Hs Teknologi Desalinasi

PowerPoint Presentation

PENGEMBANGAN TEKNOLOGI DESALINASIUntuk produksi air minum, GARAM dan energiDr.rer.nat. Heru Susanto, ST, MM, MTJurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas DiponegoroE-mail: [email protected] kepada Kementerian Kelautan dan Perikanan ,RI , 9-10 April 2013

1KOMPONEN BERNILAI (JUAL) DALAM AIR LAUTAir LautAir tawarGaram TerlarutCalcium Carbonate (CaCO3)Calcium Sulfate (CaSO4)Sodium Chloride (NaCl)Bittern

CaCO3Calcium CarbonatBahan KonstruksiPemurnian bijih besiDrilling liquidBabies diapers industryIndustri KertasIndustri CatAditif polypropyleneAplikasi MedisFillerPengganti Kaolin pada produksi glossy paperCoating for paperCalcium supplement/ Gastric antacidInnert filler pada industri obat/farmasiPasta gigiPOTENSI PENGGUNAAN SENAYWA KIMIA DARI AIR LAUT

CaSO4 dan Gypsum Koagulan (industri tahu, industri kimia)Plaster ingredientIndustri SengIndustri CatGypsum boardIndustri SemenIndustri Asam SulfatDesiccantFertilizer/Soil ConditionerRubber manufacturePOTENSI PENGGUNAAN SENAYWA KIMIA DARI AIR LAUT

NaClCampuran larutan dialisatIndustri Chlor-AlkaliSoda-AshIndustri Kertas dan Pulp: Bleach wood pulpIndustri Minyak dan Gas: drilling fluidIndustri tekstil: Brine rinseLarutan Infus: Saline & RLOxigen based bleaching chemicalRubber manufacture: coagulant dan emulsifierCl2 (Chlor)Alkali (NaOH)Hidrogen (H2)Soda Ash (Na2CO3) ... NaHCO3CaCl2Garam KonsumsiRegenerasi Resin ion exchangerPOTENSI PENGGUNAAN SENAYWA KIMIA DARI AIR LAUT

BitternMagnesium chloride: industri mkanan, reaksi polimerisasi, aplikasi medisMangnesium sulfate: Aplikasi medis, pertanian, thermal storage, industri tekstil, Potasium sulfate: pupukBromine: desinfektan, flame retardant, aditif gasoline, pestisida, aplikasi medisSodium Sulfate: Industri kertas, industri detergenMagnesium hidroxide: aplikasi medis (antacid, laxative), kosmetik, nonhazardous alkalinePotasium chloride: fertilizerMagnesium oxide: industri semen, desiccant, aplikasi medis, industri elektrikGaram rendah Natrium: untuk penderita hipertensi

POTENSI PENGGUNAAN SENAYWA KIMIA DARI AIR LAUT

Desalinasi Pentingkah ?75 % permukaan bumi tertutupi oleh air97,5% air di Bumi adalah air laut/air asinHanya 1% yang dapat dijadikan sumber air minumSumber air terbesar di Indonesia adalah air asin (laut, payau, dll.)Interusi air laut ke daratan terus terjadi dan mengalami peningkatan: perubahan kualitas sumber air pesisirIndonesia merupakan negara yang berpotensi mengalami krisis airDESALINASISatu-satunya alternatif (keharusan)Alternatif dengan biaya yang lebih murah

DesalinasiProses pemisahan/pelepasan garam sebagai padatan terlarut dari air garam/asin untuk menghasilkan air murni.DESALINASIAir garamAir murniAir garam pekat/konsentratSecara umum, membutuhkan energi yang lebih tinggi dibandingkan dengan proses-proses produksi air murni dari air tawar (air sungai, danau, limbah cair).Energi yang diperlukan proporsional dengan kadar garam/padatan terlarutAir umpan yang digunakan dapat berupa: Jenis airTotal padatan terlarut (ppm)Air payau1500 - 10000Air laut10000 45000Air laut standar35000Air tawar (sungai, dll)Sampai 1500

