Masalah-Masalah Terkait Air pada Cooling Tower

Tetesan air lembut yang terus-menerus bisa membuat batu berlubang. Apalagi aliran air yang terus menerus, maka sedikit demi sedikit juga akan menggerus semua yang dilewatinya. Contoh lebih dramatis dan spektakuler adalah Grand Canyon di Arizona, Amerika Serikat. Apalagi kalau air yang dialirkan tersebut air panas maka akan lebih cepat air tersebut menggerus atau melarutkan padatan yang dilewatinya (leaching), dibandingkan air dingin. Pada saat air panas kembali ke cooling tower, air tersebut sudah penuh dengan padatan tersuspensi. Cooling tower sebagai alat untuk membuang panas, mengalirkan air panas dari bagian atas menara dan udara dingin dari lingkungan yang berkontak dengan air hangat tersebut mengambil panasnya. Sebagai akibat kontak tersebut maka air akan lebih dingin dan udara akan menjadi lebih hangat.  

Air panas tersebut juga cenderung bersifat korosif dan membentuk endapan. Hal itulah mengapa bahan-bahan yang digunakan untuk membangun cooling tower harus bahan yang tahan lama dan mampu menahan perbedaan suhu yang besar. Jenis kayu dan plastik tertentu bisa digunakan untuk bahan konstruksi cooling tower tersebut. Apabila kualitas bahan rendah, maka konstruksi cooling tower hanya akan berumur pendek, dan bahkan membahayakan. Ketika air panas memasuki cooling tower yang bercampur dengan padatan tersuspensi, sejumlah air tersebut mengalami penguapan dan meninggalkan padatan tersuspensi tersebut. Cairan yang kaya akan padatan tersuspensi tersebut terkonsentrasi di dalam bak, bagian bawah cooling tower. Seiring waktu, konsentrasi padatan tersuspensi ini meningkat hingga mencapai tingkat yang harus dikendalikan yakni dengan cara dikeluarkan dari sistem atau blowdown.  

Udara luar yang berkontak dengan air dari cooling tower tersebut mengandung debu atau partikel-partikel kecil dan juga mikroorganisme seperti berbagai bakteri, spora jamur dan ganggang / algae. Debu atau partikel-partikel kecil tersebut akan tersuspensi dan terakumulasi / terkonsentrasi membentuk endapan berupa lumpur atau kerak. Dengan adanya sinar matahari mikroorganisme seperti bakteri dan algae tersebut berfotosintesa sehingga berkembangbiak dan semakin banyak. Bahkan bakteri patogen seperti legionella bisa menyebabkan penyakit legionnaires. Lumpur dan algae tersebut akan mengotori dan menyumbat pipa-pipa penukar panas (heat exchanger tubes)  serta mempercepat korosi pipa tersebut. 

Pada alat penukar panas (heat exhanger) tersebut jika ketebalan kerak (scale) 0,3 mm diperkirakan terjadi kehilangan panas / energy (heat / energy loss) 10% dan jika ketebalan kerak (scale) 0,6 mm diperkirakan terjadi kehilangan panas / energy (heat / energy loss) 23%.  Dan secara umum, pengotoran (fouling) menyebabkan kehilangan energi/panas tahunan sekitar 15%, sehingga memerlukan perawatan dan penggantian pipa setiap 3–5 tahun. Jika tidak ditangani dengan baik, kehilangan panas/energi akibat pengotoran (fouling) dapat mencapai hingga 70% setelah lima tahun. Jamur dan bakteri akan menyebabkan pembusukan / pelapukan kayu sehingga rapuh dan hancur. Demikian juga reaksi oksidasi pada permukaan logam, karena logam-logam tersebut melepas elektron atau menangkap oksigen, sehingga menyebabkan korosi pada logam tersebut. Korosi pada logam membuat logam menjadi semakin habis terkikis, rapuh dan hancur. 

