Air RO Tanpa Mineral: Risiko, Dampak, dan Cara Menstabilkannya

Air hasil desalinasi, terutama dari RO (reverse osmosis), memang bersih—terlalu bersih. Kandungan Ca²⁺/Mg²⁺ dan alkalinitasnya sangat rendah serta cenderung asam, sehingga bersifat korosif terhadap jaringan pipa dan infrastruktur (www.intechopen.com) (www.sciencedirect.com).

Tanpa post‑treatment, air ini mudah melarutkan timbal, tembaga, besi, dan logam lain dari sistem distribusi (www.intechopen.com), memunculkan risiko kesehatan—kasus air agresif dikaitkan dengan peningkatan timbal dan tembaga di keran (www.intechopen.com). Bebannya pada utilitas sangat besar: studi AS memperkirakan sekitar US$300 miliar dalam 20 tahun untuk mengganti pipa yang rusak akibat korosi (www.intechopen.com).

Solusinya bukan sekadar “menaikkan pH”, melainkan memulihkan penyangga karbonat agar tercapai “keseimbangan kalko‑karbonat” dan melindungi konsumen, pipa, serta beton (www.intechopen.com) (www.sciencedirect.com). Pedoman WHO dan industri menekankan penambahan alkalinitas dan kekerasan (hardness) untuk mengendalikan korosi (www.intechopen.com) (www.sciencedirect.com).

Baca juga:

Mengatasi Biofouling SWRO dengan Diagnostik Dini dan CIP Tepat Waktu

Target kualitas dan indeks kejenuhan

Tujuan post‑treatment adalah air akhir dengan pH netral‑alkalin, hardness dan alkalinitas memadai, serta LSI (Langelier Saturation Index) mendekati nol. Di Indonesia, standar air minum mengatur pH 6,5–8,5 (it.scribd.com), sedangkan praktik global menargetkan ~7,0–8,5.

Alkalinitas (sebagai CaCO₃) perlu berada di kisaran puluhan mg/L untuk buffering. Kekerasan kalsium ditambahkan minimal ~40–80 mg/L sebagai CaCO₃ (setara Ca²⁺ ~20–35 mg/L) untuk mencegah korosi/kerak (www.sciencedirect.com) (www.lenntech.com). Air RO “lunak” lazimnya memiliki Ca+Mg <10 mg/L dan pH ≈6–7 (www.lenntech.com).

Magnesium tidak boleh diabaikan. Dokumen latar WHO menyoroti manfaat kesehatan Mg dan mengimplikasikan batasan ~10 mg/L minimum (www.intechopen.com). Studi epidemiologi terbaru mengaitkan Mg rendah (<~5 mg/L) dengan risiko kardiovaskular lebih tinggi (www.intechopen.com) (www.intechopen.com). Beberapa yurisdiksi kini mewajibkan Mg: Arab Saudi pada 2024 menetapkan ≥5 mg/L (www.intechopen.com) (link.springer.com). Di Indonesia, Permenkes 907/2002 membatasi hardness ≤500 mg/L CaCO₃ dan natrium ≤200 mg/L (umumnya batas maksimum, bukan minimum) (it.scribd.com).

• pH: ~7,0–8,5 (min 6,5, maks 8,5) – non‑korosif; Permenkes (it.scribd.com)
• Alkalinitas (sebagai CaCO₃): ~60–100 mg/L – buffering (WHO, AWWA)
• Hardness Ca (sebagai CaCO₃): ~40–80 mg/L (sering 60–100 mg/L) – kontrol korosi dan rasa
• Mg (sebagai Mg²⁺): ≥10 mg/L (sering 5–25 mg/L) – WHO menyarankan ≥10 mg/L (www.intechopen.com); spesifikasi Saudi 5 mg/L (link.springer.com)
• LSI: ~0 (±0,3) – non‑agresif, non‑scaling (ide-tech.com)

Kontaktor kalsit (limestone contactor)

Mekanisme: permeat RO diacidifikasi (CO₂ atau asam) lalu dialirkan melalui media batu kapur hancur (CaCO₃). Asam karbonat melarutkan CaCO₃ dan menghasilkan Ca²⁺ serta HCO₃⁻: CaCO₃(s) + CO₂(g) + H₂O → Ca²⁺ + 2HCO₃⁻ (Eq. (3)) (www.intechopen.com).