Teknologi Desalinasi

Evaporasi (penguapan)KondensasiPresipitasi (hujan)PengumpulanGambar diambil dari: http://edtech2.boisestate.edu/Desalinasi alami9

Teknologi DesalinasiProses DesalinasiProses MembranProses TermalReverse Osmosis (RO)Elektrodialisis (ED)Distilasi sekejap multi tahap (MSFD) Distilasi multi tahap (MED) Kompresi Uap (VC)Evaporasi dengan temperatur rendah (LTE)10

Teknologi DesalinasiDistilasi sekejap bertingkat (Multistage-flash distillation)

Air laut/garam dipanaskan sampai 90-120 oC sehingga terbentuk campuran air dan uap air. Air laut yang telah dipanaskan kemudian dilewatkan pada suatu kolom sehingga akan terpisah menjadi dua (uap air dan air konsentrat).Uap air kemudian dikondensasikan untuk menghasilkan air murni.Sangat mungkin membawa kontaminan dalam umpan Gambar diambil dari Department of Atomic Energy, India, 201011

Teknologi DesalinasiDistilasi multi tahap (Multi effect distillation)Air laut dipanaskan (pada tahap/kolom pertama) untuk menghasilkan uapUap yang terbentuk kemudian digunakan sebagai pemanas pada tahap berikutnya untuk menguapkan umpan air garamUap pada tahap terakhir dikondensasikan dengan menggunakan air laut sebagai pendingin. Ambar diambil dari Department of Atomic Energy, India, 2010

12

Teknologi DesalinasiDesalinasi kompresi uap(vapor compression)Air laut dipanaskan dalam tangki dengan menggunakan pemanas untuk menghasilkan uapUap yang terbentuk kemudian dikompresi sehingga tekanan dan temperaturnya akan naikUap hasil kompresi kemudian digunakan sebagai pemanas pada tangki umpan dan sebagai pemanas awal bagi umpan air laut sebelum masuk tangki. Hasil kondensiasi uap bertekanan tersebut merupakan air murni (produk)Ambar diambil Aqua Technology Water Stores, 2013

13

Teknologi DesalinasiEvaporasi dengan temperatur rendahEnergi merupakan komponen biaya terbesar dalam proses desalinasiPenggunaan energi yang tersedia di alam (energi surya) atau energi buang (waste heat) merupakan langkah yang menarik.Kapasitas desalinasi pada sistem ini relatif kecil

Desalinasi suryaDesalinasi menggunakan panas buanganGambar diambil dari Department of Atomic Energy, India, 2010 dan http://www.unep.or.jp14

Teknologi Desalinasi: Proses MembranReverse Osmosis (RO)

TekananSalt solutionPure waterMembrane Proses desalinasi menggunakan membran. Proses pemisahan terjadi dengan memberikan tekanan hidrostatik melebihi tekanan osmotik dan tahanan yang lainnyaAir akan berpindah melewati membran sementra garam ditahan oleh membran Tidak terjadi perubahan faseModular sehingga mudah untuk discale up dan scale down15

Teknologi Desalinasi: Proses MembranReverse Osmosis (RO)Pada prinsipnya sistem RO terdiri dari unit perlakuan awal (pre-treatment), unit membran dan unit perlakukan akhir (post-treatment)Energi yang diperlukan sangat bergantung pada kandungan padatan terlarut dalam umpanEnergi pada aliran konsentrat (karena tekenan tinggi) dapat diperoleh kembali (recovery)

16

Teknologi Desalinasi: Proses MembranElektrodialisis (ED)Proses pemisahan ion dari air dengan menggunakan membran bermuatan dan medan listrikIon-ion akan ditransfer menuju membran Sistem ED terdiri dari unit pre-treatment, modul membran, pompa sirkulasi tekanan rendah, power supply dan perlakuan akhir

Gambar diambil dari http://www.netl.doe.gov/17

Teknologi Desalinasi: Perbandingan biaya produksiFrederick, 2010

Kapasitas merupakan variabel penting yang menentukan biaya produksiSecara umum RO menunjukkan sebagai teknologi desalinasi yang lebih kompetetif18

