Desalinasi Air Laut Menjadi Sumber Air Tawar Masa Depan

Pengembangan desalinasi air laut di Indonesia terus tumbuh setiap tahunnya.  Hal ini mengingat banyak tempat indah untuk komersial yang tidak memiliki akses air bersih.  Sehingga potensi membangun water treatment untuk komersial, baik untuk industri atau sebagai investasi.

Kebutuhan desalinasi baik kapasitas kecil dan besar terus tumbuh, seiring pertumbuhan bisnis di sekitar pantai.  Fakta yang lain adalah beberapa investor baik dari dalam negeri dan dari luar negeri, sudah melakukan investasi dalam bentuk BOO atau BOT.

Investasi BOO atau BOT untuk pengolahan air laut, terkadang menggunakan tambahan satu step reverse osmosis komersial.  Tujuannya agar benar – benar terjamin mendapatkan air dengan kualitas TDS lebih rendah.

Rencana pemasangan desalinasi air laut harus memerlukan survey terhadap sumber air baku.  Mengingat akan menggunakan investasi sistemnya untuk jangka waktu yang panjang, maka harus memilih sumber yang cukup baik.  Salah satu faktor sumber yang baik adalah jernih dan memiliki TDS lebih rendah.

Nilai TDS air laut di Indonesia sangat bervariasi, umumnya berkisar antara 18.000 – 35.000 ppm.  Standar umum internasional adalah TDS air laut adalah 15.000 – 40.000 ppm.  Namun di Mesir, mungkin yang paling tinggi di dunia yaitu sekitar 45.000 ppm.

Tim MAPURNA pada tahun 2008 pernah mengukur di pantai Bali Pecatu Graha, TDS air laut Nya adalah 18.000 ppm.  Sedangkan pada tahun 2016, survey di Ancol memiliki TDS 25.000 ppm.  Nilai TDS dengan rentang ini sudah cukup memadai untuk air baku desalinasi air laut.

Desalinasi air laut plant ini mulai melakukan pengadaan pada tahun 2008, dengan kapasitas 2 X 1500 M³/Hari.  Plant ini adalah milik dari Bali Pecatu Graha yang fungsinya untuk menyediakan air tawar dari air laut.

Plant desalinasi di Muara Baru plant mempunyai kapasitas 2 X 1500 M³/Hari.  Plant ini mulai melakukan aktivitasnya sekitar tahun 2010, dengan menggunakan system BOT.  Tujuan mendirikan plant ini adalah menyiapkan sumber air bersih masyarakat, dengan harga komersial.

System desalinasi air laut di ancol Jakarta Utara mempunyai kapasitas 5000 M³/Hari.  Saat pembangunannya mungkin menjadi salah satu yang terbesar di Indonesia.

Tujuan mendirikan plant ini adalah menyiapkan sumber air bersih yang tawar untuk kebutuhan komersial di kawasan ancol dan  masyarakat.

System intake air laut  adalah proses mengambil sumber air laut untuk ke tempat water treatment plant.  Beberapa metode yang umum adalah pengeboran di pinggir pantai (beach Deepwell).  Metode ini lebih mudah melakukannya, karena umumnya hanya melakukan pengeboran dangkal.

Alternatif lainnya adalah menggunakan metode “open sea water intake”, yaitu pengambilan air laut langsung dari laut.  Metode ini lebih cocok untuk system desalinasi air laut yang mempunyai kapasitas besar, misalnya lebih dari 1000 M³/hari. Mengingat membutuhkan jumlah air baku yang sangat besar.

Metode open surface ini adalah memasang pipa menjorok ke laut, sepanjang 200 – 500 meter.  Cara ini membutuhkan biaya yang tinggi, karena akan membentangkan pipa dan  proteksi pipa agar kuat tidak tersapu ombak.

Proses desalinasi air laut sangat membutuhkan pemasangan pretreatment.  Dengan adanya pretreatment maka membrane akan lebih lama fungsinya, Adanya pretreatment mencegah adanya penumpukan di permukaan, sehingga membrane tidak cepat mampat (fouling).

