Bleach plant menyerap ~50% asupan air dan menghasilkan ~80% efluen pabrik. Bukti terbaru menunjukkan kombinasi counter‑current washing, reuse efluen terolah, dan konversi ECF/TCF dapat memangkas air segar 40–50%—bahkan 70% dalam kasus tertentu—seraya menurunkan AOX hingga mendekati nol.
Bleach plant adalah “konsumen raksasa” air di pabrik pulp—biasanya sekitar 50% dari total asupan air pabrik dan menghasilkan ~80% efluen (bioresources.cnr.ncsu.edu). Sejak era 1980‑an, pemakaian air spesifik turun dari kira‑kira 50 m³ per ton menjadi ~25 m³/odt (odt: oven‑dry tonne/ton kering oven) hari ini (bioresources.cnr.ncsu.edu). Namun, lini bleaching kraft tipikal masih membutuhkan 10–16 m³/ton untuk washing dan umpan antar‑tahap; Santos dkk. mencatat ~16 m³/ton, dengan ~6 m³/ton di antara tahap (bioresources.cnr.ncsu.edu).
Implikasinya sederhana: setiap meter kubik yang dihemat di bleach plant memangkas pengambilan air segar dan volume efluen sekitar ~50% dari jumlah itu di tingkat pabrik. Di kawasan dengan kekeringan dan aturan pembuangan yang makin ketat (termasuk Indonesia), tekanannya jelas. Strategi di bawah ini—dengan angka hasil yang terukur—mendorong penghematan air sekaligus memungkinkan reuse internal.
Angka dasar konsumsi dan batas kualitas
Riset melaporkan target kecerahan 90–92% ISO (ISO brightness: standar kecerahan pulp) tetap tercapai pada penghematan air agresif, tetapi kualitas air reuse harus mengendalikan COD (chemical oxygen demand), AOX (adsorbable organic halides), dan TDS (total dissolved solids). Analisis jaringan air berbasis pinch/water‑cascade dan Water‑Source‑Diagram (WSD) umumnya mematok penghematan air segar 40–70% pada bleach section (link.springer.com; researchgate.net).
Counter‑current washing dan penurunan wash‑factor
Counter‑current (cascade) washers—air cucian mengalir berlawanan arah pulp, filtrat tahap akhir mencuci tahap awal—secara dramatis menekan kebutuhan air segar. Studi ECF menunjukkan urutan faktor cuci 9, 6, 3, dan 0 m³/ton; pemakaian ~3 m³/ton masih menghasilkan 92% ISO brightness, sedangkan zero washing gagal mencapai target (scielo.br). Praktiknya, multi‑stage countercurrent dapat memotong air cuci segar sekitar 60–70% dengan kehilangan mutu pulp yang minim, dan metode jump‑stage (filtrat “melompat” satu washer) banyak dikutip “contributes significantly to the reduction of fresh water consumption” (bioresources.cnr.ncsu.edu).
Rekonfigurasi washer dan pengurangan tahap
Beberapa pabrik menyatukan atau mengeliminasi washer antar‑tahap untuk mengecilkan sirkuit. Sebuah pabrik kraft merombak urutan D₀/E₁/D₁/E₂/D₂ dengan menggabungkan D₀ dan E₁ (melewati cuci intermediate). Hasilnya, alir efluen bleach plant dan konsumsi air turun; emisi AOX merosot dari 1,2 menjadi 0,42 kg/t (~65% penurunan) dengan kecerahan tetap 90% ISO (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov). Lebih sedikit washer berarti konsistensi pulp keluar lebih tinggi, kontaminan lebih terkonsentrasi, dan volume efluen akhir lebih kecil. Catatan: studi Brasil yang sama menyebut <3 m³/ton “commercially unviable” akibat carry‑over berlebih, tetapi 3 m³/ton masih dapat diterima (scielo.br).
Loop tertutup dan reuse parsial internal
Pabrik modern sering mengoperasikan washer bleaching tanpa air segar sama sekali, memanfaatkan aliran proses internal. Tangki washer lazim diberi “white water”—kondensat dari sistem vakum pengering pulp—menggantikan air utilitas; kondensat evaporator dan filtrat bak terolah juga dipakai ulang ketika kualitas memadai. Sillanpää (2005): “many mills do not use fresh water in the pulp bleaching washers, but white water from the pulp dryer and black liquor evaporation condensates” (bioresources.cnr.ncsu.edu). Efeknya, pulp “dicuci” berulang di hilir dan akhirnya diencerkan dengan air paling bersih di akhir.
Dalam implementasi reuse internal, unit pemolesan kualitas (polishing) sering dibahas di level engineering; kategori sistem membran dan filtrasi yang relevan tersedia secara komersial, termasuk ultrafiltration sebagai pretreatment dan paket RO/NF/UF (membrane systems) untuk pemakaian air industri. Integrasi peralatan dilakukan mengikuti batas kualitas COD/AOX/TDS yang telah ditetapkan di pabrik.
