Cara Kerja Alat Desalinasi untuk Mengubah Air Laut Menjadi Air Tawar

Mengubah Air Laut Menjadi Air Tawar

 

Sebagai warga negara Indonesia yang merupakan negara kepulauan dengan garis pantai panjang dan curah hujan yang tinggi, sudah selayaknya kita bersyukur atas nikmat limpahan air tawar dan air laut yang luar biasa.

Namun ketika kita hidup di kepulauan, air tawar merupakan salah satu sumber daya yang cukup langka. Meskipun memiliki ketersediaan air laut yang melimpah ruah, kita tidak dapat menggunakan air laut secara langsung untuk kebutuhan sehari-hari.

Air laut memiliki karakteristik asin, titik bekunya sedikit lebih rendah dari air tawar, densitasnya sedikit lebih tinggi, konduktivitas listriknya jauh lebih tinggi, dan sedikit basa.

Berdasarkan karakteristik tersebut, kita tidak bisa mengkonsumsi air laut secara langsung. Namun, jangan kuatir, saat ini sudah terdapat teknologi untuk mengubah air laut menjadi air tawar. Teknologi tersebut dapat kita sebut dengan nama alat desalinasi.

Supaya dapat diminum secara langsung, kita dapat mengubah air laut menjadi air tawar melalui proses desalinasi.

Desalinasi air laut adalah proses pengolahan air laut untuk menghilangkan kandungan garam dan mineral lainnya dalam rangka menghasilkan air tawar yang layak konsumsi.

Proses desalinasi air laut umumnya dibutuhkan di berbagai wilayah pesisir serta kepulauan yang mengalami krisis air bersih.

Proses desalinasi air laut dapat dilakukan dengan berbagai metode seperti multi-stage flash distillation dan reverse osmosis.

Daftar Isi

• Cara Kerja Desalinasi Air Laut Menggunakan Distilasi 
• Komponen Desalinasi Air Laut Teknologi Distilasi
• Cara Kerja Desalinasi Air Laut Menggunakan Elektrodialisis
• Komponen Desalinasi Air Laut Teknologi Elektrodialisis
• Cara Kerja Desalinasi Air Laut Menggunakan Teknologi Reverse Osmosis
• Komponen Desalinasi Air Laut Teknologi Reverse Osmosis
• Kesimpulan

Jika Anda penasaran dengan cara kerja alat desalinasi, maka dari itu pada artikel ini kita akan mempelajari bagaimana cara kerja alat desalinasi untuk mengubah air laut menjadi air tawar.

Teknologi Desalinasi Air Laut

Menurut data statistik, air laut mendominasi sekitar 97% air di dunia. Sayangnya, kita hanya dapat memanfaatkan kurang dari 1% jumlah air di dunia untuk kebutuhan air minum.

Selama 30 tahun terakhir, permukaan Bumi telah bertambah 173.000 kilometer persegi daratan dan 115.000 kilometer persegi perairan (Donchyts et al., 2016).

Meskipun Bumi memiliki sumber daya air yang sangat melimpah, hanya sebagian kecil yang dapat diakses sebagai air minum.

Begitu besarnya jumlah air laut di dunia, maka kita mengubah air laut menjadi air tawar menggunakan teknologi desalinasi.

Kurang dari 1% dari seluruh air di Bumi ditemukan dalam bentuk danau dan sungai di permukaan, dan hanya 3% dari seluruh air adalah air tawar, yang 29%-nya berada di bawah tanah (Ayyam et al., 2019).

Planet kita ditutupi air, tetapi negara-negara di seluruh dunia berjuang melawan kekeringan karena lebih dari 96 persen cairan berharga ini ditemukan di lautan dan karenanya sama sekali tidak dapat diminum.

Air laut mengandung lebih dari tiga persen garam, sehingga, ginjal kita akan bekerja lebih keras saat menyaring kelebihan natrium.

Desalinasi adalah sebuah metode untuk menghilangkan garam mineral terlarut, zat organik, bakteri, virus, serta padatan dari air laut untuk mendapatkan air tawar.

Tujuan utama dari teknologi desalinasi adalah untuk menghilangkan kandungan garam atau salinitas larutan.

 

Sebenarnya teknologi desalinasi tidak hanya untuk mengubah air laut, melainkan sebagai teknologi pemurnian air pada instalasi pengelolaan limbah (Wastewater Treatment Plant) serta pendingin mesin.

Bahkan beberapa Pembangkit Listrik Tenaga Uap yang beroperasi di Indonesia juga memilih untuk beroperasi di bibir pantai. Selain untuk mempersingkat waktu rantai pasokan batubara dari kapal, tujuannya untuk memanfaatkan air dalam jumlah yang besar sebagai pendingin.

Apabila proses pendinginan menggunakan air laut secara langsung, tentunya akan menyebabkan korosi pada mesin. Sehingga PLTU mengubah air laut menjadi air tawar terlebih dahulu sebelum memanfaatkannya.

Cara Kerja Desalinasi Air Laut Menggunakan Distilasi

Distilasi merupakan penyulingan dengan menggunakan proses termal. Distilasi atau penyulingan air laut merupakan metode desalinasi tertua dan paling umum digunakan.

Cara kerjanya, Air laut yang asin dipanaskan untuk menghasilkan uap air, yang kemudian terkondensasi menjadi embun-embun untuk menghasilkan air tawar.

Proses distilasi atau penyulingan air laut umumnya dioperasikan dengan prinsip memisahkan berdasarkan titik didih. Garam dan air tawar memiliki titik didih yang berbeda.

Fungsi utama energi dalam proses distilasi atau penyulingan air laut yakni untuk menguapkan air laut.

Komponen Desalinasi Air Laut Teknologi Distilasi

Komponen teknologi distilasi sederhana untuk desalinasi dapat Anda lihat seperti pada gambar di bawah ini. Komponen distilasi saling terhubung untuk mendukung cara kerja alat desalinasi untuk mengubah air laut menjadi air tawar.

 

Komponen Distilasi pada Desalinasi Air Laut

Stove (Tungku)

Merupakan ruang pembakar untuk memanaskan air laut.

Cooking Pot (Tempat Masak)

Merupakan wadah untuk menampung air laut.

Teknologi Multi-stage flash Distillation (MSF)

Multi-stage flash Distillation adalah teknologi desalinasi berbasis termal di mana air laut yang masuk dipompa ke tekanan yang lebih besar dan dipanaskan hingga mendekati titik didih.

Prinsip dasar distilasi adalah memanfaatkan perbedaan titik didih antara air tawar dan garam. Sebagai informasi, Air memiliki titik didih yang lebih rendah dibandingkan garam.

Sehingga, ketika air laut dipanaskan, air akan menguap terlebih dahulu meninggalkan garam dalam bentuk larutan yang lebih pekat.

Konsep ini mirip dengan apa yang diterapkan oleh Nenek Moyang kita ketika memproduksi Garam Dapur. Nenek Moyang kita mengalirkan air laut ke sebuah ladang. Kemudian, Matahari akan memanaskan air laut tersebut hingga tersisa Garam.

Perbedaan dengan konsep distilasi, uap air yang menguap pada proses pembuatan garam langsung terlepas ke atmosfer. Sedangkan pada proses distilasi, uap air dikumpulkan kedalam sebuah wadah.

Teknologi desalinasi air laut Multi-stage flash Distillation (MSF) bekerja dengan prinsip penurunan tekanan secara bertahap.

Air laut yang dipanaskan disemprotkan ke dalam ruang vakum pada setiap tahap. Tekanan rendah menyebabkan air laut mendidih dengan cepat, menghasilkan uap air murni.

