Selasa, 16 Maret 2010

TEKNOLOGI PEMURNIAN AIR


Teknologi Pemurnian Air



Air adalah sumber kehidupan, air juga sangat diperlukan dalam aspek sosial ekonomi dan untuk keberlangsungan ekosistem yang menyehatkan. seiring dengan meningkatnya populasi manusia dan pembangunannya, mengakibatkan peningkatan penggunaan air tanah dan air permukaan untuk keperluan domestik, perkoataan, industri dan pertanian.Baca selengkapnya tentang pemurnian air !!!

Air adalah sumber kehidupan, air juga sangat diperlukan dalam aspek sosial ekonomi dan untuk keberlangsungan ekosistem yang menyehatkan. seiring dengan meningkatnya populasi manusia dan pembangunannya, mengakibatkan peningkatan penggunaan air tanah dan air permukaan untuk keperluan domestik, perkoataan, industri dan pertanian. Hal ini sekaligus meningkatkan tekanan terhadap kapasitas sumber daya air yang menjurus kepada persaingan dalam berbagai sektor penggunaan tersebut.
Masalah utama air yang dihadapi dewasa ini adanya berbagai macam kontaminan seperti logam berat, arsen, besi, mangan, bakteri, virus, dan lain-lain. berbagai macam metode dan teknologi dipakai untuk pemurnian air. Sistem UF-RO berbeda dengan sistem filterisasikonvensional. hal ini berdasarkan pada kemampuan pemisahan yang samasekali tidak memungkinkan berbagai kontaminan tadi untuk dapat tembus. Reverse osmosis, dikenal juga sebagai hyper filtration, digunakan untuk pemurnian air dari kotoran yang mempunyai berat molekul 150-250 dalton.

FLOKULASI
Air memang penting bagi kehidupan. Apalagi, kebutuhan air bersih. Namun, penyediaan air bersih akan sulit didapat di daerah-daerah yang dilanda bencana alam. Tapi kini, persoalan tersebut dapat diatasi. Baru-baru ini, peneliti asal Jepang menemukan zat pembersih yang bekerja dalam hitungan menit dan setelah disaring air siap untuk diminum. Uniknya, zat bernama asam poliglutami itu terkandung di dalam kacang kedelai.
Teknik penjernihan ini didasarkan penelitian terhadap Natto, sejenis makanan berbahan kedelai. Kandungan asam poliglutamat yang terkandung di dalamnya sangat baik untuk menyerap zat polutan dalam air. Begitu zat ini dimasukkan ke dalam air yang tercemar, dalam waktu sekejap seluruh zat polutan akan terserap dan diendapkan sehingga mudah dibersihkan.
Sejauh ini, asam poliglutami telah digunakan beberapa perusahaan untuk membersihkan limbah cair. Keuntungannya zat ini tak beracun karena terbuat dari bahan alami dan mampu bekerja cepat. Kendati begitu, masih cukup sulit untuk memproduksi asam poliglutami dalam jumlah banyak.

Tambahan Info:
PGA pertama kali dideteksi sebagai komponen kapsul sel dari Bacillus anthracis lebih dari 60 tahun yang lalu. Selanjutnya PGA ditemukan pada strain Gram-positif dari genus Bacillus, yaitu Bacillus licheniformis, Bacillus megaterium, Bacillus subtilis, dan Bacillus amyloliquefaciens. Pada awal abad ke-20, strain Bacillus yang dapat memproduksi PGA dalam jumlah yang besar telah diisolasi dari matriks pekat makanan tradisional Jepang yang berbahan dasar kedelai Itohiki-Natto dan makanan tradisional Korea chungkokjang. Bacillus subtilis (B. subtilis) mampu menghasilkan antara 20-50 g/L dari cairan kulturnya.

  
struktur moplekul PGA


PGA mempunyai berat molekul antara 0,1-1x106 g/mol dengan derajat polimerisasi 700-7000. Pada bentuk yang tak terionisasi, PGA mempunyai struktur helix tangan kanan yang distabilkan oleh ikatan hidrogen intramolekuler antara CO dan NH dari setiap 3 ikatan amida. PGA bersifat larut air dan sangat higroskopis, dapat mengakibatkan kepekatan pada larutan walaupun pada konsentrasi yang rendah. PGA diketahui mempunyai afinitas yang tinggi terhadap ion metal karena elektron-elektron sunyi yang dimilikinya.
Pada dasarnya, PGA digunakan sebagai Flokulan, dengan metode pembersihan air yang disebut flokulasi.