Kelebihan: limestone melimpah dan murah (~4% kerak bumi) (www.intechopen.com), aman ditangani, butuh 1 mol CO₂ per mol CaCO₃ (sementara lime butuh 2 mol CO₂) (www.intechopen.com) (www.intechopen.com). CaCO₃ murni 99%+ tersedia sehingga limbah insolubel minimal (www.intechopen.com).

Biaya operasional rendah: untuk menambah ~80 mg/L hardness sebagai CaCO₃ diperlukan ~65 mg/L limestone dan ~46 mg/L CO₂ (butuh ekstra CO₂ demi kinetika) (www.intechopen.com). Pada dosis ~81 mg/L chips (±€100/ton) biaya ~€0,008/m³; CO₂ (±€200/ton) 46 mg/L ~€0,009/m³; plus NaOH 2,5 mg/L (~€0,002/m³) untuk penyetelan pH. Total ≈€0,019/m³ (www.intechopen.com), jauh lebih murah ketimbang lime (~€0,031/m³) (www.intechopen.com).

Tantangan: kelarutan kalsit di air murni hanya ~13 mg/L, sehingga laju reaksi turun saat mendekati kejenuhan (www.intechopen.com). Praktiknya, feed diover‑acidifikasi (ekstra CO₂ atau asam sulfat) untuk mempercepat pelarutan (www.intechopen.com), menghasilkan efluen dengan CO₂ berlebih yang harus di‑strip atau dinetralkan—sering dengan dosis kecil NaOH (contoh 2,5 mg/L) untuk mencapai pH netral (www.intechopen.com) (www.intechopen.com). Media juga menghasilkan “fines” yang menaikkan kekeruhan dan perlu backwash; bed perlu diisi ulang berkala (kompaksi/variabilitas bisa mengayunkan output) (www.intechopen.com). Dibutuhkan kolom besar sehingga CAPEX/footprint bisa tinggi; namun untuk banyak instalasi, kesederhanaan dan konsumsi kimia yang rendah membuat opsi ini disukai (www.intechopen.com) (www.intechopen.com).

Lime saturator dan dosis alkali

Lime (Ca(OH)₂) dapat menghasilkan alkalinitas bikarbonat dengan dosis slurry Ca(OH)₂ plus CO₂, atau melalui saturator yang melarutkan Ca(OH)₂ dan kemudian dicampurkan ke efluen RO untuk membentuk Ca(HCO₃)₂: Ca(OH)₂ + 2CO₂ → Ca²⁺ + 2HCO₃⁻ (Eq. (2)) (www.intechopen.com).

Kelebihan: saturator mencapai konsentrasi kalsium sangat tinggi (kelarutan hingga ~1700 mg/L) sehingga peralatannya kompak (www.intechopen.com). Untuk target 80 mg/L sebagai CaCO₃, kebutuhan Ca(OH)₂ hanya 65 mg/L (www.intechopen.com).

Kekurangan: slurry mengandung ~5–15% insolubel (karbonat, silikat, dll.) yang harus diendapkan dan dibuang; flokulan dipakai, lumpur dikentalkan dan ditimbun (limbah ≈22 mg per liter air) (www.intechopen.com) (www.intechopen.com). Produksi lime intensif energi dan emisi (~0,785 kg CO₂/kg quicklime) (www.intechopen.com), serta butuh dua mol CO₂ per Ca(OH)₂—dua kali kebutuhan CO₂ dibanding calcite (www.intechopen.com). Biaya contoh untuk 80 mg/L: Ca(OH)₂ ~€0,016/m³, CO₂ ~€0,014/m³, pembuangan limbah ~€0,001/m³; total ~€0,031/m³ (www.intechopen.com). Ada kebutuhan perawatan slurry/clarifier yang cermat; penyerapan CO₂ ke saturator dapat memicu re‑presipitasi dan kekeruhan (www.intechopen.com). Sisi positifnya, lime biasanya langsung menghasilkan alkalinitas dan pH, sering tanpa tahap penyesuaian pH terpisah jika kontrol dosis presisi.