Pada system desalinasi air laut yang lebih baru, pemasangan ultrafiltrasi sering memasangnya sebagai pengganti multi media filter.  Dengan pemasangan ultrafiltrasi, maka akan menghilangkan penggunaan klorinasi dan deklorinasi pada air baku.

Efek lainnya adalah, pemasangan ultrafiltrasi akan mendapatkan air dengan turbiditas yang lebih baik daripada multimedia filter.  Sehingga prefilter pada unit desalinasi akan lebih lama penggantiannya.

Kasus lainnya adalah ketika air baku dekat dengan pelabuhan, maka sering menemukan  air baku tercampur dengan minyak (oil).  Pada kasus ini, maka pemasangan multimedia filter dan ultrafiltrasi tidak cukup mengatasi masalah air baku desalinasi ini.  Masalah ini hanya bisa diselesaikan dengan pemasangan water clarifier system atau DAF system.

Penggunaan system water clarifier adalah dengan menambahkan kimia flokulasi dan koagulasi.  Tujuannya air baku yang mengandung suspended atau minyak bisa menggumpal di tangki clarifier menjadi bahan padatan.

Sesungguhnya apabila biaya budget investasi system desalinasi air laut mencukupi, pemasangan clarifier ini sangat baik.  Hal ini mengingat unsur lainnya selain suspended dan minyak, akan lebih mudah pengolahannya.  Sehingga air baku yang masuk ke permukaan membrane lebih bersih.

Type mesin reverse osmosis untuk desalinasi air laut adalah  mesin RO air laut.  Unit reverse osmosis ini sudah mencakup beberapa komponen di dalamnya, seperti pompa, vessel, membrane, instrumentasi, pemipaan dan electronic control.  Semuanya komponen tersebut masuk ke dalam skid frame dari besi atau stainless..

Komponen utama desalinasi dengan sea water reverse osmosis adalah Pompa Booster dan Membrane RO.  Pompa Booster akan memberikan tekanan air ke Membrane RO sebesar 50 – 68 bar.  Dari proses ini nantinya akan menghasilkan dua aliran yaitu aliran Air Hasil (permeate) dan Aliran Air Buangan (concentrate).

Umumnya debit yang akan menjadi hasil akan berkisar 30 – 35%.  Artinya apabila air baku 10 M³/jam, maka hasilnya hanya 3 – 3,5 M³/jam.  Sedangkan air sisanya sebesar 65 – 70% akan terbuang.

Proses tersebut menghilangkan 98 – 99% TDS, sehingga mineral yang ada air hanya 1 – 2%.  Setelah menggunakan proses desalinasi, maka TDS hasil kira-kira 2% dari 25.000 ppm, atau sekitar 500 ppm.

System dosing kimia adalah bagian yang sangat penting dari seluruh sistem pengolahan air desalinasi air laut.  Pada system yang kecil, mungkin bisa menggunakan hanya 1 dosing, misalnya hanya antiscalant dosing.  Namun untuk kapasitas besar, kebutuhan jenis dosing terdiri dari 3 – 5 system.

Adapun beberapa jenis dosing tersebut adalah:

• Dosing Kimia Klorinasi
• Dosing Kimia Deklorinasi
• Dosing Kimia pH Acid
• Dosing Kimia Antiscalant
• Dosing Kimia pH Adjustment

Semua perangkat dosing kimia mempunyai kelengkapan tangki kimia dan mixer pengaduk.  Pada sistem dengan kapasitas yang lebih besar, maka akan menambahkan tangki kimia “preparation” (tangki cadangan).    Semua dosing kimia adalah bagian yang terintegrasi, sehingga operational dan control akan tersambung ke panel control.

Setelah proses desalinasi air laut, akan menghasilkan air permeate dengan TDS rendah.  Namun terkadang mempunyai pH yang masih rendah, misalnya 5.5 – 6.  Faktor yang menyebabkan pH rendah adalah RO system cenderung menurunkan pH air baku.

