Menara Pendingin Kilang: Hemat Air Mulai dari Drift Eliminator hingga Cycles of Concentration

Di kilang, air paling banyak “dimakan” oleh menara pendingin—sering kali lebih dari 90%—namun data menunjukkan hemat jutaan galon per tahun bukan utopia. Kuncinya: drift eliminator berperforma tinggi, cycles of concentration (COC) setinggi mungkin tanpa scaling, dan make‑up dari air olahan.

Industri: Oil_and_Gas | Proses: Downstream_

Refinery cooling towers (menara pendingin) mendominasi kebutuhan air pabrik—sering >90% dari konsumsi air kilang pubs.usgs.gov. Evaporative loss (kehilangan air karena penguapan) lazimnya ~1–4 gpm per 100 ton cooling—gpm (gallon per minute) dan “ton” di sini unit kapasitas pendinginan—setara ≈0,2%–1% dari aliran www.hpac.com. Drift (droplet yang ikut keluar bersama udara buang) biasanya jauh lebih kecil (≥0,001%–0,3% aliran) www.hpac.com, tetapi pada tower besar tetap signifikan.

Blowdown (pembuangan sebagian air sirkulasi) wajib untuk mengendalikan TDS (total dissolved solids) dan mencegah scale/korosi. Setiap persen kenaikan cycles of concentration—COC (rasio konsentrasi garam terlarut pada air sirkulasi terhadap air buangan; dalam petikan ini ditulis sebagai rasio TDS air umpan boiler terhadap TDS blowdown)—akan menurunkan blowdown dan menekan kebutuhan make‑up secara dramatis. Dalam praktik industri, cooling towers dapat menyedot 20–50% air total pabrik www.watertechonline.com, sehingga optimasi menjadi esensial. Contoh dari EPA WaterSense: menaikkan COC dari 3 menjadi 6 memangkas make‑up ~20% nepis.epa.gov.

Sejarah penggunaan air di AS menunjukkan air pendingin dapat dipakai ulang hingga 50×, menurunkan intensitas jadi ~468 galon air per barel minyak yang diolah (median) pubs.usgs.gov. Sebaliknya, sistem once‑through bisa memakai ~24× lebih banyak air untuk beban pendinginan setara pubs.usgs.gov. Di Indonesia, Pertamina sudah mengarah ke pengurangan konsumsi air dan peningkatan kualitas air limbah www.pertamina.com.

Drift eliminator berperforma tinggi

Drift eliminator (panel penangkap droplet) yang baik mampu menangkap dan mengembalikan hampir semua droplet yang akan lepas. Desain seluler berkualitas tinggi dapat menghilangkan >99,9% drift, menurunkan kehilangan dari ~0,1%–0,3% sirkulasi menjadi ~0,001%–0,005% www.hpac.com. Di Southern Nevada Water Authority, retrofit memotong drift dari ~0,05%–0,2% menjadi ~0,001%–0,005%, menghemat ~70.960 galon per 100 ton kapasitas per tahun (≈2,6×10^5 L/100 ton‑tahun) www.hpac.com.

Skala dampaknya terasa: pada tower 1.000 ton, penghematan ≈700.000 galon (2,6×10^6 L) per tahun dari drift saja; pada fasilitas 10.000 ton, sekitar ~7×10^6 galon/tahun (≈26.500 m³/tahun) www.hpac.com. Dampak tambahannya: bahan kimia treatment (mis. biocides, scale inhibitors, corrosion inhibitors) tidak ikut terbang, sehingga biaya turun dan lingkungan terlindungi. Kepatuhan dan keselamatan pun terbantu karena aerosol patogen seperti Legionella diminimalkan; UK HSE HSG274 Part 1 mewajibkan drift eliminator efisien untuk tower berkipas h2ocooling.com. Paket kimia cooling tower yang tepat membantu menjaga kinerja keseluruhan sistem.

Operasi pada cycles tertinggi tanpa scaling

Setiap kenaikan COC (cycles of concentration) berarti lebih sedikit blowdown dan make‑up. EPA WaterSense mencatat, COC 3→6 dapat memangkas make‑up ~20% nepis.epa.gov. Penghematan berskala nonlinier: dari basis rendah, lonjakan COC memberi dampak besar—COC 2→3 menghemat ~17%; 2→4 ~25%; 2→6 ~42% nepis.epa.gov nepis.epa.gov. Di program W.E.T. Southern Nevada, rata-rata COC naik dari 2,22→3,45 dan blowdown turun ~45% www.hpac.com, menghasilkan penghematan ~675.000 galon/tahun per 100 ton (≈2,6×10^6 L/100 ton‑tahun) www.hpac.com.

Batas COC ditentukan risiko scale: parameter seperti LSI (Langelier Saturation Index) untuk CaCO₃, silika, fosfat, dan sulfat meningkat seiring konsentrasi. Satu studi pilot menemukan air tanah berkalsium tinggi (TDS 3.040 mg/L) memaksa LSI >0 dan membatasi COC ~2 (scale muncul). Mengganti dengan TSE (treated sewage effluent, TDS ~1.500 mg/L, LSI 0–0,5) memungkinkan COC ~3,5 tanpa scale terlihat www.watertechonline.com. Praktiknya, pra‑perlakuan air make‑up (mis. softener untuk hardness dan opsi membran seperti nano‑filtration), antiscalant unggul, serta kontrol pintar (tracer‑based controller yang “beroperasi di ambang scaling”) membantu “mendorong” COC aman www.hpac.com. Satu otoritas air melaporkan upgrade kontrol menaikkan COC ~1,85→~3,25 www.hpac.com.

Hitungan ilustratif: kapasitas 5.000 ton berjalan 8.000 jam/tahun, baseline pada COC 3× memakai ~10 juta galon/tahun. Naik ke 6× menghemat ≈2 juta galon/tahun (~20%). Secara incremental, 5×→6× menambah penghematan ~9% make‑up lagi nepis.epa.gov. Kajian tahun 2024 menunjukkan perbaikan kualitas air demi menaikkan COC sering cost‑effective dibanding biaya pasokan air baru www.sciencedirect.com. Namun konsentrasi terlalu agresif (>8–10× pada sistem umum) kerap memicu fouling cepat tanpa treatment lanjut. Kontrol presisi blowdown dan dosing mendukung target ini; unit dosing pump akurat meminimalkan deviasi kimia harian.

Sumber make‑up alternatif terverifikasi

Mengganti air baku dengan non‑potable—dari effluent proses industri hingga TSE—memotong ketergantungan air segar. Pilot 8 bulan Saudi Aramco memakai TSE (TDS ~1.500 mg/L) mengganti air tanah www.watertechonline.com. Hasil kunci: cycles naik 2→~3,5 karena LSI rendah (0–0,5), frekuensi blowdown berkurang ~setengah, dan pipa kondensor bersih—tak ada scale seperti saat memakai air tanah www.watertechonline.com www.watertechonline.com. Dengan biocide yang tepat, Legionella, virus, dan koliform tak terdeteksi di loop sirkulasi www.watertechonline.com. Kesimpulannya: “Treated sewage effluent is a viable and sustainable alternative to groundwater as cooling water makeup” www.watertechonline.com.

Opsi lain adalah daur ulang blowdown. Studi tekno‑ekonomi 2024 membandingkan reuse blowdown versus produksi make‑up ultrapure demi COC tinggi www.sciencedirect.com. Hasilnya, blowdown recycling memberi penghematan air bersih bersih lebih tinggi (≈13%) dan biaya lebih rendah. Dengan treatment membran dan karbon aktif, blowdown dipoles hingga ~80 µS/cm dan dipakai ulang www.sciencedirect.com. Dalam pilot skala, konduktivitas 80 µS/cm dan TOC 60 µg/L terverifikasi www.sciencedirect.com. Untuk jalur ini, kombinasi membrane systems dan adsorpsi activated carbon lazim digunakan, serta polishing filtrasi seperti ultrafiltration bila diperlukan.

Kilang juga menghasilkan berbagai effluent—desalter wash, sour water, spent caustic—yang secara prinsip dapat didaur ulang www.fluencecorp.com. Beberapa fasilitas mengeksplorasi “stripped sour water” (air asam yang sudah di‑strip H₂S/NH₃) sebagai make‑up tower. Catatannya: perlu penghilangan kontaminan (amonia, sulfida/organosulfur, minyak/organik), di mana stripper hanya mengurangi H₂S/NH₃ sehingga polishing tambahan seperti de‑oiling atau biofiltrasi mungkin dibutuhkan. Resiko korosi/biofouling akibat amonia/sulfida residu menuntut pH stabil dan program biocide; studi Aramco tadi memakai klorinasi agresif dan patogen tetap tidak terdeteksi www.watertechonline.com. Kepatuhan regulasi Indonesia menuntut blowdown memenuhi baku mutu (mis. logam berat, fenol, senyawa sulfur).

Sumber tambahan seperti air hujan/runoff atau akuifer payau dapat membantu, meski biasanya butuh pretreatment—misalnya automatic screen untuk debris, DAF atau oil removal untuk minyak, dan langkah biologis seperti MBR bila target reuse lebih tinggi. Kelayakan meteorologis dan operasional menjadi penentu setempat.

Tren global menguat: tekanan regulasi/komunitas mendorong pemakaian air daur ulang. Di Sinopec Chongqing, lebih dari 60% make‑up berasal dari air limbah daur ulang; pencapaian >99% kepatuhan kualitas air dan lebih sedikit kebocoran penukar panas diklaim berkat inhibitor korosi/scale dan pemantauan real‑time fmindustry.com.

Pemantauan dan kontrol proses

ChatGPT Image Oct 2, 2025, 09_03_34 AM

Kunci implementasi adalah ukur dan kendalikan: meter make‑up/blowdown dan TDS untuk menghitung COC aktual—banyak lokasi belum melakukannya, padahal ini baseline kritikal nepis.epa.gov. Program kimia harus selaras target COC: upgrade inhibitor atau asam, pertimbangkan formulasi low‑orthophosphate, dan evaluasi kinerja kipas serta pack drift untuk retrofit www.hpac.com. Scale inhibitors dan corrosion inhibitors bekerja efektif bila didose stabil; kontrol dapat dibantu oleh pompa dosing presisi.

Kontrol prediktif—mis. sensor polimer bertanda (tagged polymer) untuk memprediksi onset scale—memungkinkan “bermain di tepi” dengan aman; pengalaman Southern Nevada menunjukkan tambahan penurunan blowdown dan pencegahan scale dari pendekatan ini www.hpac.com.

Dampak terukur dan replikasi

Secara nyata, fasilitas melaporkan penghematan dari puluhan ribu hingga jutaan galon per tahun setelah proyek efisiensi tower. Di program W.E.T. Nevada, peserta rata‑rata menghemat ~675.000 galon/tahun per 100 ton (≈2,6×10^6 L/100 ton‑tahun), setara ~6,4 juta liter (1,7 juta galon) per juta‑ton‑jam pendinginan; program regional menghemat lebih dari 1 miliar galon terutama lewat perbaikan tower www.hpac.com. Studi kasus pusat perbelanjaan di Brasil mencatat penurunan 27% konsumsi air minum dengan daur ulang hingga 797 m³/bulan untuk menara pendingin dan toilet www.mdpi.com. Skala ini dapat direplikasi: kilang Indonesia yang menambah throughput 10.000 m³/hari berpotensi menghemat ribuan m³ per hari.

Konteks regulasi dan ekonomi

Otoritas lingkungan Indonesia semakin mendorong reduce‑discharge dan efisiensi sumber daya. Komitmen Pertamina di World Water Forum menegaskan arah kebijakan tersebut www.pertamina.com. Investasi pada drift eliminator kelas atas, treatment lanjut (mis. jalur membran seperti membrane systems) atau kontrol otomatis biasanya terbayar lewat penurunan pembelian air baku dan biaya pembuangan efluen. Setiap persen make‑up yang dihemat berbanding lurus dengan galon dan biaya yang dihindari; struktur harga air di pasar seperti India/OCEAN, atau ongkos mengirim blowdown ke pengolahan, semakin membenarkan investasi ini.

Kesimpulan teknis

Kombinasi strategi memberi dampak multiplikatif: eliminasi drift plus COC maksimal memangkas konsumsi secara serentak (drift sendiri ~0,2% per cycle, sementara tiap penambahan cycle dapat menghemat 10–20% blowdown). Misalnya, mencapai CR ~4 ketimbang 2 (naik 40–50% cycles) dan menurunkan drift dari 0,1% menjadi 0,005% berpotensi memangkas kebutuhan make‑up hingga separuh. Menambahkan air proses/air limbah olahan sebagai make‑up—bahkan 30–60%—menekan lagi ketergantungan air segar. Berbagai contoh—dari pilot sektor energi hingga penggunaan kembali di manufaktur—menunjukkan reduksi yang nyata (mis. penurunan 27–45% intake air segar).

Keberhasilan bergantung pada quality control agar scaling/korosi tidak terjadi saat COC didorong naik atau saat memakai sumber alternatif. Dengan opsi treatment modern, batas teknis semakin melebar. Praktiknya, setiap sistem pendingin perlu memeter aliran/TDS dan menguji strategi ini secara sistematis. Menara pendingin yang efisien bukan hanya hemat air, tetapi juga hemat kimia dan energi karena penukar panas yang bersih beroperasi lebih efisien. Mengingat nilai air yang meningkat dan tuntutan kepatuhan (terutama di wilayah rawan air di Indonesia), strategi ini menjanjikan pengembalian terukur pada aspek keberlanjutan dan biaya.

Sumber data dan konteks praktik: HPAC, EPA WaterSense, Water Technology, J. Environ. Manage., laporan kasus industri, dan komunikasi industri Indonesia: www.hpac.com nepis.epa.gov www.watertechonline.com www.mdpi.com www.sciencedirect.com www.fluencecorp.com www.pertamina.com pubs.usgs.gov.