Teknologi Desalinasi: Perbandingan biaya dan persentaseFrederick, 2010

19

Teknologi DesalinasiSumber energiDesalinasi Konvensional:BBM, ListrikEnergi TerbarukanPhotovoltaics (PV)Tenaga suryaTenaga anginPanas bumi20

Pengembangan Teknologi DesalinasiProses MembranPemahaman filosofi prosesKemampuan dalam perancangan, rekayasa dan fabrikasiKemandirian dalam commissioning, pengoperasian, perawatan, modifikasi dan perbaikanProblem shooting dan problem solvingPenggunaan energi terbarukanFabrikasi membran dan modul membranDesalinasi termalPemahaman filosofi prosesPengurangan biaya operasi melalui inovasi teknologiProses perpindahan panas yang efisienPenggunaan panas buang dan energi terbarukan21

Pengembangan Teknologi Desalinasi: sumber energi

22

Pengembangan Teknologi Desalinasi

Trujillo, 2001Efisiensi perpindahan panasPerancangan dan pemilihan materialContoh: pengembangan desalinasi tenaga surya23


Gambar diambil dari http://w.pat.tc/WO2012115831A1 dan www.solaripedia.comReverse osmosis dengan tenaga surya24


Mobile Reverse osmosis untuk desalinasiHeru Susanto, dkk., 201125


Kombinasi UF-RO untuk mengurangi fouling/penyumbatan/penumpukan partikel pada membran ROHeru Susanto, dkk., 201026


Gambar diambil dari: http://robots.mit.edu/Mobile Reverse osmosis untuk desalinasi dengan tenaga surya27

Desalinasi: Pengaruh terhdap lingkunganAIR LAUTAIR MURNIAir Laut dengan kandungan garam lebih tinggi (Konsentrat)Proses DesalinasiPeningkatan jumlah dan kapasitas unit desalinasiPeningkatan jumlah konsentratOpsi yang tersedia untuk membuang konsentrat terbatasRegulasi lingkungan yang semakin ketatPeningkatan kesadaran terhadap lingkunganPengambilan garam bernilai jual (Recovery)Minimalisasi dan ppengelolaan untuk dibuang ke lingkungan28

Desalinasi: Karakteristik KonsentratKonsentrasi garam jauh lebih tinggi dibandinkan dengan umpan (tergantung dari konsetrasi umpan, proses desalinasi yang digunakan dan jumlah air murni yang diambil)Volume konsentrat lebih besar dibandingkan dengan produk air murniMempunyai titik didih yang lebih tinggi dan titik beku lebih rendah dibandingkan umpanMempunyai tekanan osmotik dan densitas yang lebih tinggi dibandingkan dengan umpanTerdapat kemungkinan adanya impuritas/kontaminan kimia dari aditif yang ditambahkan selama proses desalinasiUntuk proses desalinasi tertententu, mempunyai temperatur yang lebih tinggi29

Desalinasi: Karakteristik KonsentratTeknologi DesalinasiBuangan desalinasiKandunganRO / MED / MSFDKonsentrat air laut (umpan)Garam dan panasBiocide (Chlorine)Chemical Anti-scalantsChemical RO

Limbah cair Filter backwashPadatan tersuspensiSodium bisulfite (SBS)ChemicalKoagulanChemicalFlokulanChemicalMED / MSFDPenghambat korosiChemicalAgen anti busaChemicalVerdier dan Baten, 201130

Younos, 2005Konsentrat proses desalinasi menggunakan membran jauh lebih tinggi dibandingkan dengan proses desalinasi menggunakan panasKonsentrat proses desalinasi menggunakan panas mempunyai temperatur yang lebih tinggi dibandingkan dengan suhu air di lingkunganSebagai akibat densitas yang lebih tinggi, konsetrat akan menuju bagian bawah laut sehingga dapat menimbulkan masalah bagi lingkungan lautDesalinasi: Karakteristik KonsentratProsesROROMSFD/MEDAir umpanPayauLautLautRecovery60-85%30-50%15-50%SuhulingkunganlingkunganLebih tinggiPemekatan2-31,25-2

Hs Teknologi Desalinasi

Documents

Transcript of Hs Teknologi Desalinasi