Uap air ini kemudian dikondensasi menjadi air tawar. Proses ini berulang pada beberapa tahap untuk meningkatkan efisiensi produksi air tawar.

Dalam proses desalinasi multi-stage flash (MSF), air laut yang telah dipanaskan dipaksa melewati lubang-lubang kecil (orifice) pada setiap tahap (Alimah, 2023).

Proses Dessalinasi Air Laut menggunakan Multi-stage Flash

Tekanan yang menurun drastis menyebabkan air laut mendidih secara instan, menghasilkan uap air. Uap ini kemudian dikumpulkan dan dipisahkan dari butiran air garam (brine) melalui alat pemisah (demister).

Proses penguapan berulang pada setiap tahap, dengan tekanan yang semakin rendah pada setiap tahap berikutnya. Sistem vakum memastikan bahwa proses penguapan terus berlangsung secara efisien.

Cara Kerja Desalinasi Air Laut Menggunakan Elektrodialisis

Elektrodialisis merupakan teknologi umum yang juga digunakan dalam pengolahan air limbah, pengolahan makanan, manufaktur kimia dan farmasi.

Pada Elektrodialisis, komponen ionik garam terpisah dari larutan air laut melalui medan listrik.

Pada penerapan desalinasi air laut, proses pemisahan terjadi dengan pembentukan kation bermuatan positif seperti Natrium, Magnesium dan Kalsium.

Cara Kerja Elektrodialisis Desalinasi Air Laut

Larutan yang mengandung ion positif dan negatif akan masuk kedalam dan melintasi elektroda. Hal ini menyebabkan ion bermigrasi ke elektroda masing-masing. Sehingga ion pembentuk garam akan terpisah dengan sendirinya.

Komponen Desalinasi Air Laut Teknologi Elektrodialisis

Komponen teknologi elektrodialisis untuk desalinasi air laut dapat Anda lihat seperti pada gambar di bawah ini. Komponen elektrodialisis saling terhubung untuk mendukung cara kerja alat desalinasi untuk mengubah air laut menjadi air tawar.

Komponen Desalinasi Air Laut Elektrodialisis

Sumber Feasibility study of an electrodialysis system for in-home water desalination in urban India, Development Engineering, Elsevier

Pre Carbon Filter

Filter carbon elektrodialisis.

Storage Tank

Memiliki fungsi untuk menampung air laut.

Cara Kerja Desalinasi Air Laut Menggunakan Teknologi Reverse Osmosis

Pada proses desalinasi air laut menjadi air tawar menggunakan cara kerja teknologi reverse osmosis tidak terjadi proses perubahan zat seperti pada teknologi distilasi dan electrodialysis.

Ketika Anda mendengar reverse osmosis, tentunya tidak asing karena osmosis merupakan pelajaran yang Anda dapat ketika di Sekolah Dasar.

Osmosis merupakan fenomena aliran air melalui membran semipermeabel untuk menghalangi pengangkutan garam atau zat terlarut lainnya.

Pemisahan kandungan garam pada air laut pada teknologi reverese osmosis memanfaatkan membran. Konsep sederhananya, membran ini seperti penyaring yang mempu memisahkan partikel garam.

Proses ini merupakan proses yang paling banyak digunakan karena mengkonsumsi energi yang lebih sedikit dibandingkan dengan MSF dan Elektrodialisis.

Proses reverse osmosis didasarkan pada penggunaan membran semipermeabel yang memungkinkan air murni dari air laut untuk melewati membran. Sedangkan brine atau larutan garam akan terperangkap.

Membran ini terbuat dari poliamida yang sangat tipis, kekurangannya dapat terkontaminasi dengan bakteri. Sehingga air harus diolah terlebih dahulu sebelum dikonsumsi.