Caustic soda (NaOH) dapat diinjeksikan langsung ke permeat RO untuk menaikkan pH/alkalinitas (membentuk Na₂CO₃/NaHCO₃ in situ). Metode ini menghindari penanganan padatan, namun menambah Na⁺, sensitif terhadap overshoot pH, dan tidak menambah Ca²⁺. Studi pabrik di Maroko yang awalnya memakai NaOH saja mendapati air tetap korosif; beralih ke lime saturator menstabilkan LSI (www.researchgate.net). Meski demikian, dosis rendah NaOH (atau NaHCO₃) kerap dipakai sebagai “polish” akhir pasca‑calcite/lime untuk tepat sasaran pH ~7–8.

Injeksi garam Ca/Mg dan dolomit

Rute langsung lain adalah melarutkan garam: CaCl₂ plus sumber karbonat (Na₂CO₃/NaHCO₃), atau Ca(OH)₂ slurry. Kombinasi CaCl₂ dan NaHCO₃ bisa memicu presipitasi CaCO₃ in situ yang perlu difiltrasi; karena itu banyak pabrik modern tetap memilih CO₂ (membentuk asam karbonat) dipadukan limestone atau lime (www.intechopen.com).

Untuk Mg²⁺, opsi praktis adalah injeksi MgCl₂ atau MgSO₄ ke air produk—garam‑garam ini sangat larut sehingga mudah dibuat solusi pekat dan didosis akurat (www.intechopen.com). Namun biaya membuat praktik ini jarang dilakukan; bab Intech menyatakan “replenishment of magnesium salts is rarely performed,” meski WHO menyarankan ≥10 mg/L Mg dan beberapa negara menimbang aturan (www.intechopen.com) (www.intechopen.com) (www.intechopen.com).

Standar regional bergerak: Arab Saudi mengadopsi Mg minimum 5 mg/L pada 2024 (www.intechopen.com) (link.springer.com). Salah satu perbaikan praktis adalah mengganti limestone dengan dolomit (CaMg(CO₃)₂). Di dua pabrik KSA, substitusi chip dolomit pada kontaktor yang ada menaikkan Mg ≈2,4–2,9 mg/L—cukup untuk melampaui 5 mg/L—dengan biaya media setara limestone (link.springer.com).

Baca juga:

Yeast Brink Brewery: Cara Simpan Slurry Ragi Aman untuk Repitch

Kontrol pH dan alkalinitas

Setelah pelarutan mineral, pH sering perlu penalaan halus. Opsi umum:

• Dosis CO₂: menurunkan pH atau membentuk bikarbonat; bisa juga dipakai pra‑kontaktor untuk mengasamkan umpan (www.intechopen.com). Pabrik besar memanfaatkan generator CO₂ on‑site dari flue gas (ide-tech.com).
• Dosis asam (H₂SO₄/HCl): untuk melarutkan limestone penuh atau setel neraca karbonat; asam berlebih wajib dinetralkan dengan kontrol ketat (ide-tech.com) (www.intechopen.com).
• Caustic (NaOH) atau lime: koreksi keasaman residual via dosing skid berbasis sensor pH/alkalinitas; contoh, beberapa mg/L NaOH pasca‑calcite sudah cukup (www.intechopen.com).

Sering ditambahkan degasifier/aeration tank pasca‑limestone untuk men‑strip CO₂ berlebih dan menstabilkan pH tanpa bahan kimia. Target operasionalnya LSI ≈0: pH disetel agar dengan Ca dan alkalinitas yang ada, air tidak korosif maupun scaling. Praktiknya, ini bisa butuh uji‑coba iteratif untuk mengunci dosis.

Secara instrumentasi, kontrol dosis memakai metering pump ber‑inverter dengan feedback loop. Monitoring kualitas air (pH, konduktivitas, alkalinitas) dilakukan kontinu atau per jam; banyak standar—termasuk Indonesia—mensyaratkan uji pH/alkalinitas mingguan (it.scribd.com). Pada rantai produksi, desinfeksi klorin dilakukan di hilir; kehati‑hatian diperlukan agar tidak menambahkan klorin berlebih sebelum buffer alkalinitas terbentuk. Di lapangan, skid dengan dosing pump akurat dan paket ancillary treatment (degas tower, CO₂ skid) umum dipakai untuk stabilitas.

Perbandingan kinerja dan biaya

• Calcite vs. lime: biaya ~€0,019/m³ (calcite) vs ~€0,031/m³ (lime) untuk 80 mg/L remineralisasi (www.intechopen.com) (www.intechopen.com). Calcite praktis tanpa sludge (insolubel tetap di chips), sedangkan lime menghasilkan cake ~0,022 g/L (www.intechopen.com). Calcite butuh ruang/kolom tinggi dan oversight (rechipping/flush kekeruhan) (www.intechopen.com), sedangkan lime lebih kompak namun menuntut penanganan sludge. Di wilayah pesisir dengan lahan murah, calcite populer; di lokasi sempit (mis. Singapura), lime kerap dipilih meski OPEX lebih tinggi (www.intechopen.com).
• Salt dosing vs. reaktor mineral: injeksi kimia langsung lebih sederhana (tanpa manajemen media) tetapi menaikkan TDS dan perlu penyeimbangan. Contoh, CaCl₂ + NaHCO₃ membentuk padatan CaCO₃ sehingga diperlukan backwash. Kalkit/lime menyatukan kimia “in situ”. Apapun pilihannya, kestabilan alkalinitas akhir wajib untuk buffer permintaan klorin dan melindungi beton; WHO menekankan karbonat alkalinitas tinggi penting bagi kontrol korosi (www.intechopen.com).
• Penambahan magnesium: garam seperti MgCl₂ efektif menambah Mg jika sumber alami kurang, tetapi biaya dan tambahan klorida/sulfat membuatnya jarang dipakai (www.intechopen.com). Karena kekhawatiran kesehatan dan standar baru (www.intechopen.com) (link.springer.com), opsi cost‑effective seperti reaktor dolomit atau nanofiltrasi (NF) brine yang masih eksperimental ikut dieksplorasi (link.springer.com) (www.sciencedirect.com). Untuk integrasi NF, solusi nanofiltration relevan di jalur pemulihan ion divalen.

Integrasi dengan RO, kontrol, dan tren

Secara tata letak, remineralisasi berada di hilir lini SWRO industri maupun brackish‑water RO. Beberapa inovasi menggabungkan pelarutan CaCO₃ ultra‑halus di modul membran UF (membrane‑calcite reactor) untuk mempercepat kinetika (www.intechopen.com), membuat teknologi ultrafiltration juga relevan di tahap ini.

Beberapa pabrik memulihkan ion divalen dari brine melalui nanofiltrasi atau ion‑exchange dan mensirkulaskannya ke aliran produk (www.sciencedirect.com), sebuah pendekatan yang bisa memanfaatkan resin ion‑exchange untuk skema sirkulasi internal.

Dari sisi regulasi, WHO (2011) menyoroti manfaat Ca/Mg dan kebutuhan penambahan pada air demineral (www.intechopen.com), sementara adopsi standar Mg 5 mg/L di Saudi menjadi sinyal pengetatan (link.springer.com). Industri juga mencatat tren “on‑site chemical generation” untuk efisiensi—CO₂ dari flue gas, produksi NaOCl di tempat, dan lime saturator yang dipadukan dengan UF (ide-tech.com) (ide-tech.com). Untuk produksi NaOCl on‑site, sistem electrochlorination selaras dengan arah tersebut.

Data operasional contoh

• Kontaktor calcite: 65 mg/L CaCO₃ (murni 99%), 46 mg/L CO₂ (30% ekstra untuk kinetika), plus 2,5 mg/L NaOH; dengan harga CaCO₃ €100/t, CO₂ €200/t, NaOH €800/t menghasilkan ~€0,019/m³ (www.intechopen.com) (www.intechopen.com).
• Lime saturator: 65 mg/L Ca(OH)₂ (kemurnian 90%) + 70 mg/L CO₂ (dengan 10% pembuangan sludge), biaya ~€0,031/m³ (www.intechopen.com) (www.intechopen.com).

Angka‑angka ini menegaskan trade‑off: calcite memakai hampir setengah biaya kimia namun memerlukan setelan pH tambahan. Biaya post‑treatment berada pada ordo €0,02–0,03/m³—komponen kecil dari biaya desalinasi, tetapi terakumulasi besar pada produksi jutaan m³/hari global. Tren keberlanjutan seperti pajak karbon berpotensi makin memihak limestone karena jejak karbon lime lebih tinggi (www.intechopen.com).

Catatan tentang metode lain berbasis penyeimbangan ion

Literatur juga melaporkan pendekatan penyeimbangan Ca²⁺, Mg²⁺, SO₄²⁻ dan alkalinitas via ion‑exchange; salah satu studi menyebut biaya marginal rendah sekitar ~$0,004/m³ untuk menambah 12 mg/L Mg (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov). Ini sejalan dengan eksplorasi pemulihan ion dari brine (www.sciencedirect.com), yang teknologinya tersambung dengan lini membrane systems modern.

Kesimpulan

Eliminasi risiko korosi dan pemenuhan standar air minum mensyaratkan remineralisasi yang disengaja. Opsi utama: kontaktor mineral pasif (limestone/dolomit), saturator lime/alkali, dan injeksi garam langsung. Limestone murah dan sederhana namun bulky dan lambat (www.intechopen.com) (www.intechopen.com); lime kompak tetapi lebih mahal dan menghasilkan limbah (www.intechopen.com) (www.intechopen.com). Semua skema harus menambah alkalinitas dan kalsium, dan seringkali magnesium, untuk mencapai pH ~7–8 yang stabil. Sistem dosing (CO₂, NaOH, dll.) kemudian men‑fine tune LSI ke sekitar nol. Pemilihan proses dipandu target kualitas, keterbatasan lokasi (ruang, ketersediaan kimia), dan ekonomi. Tren kesehatan mendorong standar baru—contoh Saudi—ke arah ≥5–10 mg/L Mg (www.intechopen.com) (link.springer.com), yang bisa mengarahkan desain masa depan pada media dolomit atau Mg dari brine. Pada akhirnya, tujuannya sama: menghasilkan air minum stabil, non‑korosif yang memenuhi regulasi Indonesia (it.scribd.com) dan pedoman internasional (www.intechopen.com).

Baca juga:

Panduan CIP Fermenter: Hilangkan Ragi, Beerstone, dan Validasi

Referensi

• Nelson, N. & De Luca, A. (2021). Remineralization and Stabilization of Desalinated Water. IntechOpen: link link
• Lesimple, A., Ahmed, F. E., Hilal, N., dkk. (2020). Remineralization of desalinated water: Methods and environmental impact. Desalination 496, 114692: link link
• El Azhar, F., dkk. (2013). Performances of remineralization post for RO-desalted water. IJCS 11(4): link
• IDE Technologies (2024). Desalination Post Treatment: link link link
• Lenntech (2025). Seawater Desalination: Post-treatment Processes: link link
• Kemenkes RI (2002). Permenkes 907/2002: link link
• Birnhack, L. & Lahav, O. (2009). Balanced Ca²⁺, Mg²⁺, SO₄²⁻ and alkalinity. Water Research 43(9): link
• Lesimple, A. (2025). Dolomite for supplementation of desalinated drinking water in Saudi Arabia. Discover Water 5(21): link link
• WHO (2011). Guidelines for Drinking‑water Quality (4th ed.): link