Kesimpulan Klasifikasi Sistem Desalinasi

58

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan penelitian dan analisa simulasi yang telah dilakukan dan dilaporkan pada bab-bab sebelumnya, maka kesimpulan dari hasil penelitian ini yaitu: 1. Dari hasil simulasi yang telah dilakukan dengan menggunakan Ansys, bahwa pada evaporator terjadi perubahan fasa selama pemanasan berlangsung, hal ini dapat dilihat pada gambar 4.3 dan 4.4 dimana warna merah pada bagian bawah merupakan fasa cair, sedangkan warna biru pada bagian atas merupakan fasa gas uap. 2. Dari hasil simulasi dengan menggunakan Ansys untuk penyebaran temperatur dalam evaporator, dapat disimpulkan bahwa temperatur minimum dalam evaporator adalah sekitar 322 K 49 o C, sedangkan temperatur maksimum terdapat pada elemen pemanas dalam evaporator yakni sebesar 372 K 99 o C dengan temperatur rata-rata dalam evaporator sebesar 325 K 52 o C. 3. Dari hasil simulasi dengan menggunakan Ansys untuk laju aliran penguapan yang terjadi sebagai akibat pemanasan air laut dalam evaporator, bahwa laju penguapan yang didapat adalah sebesar 3,51986086x10 -5 kgs. 4. Dari hasil perbandingan hasil simulasi dengan perangkat lunak Ansys 15.0 dan hasil pengujian selama 6 hari, didapat ralat tertinggi pada titik 111, titik 112 dan titik 120 adalah sebesar 11,39 , 16,84 dan 11,37, serta ralat terendah pada titik 111, titik 112 dan titik 120 adalah sebesar 4,30 , 12,78 dan 5,59 . Ralat ini terjadi karena pengaruh lingkungan dan tebal dinding pada evaporator. 5. Pada hasil simulasi dengan menggunakan Ansys dapat memperhitungkan jumlah laju aliran massa penguapan serta membandingkannya dengan hasil eksperimen dan hasil analisa teoritis yang memiliki ralat 15,35 dan 4,65. Hal ini terjadi karena pengaruh adanya pemanasan air laut yang 59 meningkatkan tekanan dari tekanan vakum mula-mula pada evaporator yang mendorong air didalam kondensor keluar lebih banyak.

5.2 Saran

Adapun saran dari penulis adalah sebagai berikut : 1. Untuk mendapatkan hasil analisa yang lebih akurat, ukuran meshing dapat diperkecil dan diperhalus. 2. Agar pada penelitian selanjutnya menggunakan UDF pada ansys fluent. 3. Agar pada saat akan melakukkan analisa simulasi CFD pastikan komputer atau laptop memiliki spesifikasi yang tinggi dan dalam keadaan baik. 4. Dalam pembuatan evaporator dan kondensor harus dilakukan secara teliti dan bertahap serta selalu melakukan pengetesan vakum terlebih dahulu agar dapat menjamin kevakuman sewaktu pemasangan alat. 5. Perancangan heater dan posisi heater harus direncanakan dengan sebaik- baiknya terlebih dahulu untuk mempertimbangkan besarnya tegangan dan arus yang akan digunakan serta posisi heater untuk mencegah kemungkinan kebocoran yang dapat terjadi sebagai akibat dari penginstalasian heater ke dalam evaporator. 6. Pemakaian kabel untuk menghantarkan arus listrik diharuskan memakai kabel dengan ketebalan diatas 3 mm untuk menghindari terbakarnya kabel karena panas dari arus listrik. 7. Pada saat penelitian, permukaan luar evaporator harus diisolasi mencegah adanya kehilangan panas dari evaporator ke lingkungan dan pengaruh panas lingkungan akibat perubahan cuaca. 6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1.Teori Dasar Desalinasi Desalinasi pada prinsipnya merupakan cara untuk mendapatkan air bersih melalui proses penyulingan air kotor. Secara umum terdapat berbagai cara yang sering digunakan untuk mendapatkan air bersih yaitu : perebusan, penyaringan, desalinasi dan lain-lainnya. Cara perebusan dilakukan hanya untuk mematikan kuman dan bakteri-bakteri yang merugikan, namun kotoran yang berupa padatan- padatan kecil tidak bisa terpisah dengan air. Penyaringan digunakan hanya untuk menyaring kotoran-kotoran yang berupa padatan kecil, namun kuman dan bakteri yang merugikan tidak bisa terpisah dari air. Cara desalinasi merupakan cara yang efektif digunakan untuk menghasilkan air bersih yang bebas dari kuman, bakteri, dan kotoran yang berupa padatan kecil, Proses desalinasi secara umum biasanya yang diambil hanyalah air kondensatnya, sedangkan konsentrat garam dibuang dan ini dapat berakibat buruk bagi kehidupan air laut Ketut dkk, 2011. Prinsip kerja desalinasi secara umum sebenarnya sangat sederhana. Air laut dipanaskan hingga menguap, dan kemudian uap yang dihasilkan dikondensasikan kembali dan ditampung di sebuah wadah. Air kondensat tersebut adalah air bersih. Sedangkan air laut yang tidak mendidih selama pemanasan adalah konsentrat garam. Proses desalinasi yang akan penulis bahas pada penelitian ini adalah desalinasi sistem vakum dengan modifikasi suplai panas menggunakan elemen pemanas berdaya rendah. Konsep dari sistem ini adalah memanfaatkan ruang vakum yang dibentuk secara alami untuk dapat mengevaporasikan sejumlah air laut pada tekanan rendah sehingga dapat berevaporasi dengan suplai energi panas yang lebih sedikit dibanding dengan teknik konvensional. Suplai energi panas yang sedikit dapat diambil dari kolektor surya plat datar dan atau panas yang dibuang. Namun pada penelitian ini digunakan elemen pemanas daya rendah agar suplai panas dalam evaporator konstan. Keunikan dari sistem ini adalah cara gaya gravitasi dan tekanan atmosfer digunakan dalam pembentukan kondisi vakum. Pembentukan sistem vakum bertujuan untuk menurunkan tekanan ruang evaporator agar pemanasan dapat 7 berlangsung dengan suplai panas yang rendah. Tekanan atmosfer akan sama dengan tekanan hidrostatis yang dibentuk dengan pipa air yang tingginya sekitar 10 meter. Jadi, jika ketinggian pipa lebih dari 10 meter dan ditutup dari bagian atas dengan air, dan air dibiarkan jatuh kebawah akibat gravitasi, air akan jatuh pada ketinggian sekitar 10 meter, dan membentuk ruang vakum diatasnya. Komponen-komponen yang terdapat pada desalinasi sistem vakum natural adalah evaporator, kondensor, dan alat penukar kalor berupa Tube-in-Tube. Evaporator berfungsi sebagai ruang pemanasan air laut dengan suplai panas berasal dari pemanas listrik berdaya rendah untuk menjaga kestabilan suplai panas. Kondensor berfungsi untuk mengumpulkan uap yang dihasilkan oleh pemanasan air laut di evaporator untuk dikondensasikan kembali sehingga air kondensat dapat ditampung dan didapat air bersih sebagai produk sistem. Sedangkan tube in tube heat exchanger berfungsi sebagai heat recovery pemulih panas, dimana air laut yang tidak mendidih akibat pemanasan di ruang evaporator akan jatuh melalui pipa luar dari tube in tube untuk memanaskan pipa dalam yang sedang dialiri air laut dari tangki pengumpan. Alasan penggunaan system desalinasi vakum natural dalam penelitian ini adalah karena penggunaan daya listriknya yang rendah, cocok untuk pemakaian skala besar terutama di pesisir pantai, dan keunikan dari sistemnya yang tidak membutuhkan pompa vakum untuk menyuplai air laut ke evaporator yang tingginya 10 m. Gambar 2.1 menunjukkan desalinasi sistem vakum. Adapun kelebihan dan kelemahan dari system desalinasi vakum natural adalah sebagai berikut : Kelebihan menggunakan Desalinasi Vakum Natural : 1. Tidak membutuhkan pompa vakum untuk menyuplai air laut. 2. Biaya konstruksi yang terjangkau. 3. Pemanasan menggunakan suplai panas rendah karena system dalam kondisi vakum. Kelemahan menggunakan Desalinasi Vakum natural : 1. Konstruksi cukup sulit karena proses instalasi berhubungan dengan ketinggian. 2. Hanya cocok untuk pengguanaan skala besar untuk luas alas evaporator yang besar. 8 3. Pemilihan bahan konstruksi sangat mempengaruhi lifetime system. 10,34 m C o n d e n s e r Evaporator Saline Water Tank Saline Water Brine Condensate Heater Gambar 2.1. Desalinasi Sistem Vakum Natural.