FLOKULASI
Usaha untuk mengurangi polutan yang terkandung dalam air dapat dilakukan dengan metode flokulasi. Flokulasi adalah proses lambat yang bergerak secara terus menerus selama partikel-partikel tersuspensi bercampur di dalam air, sehingga partikel akan menjadi lebih besar dan begerak menuju proses sedimentasi. Ide dasar dari flokulasi adalah untuk mengendapkan flok-flok dengan penambahan flokulan. Flokulasi merupakan suatu kombinasi pencampuran dan pengadukan atau agitasi yang menghasilkan agregasi yang akan mengendap setelah penambahan flokulan. Flokulasi adalah proses fisika yang mana air yang terpolusi diaduk untuk meningkatkan tumbukan interpartikel yang memacu pembentukan partikel-partikel besar sehingga dalam waktu 1-2 jam partikel-partikel tersebut akan mengendap.
Flokulasi menyebabkan peningkatan ukuran dan densitas dari partikel yang terkoagulasi, menghasilkan pengendapan partikel-partikel flok yang lebih cepat. Kecepatannya mungkin akan terakselerasi lebih lanjut dengan adanya penambahan flokulan. Flokulan merupakan senyawa yang digunakan untuk membentuk senyawa dari polutan yang mudah mengendap dan atau senyawa yang mempunyai ukuran yang lebih besar dengan suatu reaksi kimia. Flokulan yang biasanya digunakan dalam proses flokulasi adalah tawas (Al2(SO4)3, kapur (CaO), dan polyaluminium chloride (PAC). Flokulan juga dapat berupa polielektrolit seperti polisakarida dan asam poliamino yang dihasilkan atau dieksresikan oleh bakteri selama pertumbuhan bakteri tersebut.

Penggunaan tawas, kapur dan PAC sebagai flokulan mempunyai beberapa kelemahan, yaitu:

1.   Penggunaan tawas dan PAC mengakibatkan air menjadi asam karena pembentukan sulfat dalam air mencapai 550 mg/L yang dapat mengganggu kesehatan manusia apabila dikonsumsi. Asam juga dapat mengakibatkan korosi benda-benda dari logam.

2.   Pembentukan asam mengakibatkan kebutuhan penetral, yaitu NaOH, menjadi lebih banyak sehingga tidak ekonomis.

3.   Kapur dapat membuat air menjadi sadah karena adanya ion kalsium.


PGA sebagai Bioflokulan Logam Berat.
Mekanisme pengikatan ion-ion logam berat oleh PGA dapat melalui dua cara, yaitu:

1.    Pengikat secara kimia Logam berat di dalam air dengan cepat akan terlarut dengan membentuk ion-ion positif dan membentuk senyawa-senyawa dengan anion seperti karbonat, sulfat, dan sulfida. PGA merupakan senyawa yang dapat larut dalam air dengan membentuk anion. PGA mempunyai afinitas yang tinggi terhadap ion-ion logam, sehingga mampu menggantikan posisi anion atau ligan yang mengikat logam berat. Reaksi PGA dengan ion logam berat akan membentuk molekul yang besar yang mudah untuk diendapkan (flok). Proses pembentukan flok-flok yang kemudian diikuti dengan proses pengendapan dapat dipercepat dengan pengadukan.

2.    Pengikatan secara fisika PGA merupakan polielektrolit anionik. Suatu polielektrolit anionik mampu mengadsorpsi ion-ion logam berat di dalam air dan membentuk suatu jembatan. Jembatan terbentuk apabila dua atau lebih ion logam teradsorbsi sepanjang rantai polimer. Jembatan-jembatan tersebut akan terjalin pada saat proses flokulasi, yaitu saat pengadukan. Ukuran jembatan-jembatan yang terjalin ini akan terus bertambah sampai dengan mudah dapat dipindahkan.

MEMBERSIHKAN AIR DENGAN KATALIS


Tim peneliti dari Hitachi mengumumkan bahwa mereka berhasil menemukan teknologi baru dalam pengolahan air. Mereka telah berhasil mengembangkan teknologi katalis untuk menguraikan zat organik yang terkandung dalam air. Katalis yang digunakan adalah katalis yang aktif setelah dikenai sinar  ultraviolet. Dikatakan bahwa lebih dari 90 persen zat organik termasuk Dioksin bisa diuraikan dengan cara ini.