Untuk menjaga kualitas air dari berbagai pengotor cooling tower yang volumenya hingga ribuan ton/jam dan beroperasi 24 jam per hari, tentu bukan sederhana. Hanya dengan menjaga kualitas air tersebut maka kinerja dan masa pakai cooling tower bisa sesuai target rancangannya. Penggunaan teknologi yang efektif, efisien dan ramah lingkungan adalah opsi terbaik. Teknologi AOP (Advanced Oxidation Process) adalah inovasi untuk berbagai problem tersebut. Pendekatan teknologi ini mengatasi berbagai masalah air pada cooling tower tersebut secara efektif, efisien dan ramah lingkungan, sebagai contoh di dalam sel alga, ion dari  AOP (Advanced Oxidation Process) menyerang gugus sulfida yang terkandung dalam asam amino sisa protein yang terlibat dalam fotosintesis. Akibatnya, fotosintesis terhambat, dan sel-sel tersebut larut atau hancur. Jika sel algae dan mikroba tetap ada, pertumbuhan kembali sel tersebut terhambat oleh ion AOP yang ada di dalam air, sehingga mencegah perkembangbiakan alga. Selama proses ini, bakteri juga mati atau menjadi tidak aktif. 

Contoh kedua yakni pada mekanisme pencegahan karat pipa. Besi (Fe) kehilangan elektron sesuai dengan reaksi oksidasi dan membentuk karat.Namun, ketika material AOP berpartisipasi dalam reaksi ini dan melepaskan elektron terlebih dahulu, besi dicegah melepaskan elektron, sehingga menekan pembentukan karat. Besi berkarat diubah menjadi karat hitam melalui reaksi AOP, membentuk lapisan (film) oksida padat yang mencegah korosi lebih lanjut dan melindungi pipa dan struktur.

Dan contoh ketiga yakni mekanisme pencegahan kerak (scale). Saat air melewati sistem AOP, ion kalsium (Ca) dan magnesium (Mg)—komponen penyebab kesadahan—dihilangkan melalui kristalisasi dalam fase cair, sehingga air menjadi lunak. Partikel kalsium karbonat yang dihasilkan tidak dapat menempel pada pipa. Dalam air sadah yang mengandung ion kalsium (Ca) dan magnesium (Mg), struktur kerak seperti jarum biasanya terbentuk dan menempel pada dinding pipa. Melalui treatment AOP, ion pembentuk kerak mengalami pertumbuhan partikel dalam fase cair, membentuk partikel bulat dengan ukuran mulai dari beberapa mikrometer hingga puluhan mikrometer. 

Menurut rumus Gibbs–Kelvin, energi bebas volumetriknya berkurang dan daya rekat hilang, sehingga mencegah menempel pada dinding pipa. Kerak (scale) akan terakumulasi di dasar bak (basin) dan dikeluarkan dengan mekanisme blowdown. Selain itu teknologi AOP ini juga akan menghilangkan kerak (scale) yang sudah terlajur menempel pada pipa (scale removal existing pipes) dan juga efek sterilisasi yang juga sangat penting bagi kualitas air cooling tower tersebut seperti menghindari pembusukan / pelapukan kayu dan membunuh bakteri patogen, kedua aspek ini insyaallah akan dijelaskan pada kesempatan lain. 

Untuk mengukur kinerja cooling tower berdasarkan masalah yang dihadapi dan solusi yang dilakukan sejumlah parameter digunakan. Parameter tersebut antara lain:   
• pH air
• Total padatan terlarut (TDS)
• Daftar periksa peralatan menara
• Filter dan saringan
• Suhu bola basah (wet bulb temperature) dan kelembaban (humidity)

Sedangkan terkait keselamatan (safety) pada cooling tower juga merupakan hal penting dan perlu diperhatikan. Sejumlah hal tersebut adalah : 
• Bahan tambahan kimia (jika menggunakannya dan belum dengan teknologi AOP)
• Peralatan berputar (rotating equipment)
• Bahaya air panas
• Bekerja di ketinggian
• Bekerja dengan aman di atas cooling tower.
• Kegagalan peralatan (equipment failures) 
• Korosi logam dan pembusukan/pelapukan kayu

Pemakaian cooling tower bisa dikatakan sebagai peralatan penting dan mendasar untuk operasional industri pada umumnya. Mulai dari pembangkit listrik baik yang masih menggunakan energi fossil, cofiring maupun pembangkit listrik biomasa hingga pembangkit listrik panas bumi/ geothermal, data center, industri kimia, industri biorefinery, industri petrokimia, industri besi dan baja, industri makanan, industri farmasi, industri tekstil, industri pulp and paper dan sebagainya. Terkait era dekarbonisasi dan keberlanjutan / sustainibility penggunaan energi terbarukan seperti biomasa termasuk wood pellet dan palm kernel shell/PKS sebagai bagian dari carbon neutral fuel atau carbon negative seperti carbon capture and storage (CCS) hingga biochar,  tentu saja teknologi yang ramah lingkungan apalagi mudah dalam operasional, biaya investasi terjangkau hingga repair-maintenance, akan menjadi pilihan bagi industri-industri tersebut, seperti teknologi AOP untuk pengkondisian air pada cooling tower sehingga memberikan penghematan yang signifikan.  

Pupuk Lepas Lambat Trend Baru di Industri Sawit

Kebutuhan pupuk sangat penting bagi pertumbuhan tanaman dan khususnya tanaman sawit. Pohon sawit bahkan tidak berbuah apabila tidak dipupuk. Dan pemupukan bagi perkebunan sawit merupakan komponen biaya tertinggi bagi operasional perkebunan sawit. Faktor lain untuk efisiensi pupuk jelas menjadi perhatian penting. Hal inilah mengapa inovasi dalam pemupukan sawit berkembang pesat. 

Terkait inovasi peningkatan efisiensi pemupukan di perkebunan sawit konsep pupuk lepas lambat (slow release fertilizer / SRF ) atau istilah lainnya pupuk lepas terkontrol (controlled release fertiliser / CRF) semakin mendapat perhatian. Dengan rekayasa tertentu sehingga kecepatan pelepasan nutrisi atau hara bisa dilakukan secara lambat atau terkontrol akan membuat efisiensi penggunaan nutrisi (NUE / nutrient use efficiency) bagi tanaman meningkat. Pupuk menjadi lebih ekonomis dan pencemaran lingkungan berkurang. Iklim tropis Indonesia dengan curah hujan tinggi maka pencucian / leaching terhadap pupuk juga tinggi.  

Sejumlah material sebagai SRF / CRF agent telah dikembangkan untuk mencapai tingkat pelepasan nutrisi / hara yang dikehendaki. Sejumlah material tersebut antara lain polimer, sulfur/belerang, senyawa kimia bahkan kompos. Karakteristik dari  SRF / CRF agent berbeda-beda terganting bahan dan jenis produknya. Selain faktor kinerja, harga dari material  SRF / CRF agent juga penting sebagai pertimbangan tersendiri. 

Biochar sebagai  renewable SRF / CRF agent dan juga sebagai solusi iklim. Biochar mampu bertahan ratusan tahun dalam tanah sebagai carbon sequestration. Selain bahan-bahan sintetis yang berasal dari sumber tidak terbarukan, biochar adalah alternatif  SRF / CRF agent yang berasal sumber terbarukan. Biomasa dari limbah-limbah pertanian, perkebunan dan kehutanan adalah sumber utama produksi biochar dengan proses pirolisis. Sejumlah SRF / CRF dengan slow release agent biochar juga sudah mulai diproduksi. Hal ini akan meningkatkan produksi biochar, yang selama ini masih belum populer. Dan akan menjadi solusi masalah limbah biomasa tersebut dan bernilai ekonomi.  

Seperti Ban Mobil, Die untuk Pelletiser juga Butuh Produk Berkualitas dan Handal

Produksi pellet dunia terus meningkat, baik itu pellet bahan bakar seperti wood pellet maupun pellet pakan seperti pellet pakan untuk unggas maupun ruminansia. Produksi wood pellet dunia pada tahun 2025 diperkirakan mencapai 50 – 54 juta ton. Dan proyeksi produksi wood pellet global pada tahun 2050 diperkirakan melonjak drastis hingga mencapai angka 170 juta hingga 250 juta ton per tahun atau sekitar 3-5 kali lipat saat ini. Lonjakan ini didorong oleh skenario Net Zero Emissions yang dicanangkan berbagai lembaga energi dunia. Sedangkan produksi pakan ternak (compound feed) dunia pada tahun 2025 diperkirakan mencapai sekitar 1,41 hingga 1,42 miliar metrik ton atau lebih dari 25 kali produksi wood pellet pada tahun yang sama. Dan proyeksi produksi pakan ternak (compound feed) dunia pada tahun 2050 diperkirakan akan menembus angka 1,8 miliar hingga 2 miliar ton. Kenaikan tersebut didorong oleh pertumbuhan populasi manusia yang diprediksi mencapai 9,7 miliar jiwa, yang otomatis meningkatkan permintaan protein hewani. Baik produksi pellet bahan bakar seperti wood pellet dan pellet pakan menggunakan alat utama yakni pelletiser dan ring die adalah komponen pentingnya yang membutuhkan penggantian secara berkala.  

Seperti ban mobil yang akan aus setelah mencapai jarak tertentu demikian juga dengan ring die pelletiser. Setelah produksi ribuan ton pellet maka ring die tersebut juga akan aus dan harus diganti. Sama dengan ban mobil dimana kondisi jalan akan mempengaruhi kecepatan keausan ban tersebut, demikian juga dengan ring die pelleriser dimana kondisi bahan baku akan mempengaruhi kecepatan ring die tersebut. Dan supaya ban maupun ring die tersebut bisa optimal masa pakai atau sesuai target rancangannya maka harus sesuai peruntukannya. Misalkan ban tipe highway terrain (HT) yang didesain khusus untuk aspal mulus,maka akan kurang optimal untuk medan di tanah atau kerikil ringan seperti jalanan pedesaan, apalagi digunakan untuk medan berlumpur. Demikian juga ring die yang dirancang untuk pellet pakan, maka akan kurang optimal bila digunakan bahan baku limbah pertanian apalagi biomasa kayu-kayuan. Lebih detail untuk membedakan pelletiser untuk pakan dan bahan bakar / energi silahkan baca disini. 

Tapak ban mobil memiliki ciri khas sesuai medan peruntukannya. Sebagai contoh ban khusus off-road dengan tapak kotak-kotak besar. Sangat tangguh di lumpur, tapi sangat bising dan tidak stabil jika dipakai di aspal. Demikian juga dengan rancangan die pelletiser. Karakteristik bahan baku sangat berpengaruh pada bentuk lubang tersebut. Untuk bahan baku kayu keras bisa berbeda dengan kayu lunak dan bisa berbeda juga dengan limbah pertanian apalagi pellet pakan. Bentuk lubang pada die pelletizer sangat menentukan kepadatan, dan kualitas akhir produk. Sebagai contoh profil lubang straight hole (lubang lurus), ini merupakan bentuk paling standar. Digunakan untuk material yang mudah dipadatkan dan tidak memerlukan tekanan ekstrem. Sedangkan profil lubang relieved bore (lubang bertingkat) yakni bagian luar lubang memiliki diameter lebih besar daripada bagian dalam (tempat kompresi). Tujuannya untuk mengurangi gesekan sehingga mesin tidak cepat panas dan umum digunakan untuk wood pellet. Sedangkan tapered hole (lubang kerucut / konis) yakni lubang yang mengecil ke arah luar. Tujuannya untuk memberikan tekanan kompresi yang sangat tinggi, cocok untuk bahan baku yang sulit merekat atau berserat kasar. 

Tidak seperti produsen ban, yang biasanya merupakan produsen terpisah atau berbeda dari produsen mobilnya, misalnya Mercedes Benz tidak produksi ban sendiri, tetapi pada ring die pelletiser hampir semua produsen mesin pelletiser pasti juga memproduksi ring die -nya. Dan ada sejumlah perusahaan yang mengkhususkan diri untuk spesialis produksi die tersebut tetapi tidak banyak. Seiring dengan semakin meningkatnya produksi pellet dunia baik pellet bahan bakar seperti wood pellet maupun pellet pakan, maka hal itu sebanding dengan kebutuhan ring die tersebut. Jika hanya mengandalkan ring die dari produsen mesin pelletiser aslinya maka bisa jadi akan butuh lama, sedangkan produsen pellet tersebut membutuhkannya sesegera mungkin. 

 

Hal ini sehingga membuat bisnis die dan spare part pelletiser memiliki ceruk pasar tersendiri.  Pabrik-pabrik mesin pelletiser selain tentu saja memproduksi ring die untuk mesin pelletiser-nya juga bisa melakukan kustomisasi atau produksi sesuai pesanan. Sebagai contoh produsen pelletiser Muench dari Jerman selain produksi ring die untuk mesinnya, juga bisa produksi ring die untuk mesin CPM, Andritz, Salmatec dan sebagainya. Kualitas material baja untuk ring die dan pengerjaannya akan menentukan kualitas ring die tersebut.   

Jika anda butuh ring die dan spare part berkualitas, silahkan kontak : eko.sbs@gmail.com