Komponen Desalinasi Air Laut Teknologi Reverse Osmosis

Komponen teknologi reverse osmosis untuk desalinasi dapat Anda lihat seperti pada gambar di bawah ini. Komponen reverse osmosis saling terhubung untuk mendukung cara kerja alat desalinasi untuk mengubah air laut menjadi air tawar.

Komponen Reverse Osmosis pada Desalinasi Air Laut

 Tube Sheet (Pengikat Tabung)

 Memiliki fungsi untuk mengikat membran reverse osmosis.

Feed (Masukan)

Celah untuk input air laut.

Kesimpulan

Jadi kesimpulannya, untuk mengubah air laut menjadi air tawar memerlukan alat desalinasi. Alat desalinasi ini terdiri dari Teknologi Distilasi, Teknologi Elektrodialisis dan Teknologi Reverse Osmosis. 

Ketiga teknologi tersebut memiliki cara kerja yang berbeda-beda.

Kelebihan dan Kekurangan

Desalinasi air laut yang menggunakan teknologi reverse osmosis akan lebih hemat biaya untuk air laut dengan salinitas rendah (air payau).

Sedangkan desalinasi air laut menggunakan teknologi distilasi lebih optimal untuk air laut dengan salinitas tinggi.

Kemudian untuk teknologi elektrodialisis, memiliki tingkat optimasi yang sama baik untuk salinitas rendah maupun salinitas tinggi.

Perbandingan Penerapan Teknologi Desalinasi

Teknologi Distilasi ini cukup sederhana, bahkan kita sebagai orang awam dapat merancangnya. Sebagian besar, teknologi distilasi ini diterapkan pada industri pupuk atau kimia dengan sumber energi boiler.

Industri dapat memanfaatkan uap bekas pembakaran untuk menguapkan air laut menggunakan teknologi distilasi sehingga mendapatkan uap air tawar untuk kebutuhan operasional maupun pendinginan.

Sedangkan reverse osmosis umumnya digunakan di Pembangkit Listrik Tenaga Uap karena memiliki surplus energi listrik. Energi listrik tersebut digunakan untuk mengoperasikan pompa.

Referensi

Alimah, S., Dewita, E., Susanti, H., & Aryanto, T. (2023). ASPEK TEKNOLOGI PENENTUAN DESALINASI YANG DI KOPLING DENGAN REAKTOR DAYA EKSPERIMENTAL. Majalah Ilmiah Pengkajian Industri; Journal of Industrial Research and Innovation, 13(2), 141–148. https://doi.org/10.29122/mipi.v13i2.3227

Ayyam, V., Palanivel, S., & Chandrakasan, S. (2019). Water Resources and the Changing Needs BT  - Coastal Ecosystems of the Tropics - Adaptive Management (V. Ayyam, S. Palanivel, & S. Chandrakasan (eds.); pp. 153–173). Springer Singapore. https://doi.org/10.1007/978-981-13-8926-9_8

Donchyts, G., Baart, F., Winsemius, H., Gorelick, N., Kwadijk, J., & van de Giesen, N. (2016). Earth’s surface water change over the past 30 years. Nature Climate Change, 6(9), 810–813. https://doi.org/10.1038/nclimate3111

Membrane and Desalination Technologies. 2011. https://doi.org/10.1007/978-1-59745-278-6

Tentang Penulis

Ardhy Yuliawan Norma Sakti

Ardhy merupakan founder dari platform Cara Kerja Teknologi. Ardhy menempuh pendidikan S1 Teknik Industri di Universitas Sebelas Maret (UNS) Indonesia dan pendidikan S2 bidang Engineering Technology di SIIT, Thammasat University Thailand. Ardhy memiliki pengalaman kerja selama 4 tahun sebagai staf Insinyur di Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT)  hingga bulan September tahun 2021. Kemudian pada tahun yang sama, Ardhy dipindah tugaskan ke Badan Riset dan Inovasi Nasional (BRIN) hingga sekarang.

Protofolio Penulis: Google Scholar | ORCID | SINTA | Scopus