Kelebihan teknologi ini dibandingkan dengan teknologi yang ada selama ini adalah cukup menggunakan katalis tanpa menggunakan zat tambahan. Beaya proses ini jauh lebih murah dibandingkan dengan teknologi yang ada saat ini, misalnya dibandingkan dengan menggunakan membran. Di samping itu, proses penguraian zat organik dengan teknologi ini memerlukan waktu yang relatif singkat. 

Kelemahan dari teknologi ini adalah ambang konsentrasi polutan yang masih relatif kecil, dibawah 100 ppm. Sehingga, untuk air limbah yang memiliki tingkat konsentrasi zat organik sangat tinggi diperlukan proses pendahuluan untuk menurunkan kandungan zat organiknya.

Katalis adalah zat yang bisa mempercepat atau memacu terjadinya suatu reaksi. Dalam hal ini adalah reaksi penguraian zat organik. Untuk proses pengolahan air ini, katalis yang dipakai adalah Titan Oksida. Titan Oksida menjadi oksidator kuat setelah disinari sinar ultraviolet. Titan Oksida yang telah aktif tersebut akan mengoksidasi zat-zat organik ada.


Alat pembersih air yang dirancang oleh Hitachi memiliki bentuk yang sederhana.
Yaitu berupa reaktor berbentuk silinder dengan sumber sinar ultraviolet pada bagian tengahnya. Sedangkan katalis ditempelkan pada dinding dalam silinder dengan zat perekat. Air limbah cukup dilewatkan pada reaktor silinder tersebut dan zat organik yang terkandung di dalamnya akan diuraikan oleh katalis yang di dinding silinder.
Saat ini, Indonesia sedang menghadapi masalah serius tentang air bersih. Kelihatannya kita bisa menaruh harapan pada pengembangan teknologi ini.