Resirkulasi efluen terolah dan integrasi jaringan air
Menutup loop atau mendaur ulang efluen terolah dapat menghemat lebih jauh. Studi pinch/water‑cascade di bleach plant industri menunjukkan air segar dapat dipangkas 40–70%. Shukla dkk. (2012) mempelajari bleach section di pabrik kraft India dengan tiga washer (hypo, chloro, alkali). Dengan reuse dan kaskade filtrat di bawah kendala (batas COD, AOX, TDS), penghematan air segar sebesar 41,8% dan pengurangan efluen 70,7% dapat dicapai (link.springer.com). Tindak lanjut dengan Water‑Source‑Diagram (WSD) mengonfirmasi angka serupa: penarikan air bleach awal 8.628 m³/hari dipangkas ~41% menjadi ~5.000 m³/hari, dengan efluen turun ~70% (researchgate.net).
Secara praktis, pabrik mempilotkan resirkulasi di laboratorium dengan berbagai air cuci. Santos dkk. (2020) menjalankan ECF dengan (a) deionized water, (b) white water internal, atau (c) efluen bleaching terolah beban organik rendah/tinggi sebagai air cuci. Target 90% ISO brightness tercapai baik dengan air bersih maupun efluen, meski konsumsi ClO₂ naik dari 8,1 kg/odt (air segar) menjadi 13,8–16,3 kg/odt (dengan efluen) (bioresources.cnr.ncsu.edu). Penting: kualitas pulp tidak berubah secara statistik dan filtrat resirkulasi tidak membebani instalasi air limbah (bioresources.cnr.ncsu.edu).
Secara umum, skema reuse terintegrasi (resirkulasi pulp/filtrat, pinch analysis, rekonfigurasi washer) dapat memotong air segar bleach plant ~40–50% atau lebih di pabrik matang (researchgate.net; link.springer.com). Huber dkk. (2014) melaporkan reuse seperti ini “may allow a reduction of more than 50% of mill consumption” (bioresources.cnr.ncsu.edu). Catatan biaya: Santos dkk. menemukan kebutuhan ClO₂ hampir dua kali lipat ketika memakai efluen high‑COD sebagai air cuci (bioresources.cnr.ncsu.edu). Dalam sirkuit tertutup, purge bleed sesekali diperlukan untuk mengendalikan anorganik (Na, Cl), tetapi debitnya jauh di bawah volume awal.
Pengendalian padatan tersuspensi dan minyak kerap menjadi langkah hulu dalam jaringan reuse; pabrik biasanya mempertimbangkan unit klarifikasi sebelum polishing. Paket komersial seperti clarifier dan flotasi bertekanan DAF banyak dipakai di instalasi air limbah pabrik untuk menjaga konsentrasi padatan sebelum integrasi balik ke bleach plant.
Dosis kimia, kualitas pulp, dan eksekusi
Kenaikan ClO₂ saat reuse efluen menuntut kontrol dosis yang presisi di tahap ECF. Di tingkat peralatan, pabrik menggunakan pompa dosis untuk menjaga set‑point proses; solusi industri tersedia, misalnya dosing pump untuk injeksi kimia yang akurat. Studi kasus mengindikasikan bahwa kompromi biaya kimia sering sepadan karena biaya pengambilan air dan beban pengolahan efluen ikut turun.
ECF/TCF bleaching dan dampak lingkungan
Peralihan kimia bleaching memperbesar manfaat air melalui kualitas efluen yang lebih baik. Elemental Chlorine‑Free (ECF) menggunakan chlorine dioxide/ClO₂ menggantikan Cl₂; Totally Chlorine‑Free (TCF) tidak memakai senyawa klor sama sekali (mengandalkan O₂, H₂O₂, ozon, dan oksidasi berbasis oksigen lain). Keunggulan utamanya adalah eliminasi organohalida: proses berbasis klor menghasilkan AOX yang toksik. ECF menekan AOX ke level “insignificant”, dan TCF praktis menghasilkan AOX nol (researchgate.net).
Contoh: Kumar dkk. (2020) melaporkan urutan konvensional (D₀/C ED sequence) menghasilkan ~2,6 kg AOX/ton, sementara ECF teroptimasi (mis. D E P D) menjaga AOX <1 kg/t (di bawah batas regulasi yang ketat) (researchgate.net). Urutan ECF ini juga menurunkan pemakaian kaustik (NaOH) ~30% dan menghemat hingga 45% bahan kimia klorin tertentu (pada O–D–E–D), memperbaiki ekonomi (researchgate.net). Studi lain menyebut konversi tahap awal ke oksidasi dan peroksida (menghapus satu cuci intermediate) bukan hanya menekan AOX, tetapi juga “enables reduction of the total flow rate of effluent…and the total consumption of water” (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov).