2.2. Klasifikasi Sistem Desalinasi

2.2.1 Solar Still

Solar still terdiri dari bak yang dicat hitam yang diisi oleh air laut hingga pada kedalaman tertentu dan ditutup oleh kaca yang dimiringkan sebagai tempat masuknya radiasi surya sekaligus peristiwa kondensasi. Radiasi surya memasuki bak melalui kaca untuk memanaskan sisi bak yang dicat hitam yang mengakibatkan pemanasan air laut hingga terjadi evaporasi, karena perbedaan tekanan parsial dan perbedaan temperatur, uap air terkondensasi sepanjang kaca penutup yang dimiringkan dan ditampung oleh penampung yang berada tepat dibawah kemiringan kaca Qiblawey dkk, 2008. Gambar 2.2 menunjukkan sistem solar still sederhana. Kelebihan menggunakan Solar Still : 1. Konstruksi yang sederhana. 2. Kondensasi tidak memerlukan kondensor, proses kondensasi terjadi pada kaca. 3. \Mudah dalam perawatannya. Kelemahan menggunakan Solar Still : 1. Laju produksi air bersih per hari rendah. 9 2. Sebagian uap air yang terkondensasi pada kaca dapat langsung jatuh kembali dan bercampur dengan air laut yang belum berevaporasi. 3. Proses evaporasi lambat karena air laut dipanaskan pada tekanan atmosfer. Gambar 2.2. Solar Still Sederhana.

2.2.2 Solar Desalinasi Humidifikasi-Dehumidifikasi

Ide utama dibalik proses solar humidification-dehumidification adalah uap saturasi dapat membawa udara dengan kapasitas yang semakin banyak dengan meningkatnya temperatur. Air laut akan melalui pemanasan awal sebelum disemprotkan ke dalam evaporator. Pemanasan terjadi pada dua fluida, yakni air laut dan angin. Pemanasan pada angin bertujuan untuk disirkulasikan ke dalam ruang evaporator - kondensor. Sesuai dengan ide utama sistem ini, udara panas membawa uap dari pemanasan air laut ke ruang kondensor yang berada tepat di sebelah ruang evaporator untuk dikondensasikan. Air laut yang tidak berevaporasi akan langsung jatuh ke tempat penampungan konsentrat garam Parekh dkk, 2004. Gambar 2.4 menunjukkan sistem desalinasi surya humidifikasi – dehumidifikasi. Kelebihan sistem desalinasi humidifikasi-dehumidifikasi : 1. Efektif dalam memproduksi air bersih. 2. Sangat cocok dioperasikan untuk kapasitas rendah. 3. Konsentrat garam yang masih mengandung air dapat diproses ulang. Kelemahan sistem desalinasi humidifikasi – dehumidifikasi : 1. Konstruksi yang kompleks. Sea Water Tank Basin Brine Tank Fresh Water Tank Solar Radiation Glass SUN 10 2. Air laut yang tidak berevaporasi dibiarkan jatuh bebas ke tempat penampungan dapat menimbulkan percikan air sehingga memungkinkan terkontaminasi konsentrat garam ke air bersih jika isolasi tidak baik. 3. Meskipun menggunakan energi surya sebagai sumber pemanas, sistem masih menggunakan energi listrik untuk mensirkulasikan udara dan air laut. Gambar 2.3. Sistem Desalinasi Surya Humidifikasi – Dehumidifikasi.