Agar air produk mendapatkan pH normal, maka perlu menambahkan kimia pH adjustment.  Dengan penambahan pH adjustment, maka akan mendapatkan nilai pH sekitar 6,5 – 7 sesuai PermenKes Air Bersih dan Air Minum.

Jika memerlukan sampai tahap air minum, maka harus menghilangkan unsur mikro biologi bakteri dan virus.  Untuk itu pada system pemipaan output harus menambahkan  ultraviolet (UV) unit.   Jika sudah menambahkan UV, maka air produk desalinasi bahkan bisa siap langsung diminum (drinkable).

System electronic control untuk desalinasi air laut, akan menggabungkan semua komponen utama, komponen tambahan dan instrumentasi.  Water treatment plant  selain menggunakan system electronic control terpusat, juga mempunyai beberapa system electronic local.

Pada system desalinasi yang sederhana atau kecil, mungkin tidak memerlukan pemasangan PLC (program logic control).  Umumnya kapasitas kecil cukup menggunakan panel biasa dengan timer, tanpa PLC.  Namun kapasitas kecil yang membutuhkan automation, maka salah satu caranya harus memasang PLC.

Apalagi jika memiliki ruang data control (DCS room), maka data yang ada di PLC dan HMI bisa meneruskannya melalui kabel Ethernet.  Atau lebih otomatis lagi, bisa menyambungkannya dengan GSM system secara wireless.

Fungsi system cleaning in place (CIP) pada desalinasi air laut, hanya menggunakannya  sewaktu – waktu saja.  Untuk kapasitas yang besar, maka harus memasang system CIP ini.  Pada system CIP terdapat beberapa komponen seperti: pompa, tangki kimia, cartridge, flow meter dan gauge.

System CIP akan membutuhkan bahan kimia cleaning yang terdiri dari 2 bahan kimia yaitu Asam Kuat dan Basa Kuat.  Mapurna menyediakan bahan khusus cleaning membrane yaitu Floclean MC3 untuk asam kuat, serta Floclean MC11 untuk basa kuat.

Dengan adanya system CIP ini, bertujuan agar membrane RO bisa bertahan lebih lama.  Jangan membiarkan membrane mampat (fouling) lebih dari 25%, karena akan membersihkannya.  Jika membrane bisa berfungsi lebih lama, maka OPEX pada investasi desalinasi akan lebih rendah.

Untuk menekan air laut akan membutuhkan pompa RO tekanan tinggi.  Secara teori semakin tinggi kadar garam, maka akan membutuhkan tekanan yang semakin tinggi juga.  Untuk pemilihan pompa RO tekanan tinggi harus secara cermat, mengingat harganya yang cukup tinggi.

Secara umum pompa RO tekanan tinggi untuk desalinasi air laut, mempunyai 4 jenis.   Engineer design harus paham terhadap karakteristik jenis pompa RO tekanan tinggi tersebut. Mengingat harganya cukup tinggi, perlu memastikan spesifikasi bahkan dengan kalkulasi dengan software pompa.  Adapun jenis – jenis pompa tersebut adalah:

Beberapa brand pompa RO tekanan tinggi yang ada adalah:  Catpump, Danfos, Hydracell dan Fedco.

Material Pompa RO tekanan tinggi untuk desalinasi air laut adalah pompa yang tahan karat.  Pompa juga harus mempunyai ketahanan terhadap korosifitas udara atau iklim di sekitarnya.

Ada beberapa pilihan material yaitu l NAB, SS – 316L, dan Duplex. Tentunya semakin bagus material, maka harganya semakin tinggi.  Bahkan index harga material Duplex. bahkan 3 – 4 kali dari harga material NAB.  Penting memperhatikan biaya pembelian, sehingga capex investasi desalinasi air laut memadai.

Material NAB (nickel aluminium bronze) adalah jenis material yang mempunyai grade paling rendah.  Material ini walaupun rendah, pengalaman dari tim mapurna cukup bertahan lebih 5 tahun.  Pemilihan dengan material ini tentunya berhubungan dengan biaya harga mesin desalinasi air laut yang lebih rendah.