AIR BERSIH DARI ENERGI MATAHARI.
pengelolahan untuk air bebas kuman

Percaya tidak ? dengan sinar matahari yang melimpah ruah ternyata kita bisa mendapatkan air bebas kuman dengan cara sederhana. Inilah cara yang dikembangkan oleh para peniliti Swiss yang diungkapkan oleh majalah New Scientist. Cara sederhana ini mempergunakan botol plastik minuman yang biasa kita dapati dan banyak dipergunakan di negara berkembang. Bagaimana caranya ? Tampung air dalam wadah, kemudian tunggu sebentar hingga zat-zat padat yang terkandung di dalam air
mengendap. Kemudian tuangkan air ke dalam botol plastik dan jemur di bawah sinar matahari. Pengaruh energi panas dan gelombang ultra violet akan membuat air menjadi bebas kuman (desinfikasi)
Menurut keterangan para peneliti ini, virus dan bakteri akan mati. Dalam pengamatan mereka, telah diamati bahwa bakteri E-colai 99,9 % dapat dimusnahkan jika suhu air naik melebihi 50Ž° C. Metode ini juga manjur digunakan untuk mengatasi bakteri Kolera. Pemanasan air sendiri memerlukan waktu hampir satu jam. Akan tetapi waktu pemanasan ini bisa dipercepat dengan cara membungkus separuh botol plastik itu dengan misalnya foil berwarna hitam.
Memstill
Planet kita 70% nya ditutupi oleh air. Tetapi  masalah kekurangan air minum masih tetap terjadi. Hal ini dapat terjadi karena hanya 2,5 % dari air di bumi ini tidaklah layak untuk diminum, sedangkan bagian terbesar dari air tersebut masih berbentuk es. Itulah sebabnya organisasi T.N.O (Netherlands Organization for Applied Scientific Research / Organisasi Belanda untuk Riset Ilmu Pengetahuan Terapan) mengembangkan sebuah teknologi untuk mengubah 97,5 % dari air  laut yang tak dapat digunakan menjadi air minum.
Metode yang sekarang dipakai untuk melakukan hal yang sama tidaklah begitu hemat biaya. Maka, T.N.O mengembangkan sebuah teknologi baru yang dinamakan Memstill. Teknologi ini hanya membutuhkan sedikit energi, tetapi dapat mengubah air yang terpolusi maupun air laut menjadi air minum yang paling jernih. Memstill adalah teknologi yang paling murah dan yang paling ramah lingkungan dibanding dengan teknologi yang lain. Teknologi ini menggunakan "sisa panas mesin", yakni sebuah sumber energi yang ada di semua negara industri.  Oleh karena itu, Memstill menjadi sangat menarik karena prosesnya digerakkan oleh perubahan kecil dalam suhu yang tidak mengkonsumsi banyak energi.  T.N.O telah melakukan beberapa percobaan kecil untuk menguji teknologi tersebut, dan semuanya sukses. Maka, mereka sekarang sedang sibuk dengan sebuah proyek yang lebih besar untuk Perusahaan Air Singapura. Mereka menyaring 1000 liter air laut per jam menjadi air minum yang sangat berkualitas tinggi.  Biaya pemurnian air pada skala besar seperti di Singapura dengan menggunakan energi gratis dari sisa panas industri adalah sekitar 30 sen euro per 1000 liter. Dan di Belanda, biayanya sekitar 10 sampai 20 sen euro untuk memurnikan 1000 liter air tanah dan sekitar 50 sampai 60 sen euro untuk memurnikan 1000 liter air permukaan.
Keuntungan lain dari penggunaan teknologi Memstill adalah bahwa teknologi ini tidak mengeluarkan gas rumah kaca. Oleh karena itu, teknologi ini menghemat 2 sen euro lagi per 1000 liter.
Dengan perkiraan bahwa populasi dunia dalam 20 tahun mendatang akan tumbuh sebesar 50% dan jumlah air minum pada saat yang sama akan berkurang, maka masa depan teknologi pengolahan air yang murah kelak akan sangat menjanjikan. Pada saat ini, ada sekitar 3 juta rumah tangga di AS yang menggunakan alat pengolahan air untuk memurnikan air dari bahan pembasmi kuman seperti klorin. Di Texas, California, dan Florida, perusahaan air mulai memurnikan air laut, tetapi dengan metode yang lebih mahal daripada metode yang disebutkan sebelumnya. Sekarang beberapa negara sedang mencari teknologi yang lebih murah untuk membuat air minum, dan masa depan bagi teknologi Memstill terlihat cerah.
PENYULINGAN
Distilasi atau penyulingan adalah suatu metode pemisahan bahan kimia berdasarkan perbedaan kecepatan atau kemudahan menguap (volatilitas) bahan. Dalam penyulingan, campuran zat dididihkan sehingga menguap, dan uap ini kemudian didinginkan kembali ke dalam bentuk cairan. Zat yang memiliki titik didih lebih rendah akan menguap lebih dulu.
Metode ini merupakan termasuk unit operasi kimia jenis perpindahan massa. Penerapan proses ini didasarkan pada teori bahwa pada suatu larutan, masing-masing komponen akan menguap pada titik didihnya. Model ideal distilasi didasarkan pada Hukum Raoult dan Hukum Dalton.
Percobaan pertama untuk memisahkan garam dan air laut adalah meniru cara alam, yaitu dengan menguapkan air laut kemudian mengembunkan uapnya kembali. Ketika air laut dipanaskan, hanya air yang menguap, garam-garam yang terlarut tetap tinggal dalam larutan (air laut). Dengan menggunakan alat suling bagian dalam wadah perebus air laut dilengkapi dengan pipa-pipa tegak untuk memperluas permukaan air yang dipanaskan. Dengan perluasan dapat diperoleh banyak uap dalam waktu relatif singkat.


PROSES DESALINASI OSMOSIS BALIK

Pada proses dengan membran, pemisahan air dari pengotornya didasarkan pada proses penyaringan dengan skala molekul. Di dalam proses desalinasi air laut dengan sistem osmosis balik, tidak memungkinkan untuk memisahkan seluruh garam dari air lautnya, karena akan membutuhkan tekanan yang sangat tinggi sekali. Pada prakteknya untuk menghasilkan air tawar, air asin atau air laut dipompa dengan tekanan tinggi ke dalam suatu modul membran osmosis balik yang mempunyai dua buah pipa keluaran, yakni pipa keluaran untuk air tawar yang dihasilkan dan pipa keluaran untuk air garam yang telah dipekatkan.














Di dalam membran Osmosa Balik tersebut terjadi proses penyaringan dengan ukuran molekul, yakni partikel yang molekulnya lebih besar dari pada molekul air, misalnya molekul garam dan lainnya, akan terpisah dan akan ikut ke dalam air buangan. Oleh karena itu air yang akan masuk ke dalam membran osmosa balik harus mempunyai persyaratan tertentu, misalnya kekeruhan harus nol, kadar besi harus < 0,1 mg/l, pH harus dikontrol agar tidak terjadi pengerakan kalsium karbonat dan lainnya.