2.2.3 Solar Chimney

Solar Chimney mengkonversikan energi termal surya ke energi kinetik yang akan dikonversikan menjadi energi listrik dengan menggunakan turbo- generator. Komponen-komponen utama dalam solar chimney adalah diameter kolektor surya yang besar, turbin, generator dan cerobong chimney yang tinggi. Penggunaan kolektor terutama kaca atau lembaran plastik yang berperan sebagai rumah kaca akan menjebak panas dan menyebabkan pemanasan pada ruang dibawah kolektor sehingga terjadi perbedaan temperatur antara udara lingkungan dan udara di dalam sistem yang menyebabkan udara panas mengalir melalui Hot Air Evaporator Air in Solar Air Heater Blower Hot Air Inlet Brine Out Brine Storage Tank Solar Water Heater Preheated Sea Water Hot Sea Water Distillate Tank Brine Recycle Pump Dehumidified Air Outlet Saline Water Tank Sea Water In Condenser 11 cerobong. Energi kinetik dari udara yang mengalir menyebabkan turbin yang dipasang dibawah cerobong berotasi dan menghasilkan daya Sangi, 2012. Kelebihan sistem desalinasi solar chimney : 1. Laju produksi air bersih yang tinggi. 2. Dapat menghasilkan daya selain air bersih. 3. Biaya produksi air bersih yang lebih rendah. Kelemahan sistem desalinasi solar chimney : 1. Konstruksi sistem kompleks. 2. Biaya turbin dan kolektor surya yang mahal karena dibutuhkan kolektor yang sangat besar. 3. Perawatan sistem sangat sulit dan mahal. Gambar 2.4. Instalasi Sistem Desalinasi Solar Chimney pada Air Laut.

2.2.4 Solar Multi Stage Flash Desalination

Dalam sistem desalinasi Multi-Stage Flash, air laut pengumpan dipanaskan diatas temperatur saturasi dalam pemanas konsentrat garam dan mengalami perubahan fasa secara cepat dalam bak tekanan rendah yang dipertahankan dengan menggunakan pompa vakum. Konsentrat garam yang dibuang keluar dari tingkat sebelumnya diperbolehkan untuk berubah fasa pada tingkat berikutnya dan uap dibentuk di setiap tingkat dikondensasikan dengan Condensate Tank Condensate Pump Condenser Air In Sea Water Air In Sea Water Transparent Plastic or Glass Cover SUN Chimney Humid Hot Air Wind Turbine Solar Radiation Solar Radiation 12 menggunakan kondensor dimana air laut masuk telah dipanaskan terlebih dahulu Manjarrez dkk, 1979. Kelebihan solar multi stage flash desalination : 1. Laju produksi air bersih yang sangat tinggi. 2. Pemanasan yang cepat sehingga tidak memakan banyak energi panas dari kolektor surya. 3. Adanya tangki penyimpan kalor yang dapat menyuplai energi panas selama 24 jam. Kelemahan solar multi stage flash desalination : 1. Konstruksi sistem yang kompleks. 2. Tangki penyimpan kalor Thermal Energy Storage dan pompa vakum mahal. 3. Perawatan sulit dan mahal. Gambar 2.5. Sistem Desalinasi Solar Multi Stage Flash.

2.2.5 Solar Multi Effect Distillation

Unit Multi-Effect Distillation MED terdiri dari bak-bak dimana secara umum disebut efek yang dipertahankan pada tekanan rendah dengan pompa vakum. Panas yang dibutuhkan untuk mengevaporasi air laut pada efek pertama disuplai dari kumpulan kolektor surya atau dengan pembakaran bahan bakar fosil dan uap yang dibentuk digunakan untuk memanaskan air laut pengumpan pada efek selanjutnya. Sehingga, panas laten yang diproduksi uap air pada efek Brine Saline Water Tank Saline Water Destilate Tank Pump Condenser Preheated Feed Water Solar Field Thermal Energy Storage Heat Transfer Field Thermic Fluid Boiler Vacum Pump 13 sebelumnya dapat digunakan seluruhnya di efek selanjutnya pada MED Mezher dkk, 2011. Kelebihan solar multi effect distillation : 1. Proses pemanasan dilakukan secara bertingkat, sehingga tidak ada konsentrat garam yang terkandung dalam air bersih. 2. Sistem dapat diperbanyak dengan menambah efek. 3. Laju produksi air bersih tinggi. Kelemahan solar multi effect distillation : 1. Proses pemvakuman menggunakan pompa vakum dimana pada pasaran pompa vakum sangat mahal. 2. Masih menggunakan energi listrik pada sistem. 3. Konstruksi sistem mahal dan kompleks. Gambar 2.6. Solar Multi Effect Distillation.

2.2.6 Desalinasi Kompresi Uap

Dalam Desalinasi Kompresi Uap, air laut pengumpan dipanaskan oleh sumber panas eksternal dan berubah fasa menjadi uap, sehingga uap yang diproduksi akan dikompres menggunakan Mechanical Vapor Compressor MVC atau Thermo Vapor Compressor TVC untuk meningkatkan tekanan kondensasi dan temperatur uap dan uap terkompresi digunakan untuk memanaskan air pengumpan pada tingkat yang sama maupun tingkat yang lain Helal dkk, 2006. Kelebihan sistem desalinasi kompresi uap : To Vacuum To Vacuum To Vacuum Preheated Feed Water Saline Water Tank Destillste Tank Destillate Pump Condenser Brine Solar Cell Hot Thermic Fluid 14 1. Pemanasan menggunakan pemanas air listrik sehingga perawatannya lebih mudah. 2. Konstruksi sistem yang sederhana. 3. Air bersih tidak akan terkontaminasi dengan air laut di kondensor. Kelemahan sistem desalinasi kompresi uap : 1. Komponen sistem yakni pompa dan kompresor mahal. 2. Masih menggunakan enegi listrik yang tidak sedikit. 3. Tidak cocok dalam memproduksi air bersih untuk skala kecil. Gambar 2.7. Sistem Desalinasi Kompresi Uap Mekanik.

2.2.7 Freeze Desalination

Desalinasi beku adalah teknik di mana air laut dibiarkan untuk didinginkan di bawah titik beku, sehingga kristal es dari air bersih yang terbentuk di permukaan. Ketiga jenis desalinasi beku adalah desalinasi beku kontak lansung, desalinasi beku kontak tidak langsung dan desalinasi beku operasi vakum Rane dkk, 2011. Dalam proses desalinasi beku kontak langsung cairan refrigeran biasanya n-butana dicampur langsung dengan air laut pengumpan dalam pembeku sehingga panas dari air laut akan diserap oleh refrigeran menghasilkan pembentukan kristal es yang kemudian dipisahkan dan dimurnikan untuk mendapatkan air bersih dalam bentuk kristal es. Proses desalinasi beku seperti ini membutuhkan rasio tekanan rendah, untuk mencapai rasio tekanan ini dengan Condenser Destillate Tank Saline Water Tank Pump Brine Tank Brine Out Compressor External power Source Electic Heater Hot Saline Water Heated Vapor Vapor 15 kompresor konvensional tidak ekonomis, sehingga dewasa ini mengarah pada pengembangan refrigeran kompresor hidrolik. Kompresor pendingin hidrolik tidak menggunakan minyak pelumas karena dapat mengkontaminasi kristal es. Ukuran dari alat pencairan dan pembersihan dapat diperkecil dengan memperkecil jumlah dalam air sehingga biaya dan ukuran sistem dapat diperkecil dan dapat digunakan untuk tujuan irigasi di daerah yang mengalami kelangkaan air bersih Rice dkk, 1997. Dalam desalinasi beku kontak tak langsung, pendingin dan air laut yang tidak dicampur satu sama lain, mereka dipisahkan dalam bentuk kristal oleh permukaan perpindahan panas dan es yang terbentuk dalam sistem ini kemudian dikerok dari permukaan perpindahan panas Rane dkk, 2011. Dalam sistem desalinasi beku vakum, air laut umpan didinginkan di bawah three point dengan mengurangi tekanan untuk menghasilkan masing-masing es dan uap. Es yang terbentuk dikumpulkan dan uap yang dihasilkan dikompresi dan kondensasi di ruang beku. Metode ini membutuhkan kompresor ukuran besar karena volume spesifik uap air yang tinggi dan dikenal dengan vacuum vapors compression freeze desalination. Kelebihan Freeze Desalination : 1. Efisiensi sistem desalinasi sangat tinggi. 2. Konstruksi mudah. 3. Laju Produksi air bersih tinggi. Kelemahan Freeze Desalination : 1. Sistem masih menggunakan energi listrik. 2. Perawatan sistem sulit. 3. Membutuhkan kompresor yang besar sehingga biaya konstruksi sistem mahal. 16 Gambar 2.8. Desalinasi Beku menggunakan Auto Reversed Vapor Compression Heat Pump.

2.2.8 Desalinasi Adsorpsi

Sistem utama desalinasi adsorpsi terdiri dari evaporator, dudukan adsorpsi silica atau zirconia dan kondensor. Dudukan adsorpsi disuplai dengan air panas atau pendingin sesuai kebutuhan. Air laut yang menguap di evaporator diserap oleh dudukan dengan dipertahankan pada suhu rendah oleh sirkulasi air pendingin. Uap air terperangkap di dudukan dipulihkan oleh sirkulasi air panas, uap air terjebak di dalam dudukan dipulihkan oleh sirkulasi air panas, uap air yang telah dipulihkan dikondensasikan dalam kondensor dan hasil kondensasi berkualitas tinggi karena distilasi ganda. Untuk sistem dua dudukan, adsorpsi berlangsung di satu dudukan dan Desorpsi berlangsung di dudukan lain secara bersamaan Wu dkk, 2010. Fresh Water Brine Water Waste Washing Water Line Brine Fresh Water B A Evaporator or Condenser Evaporator or Condenser Solar PV or Thermal Powered Compressor Unit Solenoid Controlled Valve Reversing Unit Throttling Valve Sea Water Tank Saline Water 17 Kelebihan sistem desalinasi adsorpsi : 1. Laju produksi air bersih yang tinggi. 2. Air bersih yang dihasilkan berkualitas tinggi karena melalui distilasi ganda. 3. Air bersih tidak mungkin terkontaminasi oleh konsentrat garam. Kelemahan sistem desalinasi adsorpsi : 1. Konstruksi yang kompleks dan mahal karena memerlukan distilasi ganda. 2. Perawatan sistem sulit. 3. Masih menggunakan energi listrik pompa untuk mensirkulasikan air dingin dan air panas. Gambar 2.9. Sistem Desalinasi Adsorpsi.

2.2.9 Desalinasi Osmosis Terbalik Tenaga Surya

Dalam desalinasi RO Reverse Osmosis tenaga surya, energi mekanik yang dihasilkan oleh aliran fluida organik secara langsung digunakan untuk menjalankan unit RO dan pompa tekanan tinggi. Unit desalinasi RO surya thermal adalah teknologi yang lebih menjanjikan, setiap perkembangan teknologi RO Brine Tank Ambient Temperatur Water Saline Water V1 V2 Warm Water Out Warm Water Out Cold water In Hot water In Adsorption Process Desorption Process BED 1 BED 2 V3 V4 Chilled Water Warm Water Desalinated Water Destillate Tank Condenser Pump Chilled Water Evaporator 18 akan berguna untuk mengembangkan teknologi RO berdasarkan sistem panas matahari. Menggabungkan unit RO dengan siklus Rankine tenaga surya dapat memotong emisi CO 2 dan mengakibatkan penghematan lingkungan dengan selisih sedikit tambahan biaya modal Salcedo dkk, 2012. Kelebihan Desalinasi Osmosis Terbalik Tenaga Surya Termal : 1. Adanya tangki penyimpan kalor yang dapat menyimpan energi termal selama 24 jam. 2. Proses pemanasan sangat cepat karena dibantu oleh boiler. 3. Adanya kolektor surya dalam jumlah banyak dapat menyuplai baik energi termal mauun energi listrik yang dibutuhkan sistem. Kelemahan Desalinasi Osmosis Terbalik Tenaga Surya Termal : 1. Sistem membutuhkan daya listrik yang besar karena adanya boiler dan dua pompa bertekanan tinggi. 2. Perawatan sistem yang sulit. 3. Konstruksi kompleks dan mahal. Gambar 2.10. Unit Desalinasi Reverse Osmosis Bertenaga Siklus Rankine Organik Surya.

2.2.10 Elektrodialisis Tenaga Surya ED

Elektrodialisis ED adalah proses penghilangan garam dari air laut dan unit ED terdiri dari sejumlah besar ruangan diisi dengan air laut dan dipisahkan Saline Water Tank Saline Water Condenser Solar Organic Rankine Cycle Organic Fluid Turbine High Pressure Pump RO Module Fresh Water Brine Brine Tank Fresh Water Tank Heat Transfer Fluid Thermal Energy Storage Boiler Solar Field Thermic Fluid 19 oleh membran pertukaran kation dan anion. Ketika polaritas DC diterapkan melalui katoda dan anoda, ion negatif melewati membran pertukaran anion dan ion positif melewati membran pertukaran kation dan ion-ion ini akan terakumulasi dalam ruangan khusus dan dibuang sebagai konsentrat garam. Pembalikan polaritas biasanya diikuti setiap 20 menit untuk mencegah pengendapan garam di membran Charcosset dkk, 2009. Kelebihan Elektrodialisis : 1. Tidak adanya penggunaan kalor untuk pemanasan air laut, kolektor surya disini digunakan untuk membangkitkan arus listrik DC. 2. Tidak ada kemungkinan kontaminasi konsentrat garam ke air bersih karena melalui banyak membran. 3. Laju produksi air bersih tinggi. Kelemahan Elektrodialisis : 1. Membran sangat mahal. 2. Membutuhkan energi listrik yang besar untuk disuplai pada pompa dan unti elektrodialisis. 3. Perawatan sistem sulit dan mahal. Gambar 2.11. Prinsip Kerja Unit Elektrodialisis. Saline Water Tank Pump Fresh Water Tank Brine Tank Saline Water Anode Cathode CEM AEM CEM AEM CEM AEM - Cation Exchange Membrane - Anion Exchange Membrane 20

2.2.11 Distilasi Membran Tenaga Surya MD

Distilasi membran adalah proses pemisahan yang mana hanya uap yang diperbolehkan untuk melewati poros membran hidrofobik. Pemisahan ini dapat terjadi karena perbedaan tekanan uap antara permukaan membran. Ada empat jenis proses distilasi membran yaitu membran distilasi celah udara, sweeping gas distillation , membran distilasi kontak langsung dan membran distilasi vakum. Di semua proses ini larutan panas umpan berkontak langsung dengan permukaan membran Qtaishat dkk, 2012. Penjelasan tentang keempat jenis proses distilasi membran dapat dilihat pada diagram berikut. Gambar 2.12. Tipe Proses Distilasi Membran. Destilasi Membran Kontak Langsung  larutan umpan panas dan permeat dingin akan berada dalam kontak langsung dengan membrane  kondensasi uap terjadi dalam modul membran  panas hilang secara konduksi Destilasi Membran Celah Udara  Kehadiran celah udara antara membran dan permukaan kondensat  kondensasi uap terjadi di dalam sel membran setelah melintasi celah  Pengurangan panas hilang secara konduksi  adanya udara meningkatkan resistensi perpindahan massa Destilasi Membran gas Menyapu  gas menyapu digunakan untuk menyapu uap di sisi membran permeat  kondensasi terjadi di luar modul membrane  Pengurangan panas hilang secara konduksi  perpindahan massa ditingkatkan Destilasi Membran Vakum  vakum dibuat dalam sisi membran permeat  kondensasi terjadi di luar modul membran  kehilangan panas oleh konduksi diabaikan Proses Destilasi Membran 21 Gambar 2.13. Unit distilasi membran bertenaga surya.

2.2.12 Forward Osmosis FO

Forward Osmosis adalah sebuah proses di mana molekul air dari air laut bergerak melalui membran semi permeabel terhadap larutan seimbang yang mana umumnya pada konsentrasi yang lebih tinggi daripada larutan umpan. Utamanya FO menggunakan gradien tekanan osmotik dan bukan gradien tekanan hidrolik Cath dkk, 2006. Kelebihan Forward Osmosis : 1. Konstruksi sederhana. 2. Perawatan mudah yaitu cukup dengan mengganti membran semi permeabel. 3. Laju produksi air bersih yang tinggi. Kelemahan Forward Osmosis : 1. Membran semi permeabel yang mahal. 2. Kontaminasi konsentrat garam ke air bersih bergantung pada efektivitas membran semi permeabel. 3. Usia membran semi permeabel singkat. Saline Water Tank Pump Distillate Brine Membrane Condensate Solar Collector Field Hot Saline Water 22 Gambar 2.14. Unit Forward Osmosis.

2.2.13 Forward Osmosis FO

Dalam sistem desalinasi, uap air bersih dapat diproduksi dari air laut pada tekanan operasi yang rendah jika vakum telah disediakan oleh pompa vakum, akan tetapi hal ini akan mengkonsumsi lebih banyak daya. Konsumsi energi listrik dapat dikurangi atau ditiadakan dengan memvakumkan ruangan secara alami, artinya dengan menggunakan gaya gravitasi yang diikuti oleh jatuhnya air dibawah gravitasi sehingga membentuk vakum pada ketinggian 10,34 meter. Gambar 2.15. Sistem Desalinasi Vakum Natural Tenaga Surya. Sea Water Tank Fresh Water Tank Fresh Water Solar Radiation Draw Solution Brine Tank Semi Permeable Membrane Sea Water Condensate Brine Saline Water Saline Water Tank Solar Heating System Evaporator C o n d e n s e r 10 m 23

2.3 Pemodelan Matematik Sistem