Secara umum mesin desalinasi air laut lebih popular menggunakan material SS – 316L.  Pompa dengan material duplex adalah pompa yang mempunyai kualitas paling bagus. Apabila biaya menjadi faktor utama, maka lebih baik memilih NAB atau SS – 316L daripada duplex

Energy recovery device ini adalah perangkat tambahan pada pompa reverse osmosis tekanan tinggi.  Pompa ini membutuhkan power listrik yang tinggi, maka dengan unit bisa mengurangi kebutuhan konsumsi listrik. Hal ini tentu berhubungan dengan Opex yang rendah pada investasi plant desalinasi air laut.

Pada proses desalinasi air laut, membrane yang digunakan harus menggunakan membrane RO jenis air laut atau sea water membrane.  Membrane RO terdiri dari 3 jenis, yaitu membrane air tawar, air payau dan air laut.

Sistem desalinasi air laut akan menggunakan membrane ukuran 2.5 inch, 4 inch dan 8 inch.   Kapasitas kecil umumnya menggunakan 2.5 inch.  Kapasitas sedang menggunakan membrane 4 inch dan kapasitas besar menggunakan membrane 8 inch.  Beberapa merk membrane yang ada di Indonesia diantaranya membrane Filmtec, Hydranautics, LG, Desal, Keensen dan lainnya.

Vessel membrane ini mempunyai ukuran 2.5-inch, 4-inch dan 8-inch.  Untuk kapasitas 4 inch dan 8 inch mempunyai pilihan panjang vessel yang bervariasi.

Panjang vessel ini mencerminkan jumlah membrane yang ada di dalam vessel.  Untuk vessel ukuran 8 inch, jumlah yang paling banyak adalah 6 membrane.  Jumlah ini nantinya akan berhubungan dengan istilah recovery design dari system desalinasi. misalnya 30%, 35% dst.

Pada saat pergantian membrane RO, maka tidak perlu mengganti vessel membrane.  Umumnya saat pergantian membrane hanya karet seal dan O-ring yang kemungkinan sudah keras.

Vessel membrane mempunyai pilihan fiberglass (FRP) dan Stainless steel.  Sebagian besar RO unit untuk desalinasi air laut menggunakan bahan fiberglass. Jarang menggunakan material stainless steel.  Kalaupun ada maka material stainless harus dari SS – 316L atau Duplex.

Pengertian Harga Per Unit adalah hanya reverse osmosis unit saja, tanpa menambahkan komponen lainnya seperti pretreatment, tangki bahan baku, tangki produk, pompa air baku, dll.

Kami ingin mencoba memberikan sedikit contoh terhadap unit kecil dan sedang.  Walaupun sesungguhnya sangat relatif terhadap biaya, karena adanya beberapa opsi.

Harga per unit mesin desalinasi kapasitas 5000 – 6000 liter per hari (24 jam) berkisar antara 130 – 150 jt.  Sedangkan untuk menjadi sebuah system, akan membutuhkan penambahan biaya sebesar 70 – 80 jt.  Sehingga Harga Per System membutuhkan biaya 200 – 230 jt.

Pengertian Harga Per System adalah harga reverse osmosis per unit, dan menambahkannya harga komponen lainnya.  Misalnya komponen pretreatment, tangki bahan baku, tangki produk, pompa air baku, dll.

Informasi contoh lainnya adalah perkiraan pengadaan system dengan kapasitas 5 M³/Jam.  System ini lengkap berikut pretreatment, pemipaan, panel induk, tangki produk dan pemasangan tim teknik.  Estimasi Harga Per System mesin adalah 1.8 – 2.2 Milyar.

Demikian contoh kecil tentang biaya pengadaan mesin desalinasi air laut reverse osmosis.  Faktor – faktor lainnya yang menentukan biaya tambahan, perlu perhitungan dan informasi lapangan dan sebaiknya kontak tim MAPURNA berpengalaman lebih 20 tahun.