Secara ekonomi, model techno‑economic untuk pabrik eucalyptus menunjukkan beralih dari ECF (dengan ClO₂) ke TCF (O₂, peroksida, ozon) hanya mengubah biaya operasi secara marginal: sekitar ~$465/adt untuk ECF vs ~$468/adt untuk TCF, dengan IRR hampir identik (16,5% vs 16,4%) (researchgate.net). Rute TCF mereduksi biaya bahan kimia (tanpa chlorate atau methanol) dengan kompensasi listrik (ozonasi), sehingga tercapai paritas finansial.
Konteks regulasi dan adopsi pasar
Dorongan perubahan datang dari regulasi dan target keberlanjutan global. Di UE dan Amerika Utara, elemental chlorine praktis dibatasi ketat dalam bleaching selama dekade, mendorong adopsi ECF/TCF; negara‑negara Scanner melaporkan ≳95% pabrik kraft menggunakan urutan ECF (pmarketresearch.com). Di negara tanpa batas AOX ketat sekalipun, ECF/TCF membantu memenuhi tujuan air bersih dan kriteria ecolabel konsumen. Pemimpin pulp Indonesia (APP, APRIL Taiwan Group, dll.) juga menonjolkan ECF bleaching dan reuse air dalam laporan keberlanjutan.
Praktisnya, menanggalkan Cl₂ secara drastis mengurangi beban toksik dalam air limbah, mempermudah reuse dan menekan biaya pengolahan. Dikombinasikan counter‑current washing, lini ECF/TCF bisa mendekati bleach mill “nearly closed”—memakai <10 m³/ton air segar (bahkan mendekati nol) dengan efluen AOX sangat rendah.
Ringkasan hasil dan contoh implementasi
Implementasi counter‑current multi‑stage washers, reuse whitewater/filtrat, dan resirkulasi efluen terolah umumnya memangkas air segar bleach plant 40–50% atau lebih (researchgate.net; scielo.br). Konversi ECF/TCF pada gilirannya secara efektif meniadakan organoklorin, dan studi techno‑economic menunjukkan hal ini dapat dicapai dengan biaya tambahan minimal (researchgate.net; researchgate.net). Shukla dkk. memperlihatkan ~41% penurunan penarikan air dan ~70% pengurangan efluen di bleach section (researchgate.net), sementara Kirk dkk. memangkas AOX 65% dan konsumsi air hanya dengan menghilangkan satu washer (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov). Metode jump‑stage yang kontra‑arus itu sendiri “contributes significantly to the reduction of fresh water consumption” (bioresources.cnr.ncsu.edu).
Untuk menjaga konsistensi kualitas reuse tingkat tinggi, beberapa pabrik mengadopsi pemolesan membran. Kategori peralatan yang lazim di fasilitas industri meliputi paket nano‑filtration (NF) dan reverse osmosis dalam portofolio membrane systems. Integrasi dilakukan setelah audit pinch/WSD agar sesuai batas COD/AOX/TDS yang ditetapkan studi (link.springer.com; researchgate.net).
Sumber dan catatan referensi
Sources: Peer‑reviewed studies and industry reports document these outcomes with data. For instance, Santos et al. 2020 reports specific water inputs and chemical demands under reuse scenarios (bioresources.cnr.ncsu.edu) (bioresources.cnr.ncsu.edu), Kirk et al. 2001 demonstrates AOX/flow cuts from washer changes (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov), and Shukla et al. 2012 (Clean Techn. & Envir. Policy) details a 41–70% water/effluent reduction using pinch analysis (researchgate.net) (link.springer.com). Similarly, Kumar et al. 2020 (Rasayan J. Chem.) quantifies AOX drops from ECF bleaching (researchgate.net), and De Assis et al. 2017 (TAPPI J.) gives the cost parity of ECF vs. TCF sequences (researchgate.net). All cited evidence comes from reputable sources.
References: Santos et al. (BioRes. 15(4):8944‑8964, 2020) (bioresources.cnr.ncsu.edu) (bioresources.cnr.ncsu.edu); Zeranth on bleaching (Rev. Arvore, author, year) (scielo.br); Calixto et al. (ChemEngTrans 39:1255‑1260, 2014) (researchgate.net); Kumar et al. (RJC 13(2):1262‑1270, 2020) (researchgate.net); Kirk et al. (Environ. Sci. Technol. 35(21):4390‑4393, 2001) (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov); De Assis et al. (TAPPI J. 16(10):583‑594, 2017) (researchgate.net); Sillanpää (J. Pulp Pap. Sci. 31(1):9‑14, 2005) (bioresources.cnr.ncsu.edu); (Additional sources as cited in text).
