Pabrik amonia/urea boros air—namun justru punya peluang besar menghematnya. Dengan polishing yang tepat, air limbah terolah bisa jadi makeup cooling tower, bahkan masuk ke boiler.
Satu fakta yang sering luput: pabrik urea skala besar di Indonesia melaporkan pemakaian air ≈27,74×10^6 m³ per tahun untuk 2,17×10^6 ton urea—sekitar 12,8 m³ per ton (www.researchgate.net) (www.researchgate.net). Di sisi amonia, kebutuhan air ≈2,3 ton per ton amonia, dengan ~45% yang direcycle internal (ammoniaindustry.com).
Distribusinya berat ke proses—>40% untuk unit proses seperti scrubber dan kondensor (www.researchgate.net) (www.researchgate.net), sisanya untuk utilitas (cooling tower, boiler, cuci lantai). Cooling tower kerap mendominasi; satu studi non‑pupuk mencatat makeup 21 m³/hari (jurnal.polinema.ac.id). Sementara itu, aliran “fugitive” seperti cuci lantai dapat mengandung hingga ~1000 ppm NH₃ (www.slideshare.net), memperkaya peluang pemanfaatan kembali setelah diolah.
Lingkungan regulasi Indonesia ketat—industri wajib terhubung ke IPAL (WWTP) dan berizin buang (www.researchgate.net) (www.researchgate.net). Secara global, banyak kilang dan pembangkit beralih ke air daur ulang untuk cooling, menghemat 10–30% biaya air (www.watertechonline.com) (www.watertechonline.com).
Uap Lebih Rendah, Biaya Turun: Efisiensi Energi Regenerasi Solven CO₂
Target pemakaian ulang di kompleks amonia/urea
Makeup Cooling Tower. Ini porsi utilitas terbesar. Air proses yang telah diolah bisa menggantikan makeup segar—sistem cooling relatif toleran terhadap kualitas sedang, sepanjang padatan tersuspensi, minyak, dan biologis tersingkir (www.watertechonline.com). Satu studi Indonesia memakai UF+RO untuk recycle ke makeup cooling tower, mengurangi air PDAM ~5,46 m³/hari (jurnal.polinema.ac.id). Secara umum, penggunaan reclaimed water untuk evaporative cooling kerap memberi penghematan ~10–30% (www.watertechonline.com) (www.watertechonline.com).
Untuk pretreatment, multimedia filter berbasis pasir efektif; opsi industri meliputi unit dual media filtration. Pada tahap awal, pemisahan kasar memakai automatic screen membantu menahan debris.
Boiler Feed dan utilitas berkemurnian tinggi. Kondensat proses dari lisensi tertentu (mis. proses Stamicarbon) bisa mencapai <1 ppm NH₃ dan urea, lalu difiltrasi dan dijalankan melalui ion exchange untuk menghasilkan air demin sebagai makeup steam tekanan tinggi (www.bcinsight.crugroup.com). Praktiknya, setiap aliran reuse ke boiler harus dipoles ke mutu “demin” via filtrasi dan mixed‑bed ion exchange (www.bcinsight.crugroup.com). Sistem ion exchange dan unit mixed‑bed lazim untuk tahap ini.
Aplikasi lain. Air daur ulang bisa dipakai sebagai raw water scrubber, seal flush pompa vakum, loop pendingin kompresor, atau irigasi (non‑fabrication). Bahkan blowdown cooling tower dapat dimanfaatkan kembali onsite—termasuk keperluan seperti boiler feed atau lanskap—untuk menurunkan buangan total.
Desain reuse umumnya memisahkan dulu aliran “bersih” (air hujan, kondensat) sebelum mengolah effluent terkontaminasi. Banyak pabrik mengumpulkan cuci urea/amonia, kebocoran minor, dan kondensat di pit untuk kemudian didaur ulang—cuci lantai bisa setinggi ~1000 ppm NH₃ (www.slideshare.net) (www.slideshare.net). Dengan neraca massa yang disiplin, kaidah praktis industri menyebut ~30% air baku berakhir sebagai effluent (32% dilaporkan di satu kompleks amonia/urea) (ammoniaindustry.com); sisanya reuse internal atau hilang sebagai uap/evaporasi.