Pengolahan air minum dengan sistem Osmosa Balik terdiri dari dua bagian, yakni unit pengolahan awal dan unit Osmosa Balik. Salah satu contoh diagram proses pengolahan air dengan sistem Osmosa Balik dapat dilihat seperti pada Gambar 1. Air laut, terutama yang dekat dengan pantai masih mengandung partikel padatan tersuspensi, mineral, plankton dan lainnya, maka air baku tersebut perlu dilakukan pengolahan awal sebelum diproses di dalam unit Osmosa Balik. Unit pengolahan pendahuluan tersebut terdiri dari beberapa peralatan utama yakni pompa air baku, tangki reaktor (kontaktor), saringan pasir, filter mangan zeolit, dan filter untuk penghilangan warna (color removal), dan filter cartridge ukuran 0,5 m. Sedangkan unit Osmosa Balik terdiri dari pompa tekanan tinggi dan membran Osmosa Balik, serta pompa dosing klorine dan sterilisator ultra violet (UV).
PROSES PENGOLAHAN

Air baku (air laut) dipompa ke tangki reaktor (kontaktor), sambil diinjeksi dengan larutan klorin atau Kalium Permanganat agar zat Besi atau Mangan yang larut dalam air baku dapat dioksidasi menjadi bentuk senyawa oksida Besi atau Mangan yang tak larut dalam air. Selain itu, pembubuhan Klorin atau Kalium Permanganat dapat berfungsi untuk membunuh mikroorganisme yang dapat menyebabkan biofouling (penyumbatan oleh bakteri) di dalam membran Osmosa Balik.

Dari tangki reaktor, air dialirkan ke saringan pasir cepat agar senyawa Besi atau Mangan yang telah teroksidasi dan juga padatan tersuspensi (SS) yang berupa partikel halus, plankton dan lainnya dapat disaring. Air yang keluar dari saringan pasir selanjutnya dialirkan ke filter Mangan Zeolit. Dengan
adanya filter Mangan Zeolit ini, zat Besi atau Mangan yang belum teOsmosa Balikksidasi di dalam tangki reaktor dapat dihilangkan sampai konsentrasi < 0,1 mg/l. Zat Besi dan Mangan ini harus dihilangkan terlebih dahulu karena zat-zat tesebut dapat menimbulkan kerak (scale) di dalam membran Osmosa Balik.

Dari filter Mangan Zeolit, air dialirkan ke filter penghilangan warna. Filter ini mempunyai fungsi untuk menghilangkan senyawa warna dalam air baku yang dapat mempercepat penyumbatan membran Osmosa Balik. Setelah melalui filter penghilangan warna, air dialirkan ke filter cartridge yang dapat menyaring partikel dengan ukuran 0,5 m. Setelah melalui filter cartridge, air dialirkan ke unit Osmosa Balik dengan menggunakan pompa tekanan tinggi sambil diinjeksi dengan zat anti kerak (antiskalant) dan zat anti biofouling. Air yang keluar dari modul membran Osmosa Balik yakni air tawar dan air buangan garam yang telah dipekatkan. Selanjutnya air tawarnya dipompa ke tangki penampung sambil dibubuhi dengan klorine dengan konsentarsi tertentu agar tidak terkontaminasi kembali oleh mikroba, sedangkan air garamnya dibuang lagi ke laut.


EVAPORATOR
Evaporator adalah sistem utama bagi pabrik untuk mengolah air laut menjadi air tawar. Demikian juga Ladang garam memproduksi garam melalui proses penguapan air laut. Sebaliknya, air bersih akan diproduksi, dengan menghilangkan garam dari air laut. Evaporator untuk mengolah air laut dirancangkan untuk mengumpulkan uap yang terjadi di dalam proses penguapan. Proses tersebut antara lain:
Penguapan dengan multi guna : Air laut akan direbuskan untuk penguapan. Uap itu akan terkumpul maka menjadi air tawar. Teknologi itu biasanya digunakan untuk pabrik pengolah air laut skala besar.
Cara tekanan peresapan (osmosis) dengan arah balik: Cara untuk mengurangi dan menghapus rasa asin air laut. Teknologi ini digunakan untuk pabrik pengolah air laut sekala menengah dan kecil.
Dari uraian diatas, sebaiknya hal ini dapat dijadikan pertimbangan pemerintah dalam pemecahan mengenai masalah intrusi air laut. Pemerintah hendaknya melakukan sosialisasi terhadap masyarakat tentang cara pemurnian air payau menjadi air tawar sehingga dapat dikonsumsi oleh masyarakat sebagai alternatif serta proses pemurnian diatas kita dapat juga menghasilkan nilai tambah produksi garam di Indonesia.

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar