan minim bahan kimia.
8. Membran memiliki lagi masa hidup ketika pra-pengobatan dilakukan
9. Waktu produksi instalasi diperpanjang
10. Tugas manajemen menjadi lebih sederhana
11. Biaya tenaga kerja lebih rendah
Kekurangan
1. Membran sensitif terhadap penyalahgunaan.
2. Sering kali ada kebutuhan untuk bantuan asing untuk merancang, membangun, dan
mengoperasikan pabrik.
3. Ada risiko kontaminasi bakteri pada membran, sedangkan bakteri dipertahankan
dalam pertumbuhan aliran air garam, bakteri pada membran sendiri dapat
mengenalkan rasa dan bau ke dalam air produk.
4. RO teknologi membutuhkan sumber energi yang dapat diandalkan.
5. Desalinasi teknologi memiliki biaya tinggi bila dibandingkan dengan metode lain,
seperti ekstraksi air tanah atau pemanenan air hujan.
Sumber:
http://jurnal.batan.go.id/index.php/jpen/article/download/1934/1830
https://www.scribd.com/document_downloads/direct/93869361?extension=docx&ft=
1572053339&lt=1572056949&user_id=446933519&uahk=QhszN_UoWWCPJkcoIe
HQ22IXDYc