Persyaratan mutu untuk reuse
Makeup Cooling Tower. Sistem ini toleran terhadap kandungan ion sedang namun sensitif pada padatan tersuspensi dan biofouling. Praktik industri memberi batas orientatif: total hardness biasanya dijaga ≤600–1200 mg/L sebagai CaCO₃, klorida serendah mungkin (bergantung metalurgi), besi ≤2 mg/L, dan organik/BOD (biochemical oxygen demand) idealnya <50 mg/L (www.watertechonline.com). Menariknya, amonia moderat sering dapat diterima (hingga ~20–40 mg/L jika paduan tembaga absen dan permukaan bersih) (www.watertechonline.com). Sebaliknya, minyak/grease atau residu pelarut adalah “a problem – find a way to remove them” (www.watertechonline.com).
Boiler/Steam. Mutu jauh lebih ketat: air makeup harus nyaris bebas garam, dengan target konduktivitas <1 µS/cm. Itu berarti perlu demineralisasi (mixed‑bed IX atau EDI/electrodeionization) setelah partikel dihilangkan (www.bcinsight.crugroup.com). Unit EDI lazim dipakai untuk ultra‑pure water kontinyu tanpa regen kimia.
Standar buang/regulator. “Baku Mutu” Indonesia membatasi amonia, nitrat, dan parameter lain guna melindungi badan air. Reuse internal mengurangi debit aktual, memudahkan kepatuhan (www.researchgate.net) (www.researchgate.net).
Rangkaian polishing dan unit operasi
Penyaringan kasar/sedimentasi. Hilangkan grit, partikulat, dan TSS. Opsi meliputi clarifier dengan detensi 0,5–4 jam dan versi kompak seperti lamella settler. Filtrasi pasir/multimedia menahan pasir, alga, dan kotoran; paket sand silica umum dipakai.
Penghilangan minyak/grease. Minyak/hidrokarbon memicu fouling; gunakan pemisah minyak‑air atau DAF. Unit oil removal menurunkan oil bebas, sementara dissolved air flotation efektif untuk TSS dan oil emulsi.
Perlakuan biologis/amonia. Untuk NH₃/urea tinggi, nitrifikasi biologis mengubah ke nitrat, atau air/steam stripping mengeluarkan amonia. Banyak IPAL pupuk sudah memuat tahapan ini. Sistem activated sludge dan media biofilm tersuspensi seperti MBBR lazim.
Penyesuaian pH & kekerasan. pH dinetralkan (~7–8) dan hardness diturunkan. Softening via softener kation kuat menghilangkan Ca/Mg. Alkalinitas berlebih sering dikoreksi dengan dosing asam; pompa kimia presisi seperti dosing pump membantu kontrol.
Micro/Ultrafiltration. Untuk proteksi RO, UF hollow‑fiber menyaring partikel halus; studi Indonesia menunjukkan menambah UF sebelum RO mencegah fouling dan menstabilkan operasi (jurnal.polinema.ac.id). Produk ultrafiltration banyak dipakai sebagai pretreatment.
Membran (RO/EDI). Reverse Osmosis (RO) menghilangkan >95% TDS dan organik; single‑pass cukup untuk cooling makeup, sedangkan boiler feed perlu two‑pass RO atau EDI. Satu studi menunjukkan RO efektif menurunkan TDS dari effluent cooling tower, dengan recycle reject mengurangi volume lanjut olah (www.researchgate.net). Sistem brackish‑water RO umum untuk TDS menengah.
Desinfeksi akhir. UV/klorin menurunkan mikroba sebelum reuse; ultraviolet disinfection menawarkan 99,99% inaktivasi tanpa bahan kimia dan biaya operasi rendah.
Rangkaian tipikal: multimedia filter → oil separator → UF → RO → (opsional IX) → UV. Untuk polishing IX, resin ion exchange menjadi inti.
Korosi Unit Amine CO₂: Inhibitor, Reboiler 130°C, dan HSS Control
Pemantauan kualitas dan program kimia
Setelah treatment, pantau pH, konduktivitas, hardness, besi, amonia, BOD/COD, dan mikrobiologi untuk memastikan makeup memenuhi target (www.watertechonline.com). Jika presipitat/korosi muncul di sistem cooling, tingkatkan polishing—mis. turunkan hardness residual atau amonia. Kebanyakan plant menjalankan program kimia cooling tower spesifik terhadap kualitas reuse; inhibitor kerak seperti scale inhibitors dan pengendali biologi seperti biocides lazim digunakan.
Untuk kualitas tinggi (boiler feed), analyzer online untuk konduktivitas dan silika menjadi standar. Pretreatment yang tepat—misalnya cartridge filter—penting untuk mencegah fouling RO dan memperpanjang umur membran (jurnal.polinema.ac.id).
Biaya–manfaat program daur ulang
Biaya. CAPEX untuk unit filtrasi, membran, pompa; OPEX energi dan pemeliharaan. RO/UV mengonsumsi listrik; membran perlu penggantian; bahan kimia (antiscalants, asam pembersih) mungkin dibutuhkan (www.valicor.com). Bahan khusus membran seperti membrane antiscalants mengontrol scaling.
Manfaat. Setiap m³ reuse menggantikan air segar. Sebagai acuan, biaya air kota di AS ~$0,002–0,008 per galon (~$0,5–2,0/m³) dalam kondisi normal (www.valicor.com), namun dapat melampaui $0,10–0,20/galon ($26–53/m³) saat kekeringan (www.valicor.com). Air recycle yang diolah (filtrasi/RO) mungkin berbiaya “a few cents to several dollars per gallon” bergantung mutu (www.valicor.com); bahkan jika air hasil RO lebih mahal per unit ($1–$10/m³) (www.valicor.com), sering tetap lebih murah daripada membeli air mahal di wilayah langka air.
Efek ke biaya buang dan risiko. Reuse menurunkan debit effluent, sehingga biaya izin/olah buang turun serta risiko denda kepatuhan berkurang. Di wilayah rawan air, pasokan recycle yang andal menekan risiko downtime—nilai ekonomi ini kerap dimasukkan dalam analisis (www.mdpi.com).
Penghematan terlapor. Konversi ke reclaimed water di cooling tower mencapai reduksi biaya 10–30% (www.watertechonline.com) (www.watertechonline.com). Analisis peningkatan plant RO dengan air limbah terolah menunjukkan NPV positif di semua skenario (www.mdpi.com). Studi akademik Indonesia juga menunjukkan pabrik pupuk tipikal bisa memangkas penggunaan air jutaan m³ per tahun (12,8 m³/ton × jutaan ton)—menghemat jutaan dolar per tahun hanya dari biaya air.
Perhitungan ringkas. Misal pabrik urea 1 juta ton/tahun memakai 12,8 m³/ton (≈12,8×10^6 m³/tahun). Jika air $0,5/m³, biaya tahunan ~$6,4 juta. Mendaur ulang 10% (1,28×10^6 m³/tahun) menghemat ~$640 ribu/tahun. Jika CAPEX recycle (RO + pretreatment) ~$2–3 juta, payback ~3–5 tahun—belum memasukkan penghematan biaya buang. Plant lebih besar atau tarif air lebih tinggi memperpendek payback.
Kebijakan nasional dan arah tren
Kebijakan Indonesia menekankan efisiensi sumber daya dan kontrol air limbah; semua industri wajib memenuhi baku mutu dan terhubung ke fasilitas pengolahan (www.researchgate.net) (www.researchgate.net). Secara global, pasar recycle & reuse air industri bertumbuh pesat hingga 2030 (www.sphericalinsights.com), didorong kelangkaan air dan tekanan regulasi—pabrik pupuk di wilayah rawan air menjadi penerima manfaat utama.
APC & MPC di Reformer Amonia: Hemat Energi 1–2%, Output Naik 4%
Ringkasan teknis dan implikasi
Pabrik pupuk dapat mendaur ulang porsi besar air internal jika pengolahan tepat. Cooling tower sangat cocok menerima air daur ulang (setelah filtrasi), memberi penghematan biaya 10–30% (www.watertechonline.com) (www.watertechonline.com). Rangkaian reuse memadukan proses fisik (filtrasi, membran) dan kimia/biologi (softening, nitrifikasi) untuk mencapai spesifikasi mutu. Untuk kemurnian tertinggi (boiler feed), RO ditambah ion exchange diperlukan (www.bcinsight.crugroup.com), sedangkan untuk cooling cukup rangkaian sederhana seperti filtrasi, UF, RO, dan desinfeksi (www.watertechonline.com) (www.watertechonline.com). Berbagai studi mengonfirmasi offset air segar yang substansial—contoh penghematan 5,46 m³/hari di satu plant Indonesia (jurnal.polinema.ac.id)—serta penghematan biaya. Saat tarif air tinggi atau izin buang ketat, investasi reuse umumnya balik modal dalam 2–5 tahun. Seluruh analisis di atas berbasis data industri dan merefleksikan praktik yang direkomendasikan oleh lembaga lingkungan dan studi rekayasa.
Sumber: Ringkasan ini merujuk ke laporan industri, studi kasus, dan panduan: (ammoniaindustry.com) (www.researchgate.net) (www.watertechonline.com) (www.watertechonline.com) (jurnal.polinema.ac.id) (www.watertechonline.com) (www.valicor.com) (www.researchgate.net).
