Air proses yang hangat dan sarat organik adalah musuh senyap menara pendingin. Campuran inhibitor kerak, inhibitor korosi, dan biocide berlapis menjaga permukaan heat exchanger tetap bersih dan efisiensi mendekati desain.
Pabrik pulp dan kertas adalah pengguna air terberat di industri — sekitar ≈54 m³ per ton produk jadi (www.watertechonline.com) (www.watertechonline.com). Sekitar 85% dari konsumsi itu adalah air balik proses, sehingga sirkuit pendingin sering menerima air hangat yang kaya organik (serat selulosa, lignin, kondensat black liquor) plus padatan anorganik (www.watertechonline.com) (www.mitacoolingtechnologies.com).
Kondisi ini mempercepat fouling: biofilm mikroba (lapisan mikroorganisme berlendir) dan serat tersuspensi melapisi permukaan heat exchanger, sementara garam terlarut (Ca²⁺, Mg²⁺, silikat, fosfat) terkonsentrasi dan membentuk kerak. Lapisan setipis ~0,001″ (≈0,025 mm) saja dapat membuat daya kipas/pompa naik ~10% (www.wwdmag.com). Kontrol kimia yang tepat (inhibitor kerak/korosi + biocide) menjadi kunci menjaga efisiensi perpindahan panas sesuai desain.
Beban panas tinggi dan air sarat organik
Air sirkulasi yang kaya organik dari proses pulp & paper memperbanyak mikroba dan mengikat biocide, mempercepat slime dan korosi lokal. Rancangan program kimia harus mengantisipasi dua hal sekaligus: deposisi mineral dan pertumbuhan hayati, dengan dukungan pemisahan padatan. Di sisi operasi, pengumpanan bahan kimia presisi menggunakan peralatan seperti dosing pump dan paket cooling tower chemical membantu menjaga residu target stabil di basin.
Baca juga:
Mengapa Sterilizer Horizontal & Kontrol Otomatis PLC/SCADA Jadi Pilihan Utama di Pabrik Kelapa Sawit
Strategi inhibitor kerak berbasis polimer–fosfonat
Kerak mineral utama (kalsium karbonat, kalsium sulfat, silika) dikendalikan dengan antiscalant ambang (threshold) dan kontrol pH. Program modern memakai campuran multi-komponen: fosfonat atau chelant ditambah dispersant polimerik. Contohnya, polyacrylate (berat molekul ≈2.000) efektif untuk kalsium pada ~5–15 mg/L, sementara fosfonat (HEDP, AMP) “sangat baik” pada ~5–20 mg/L (pdfcoffee.com). Chelant organik (EDTA, NTA) dan polimer tersulfonasi juga digunakan 5–20 mg/L sesuai kebutuhan (pdfcoffee.com).
Dalam praktik, pengumpanan ~10 mg/L polyacrylate + 5–15 mg/L fosfonat lazim dilakukan; kombinasi ini mengeksangkan ion kesadahan dan mengubah kristal yang baru terbentuk menjadi bentuk non‑adherent (pdfcoffee.com) (pdfcoffee.com). Dispersant tambahan membantu menjaga serat dan presipitat halus tetap tersuspensi. Kategori produk seperti scale inhibitors dan dispersant umum dipakai untuk skenario ini.
Tujuannya menaikkan cycles of concentration (rasio konsentrasi garam di air sirkulasi vs air makeup) tanpa melampaui batas kejenuhan. Sebagai aturan, inhibitor konvensional efektif jika LSI (Langelier Saturation Index, indeks kecenderungan scaling) ter-siklus di bawah ~2,0 (pdfcoffee.com). Dengan polimer mutakhir, SI→3,0–3,5 masih bisa ditoleransi tanpa pengasaman, lewat inhibitor agresif (pdfcoffee.com). Jika SI berpotensi >~2,0–2,5, dapat dipertimbangkan pengasaman tambahan atau makeup yang dilunakkan; opsi pelunakan tersedia melalui unit seperti softener.
Menaikkan siklus berdampak langsung pada hemat air: menaikkan dari 3× ke 6× (dengan inhibitor dan kontrol blowdown) memotong kebutuhan air makeup kira‑kira setengahnya, menghemat jutaan liter per hari untuk pabrik berskala menengah. Kinerja dipantau dari permukaan bebas kerak dan parameter termal (approach sesuai desain), karena setiap 0,001″ kerak memaksa ~10% ekstra daya kipas/pompa (www.wwdmag.com).
Pengendalian korosi untuk metalurgi campuran
Sirkuit pendingin di pabrik pulp melibatkan metalurgi campuran (pipa baja karbon, exchanger baja, tube tembaga/kuningan/tembaga‑nikel, tower galvanis atau FRP). Target laju korosi baja adalah ≤1–2 mils/year (mpy; satuan laju korosi dalam ribuan inci per tahun) atau ≈25–50 µm/tahun (pdfcoffee.compdfcoffee.com), dengan paket kimia berikut:
- Fosfat/Fosfonat: orthophosphate/polyphosphate dosis rendah (4–12 mg/L) membentuk film kalsium‑fosfat; ester fosfonat (HEDP, AMP, PBTC ~5–15 mg/L) memberi film dan dispersansi (pdfcoffee.com) (pdfcoffee.com). Catatan: optimal saat kekerasan kalsium >50 mg/L dan pH ≈8; jika tidak, silikat “glassy” atau organik digunakan.
- Azoles: benzotriazole atau tolutriazole ~2–8 mg/L untuk melindungi aloi tembaga di lokasi (pdfcoffee.com).
- Inhibitor anorganik lain: zinc (1–2 mg/L; sering diminimalkan karena lingkungan) (pdfcoffee.com), silikat (~6–12 mg/L), molibdat (8–12 mg/L) sebagai alternatif non‑toksik kromat, nitrat (10–20 mg/L) untuk aluminium (pdfcoffee.com). Campuran lazimnya memuat setidaknya dua inhibitor anorganik plus pembentuk film organik. Kategori corrosion inhibitors dipilih menyesuaikan metalurgi di lapangan.
- Kontrol pH: operasi pada pH netral–alkali ringan (7,5–8,5) untuk memaksimalkan film inhibitor. Pengasaman (mis. H₂SO₄) digunakan hati‑hati; pengasaman agresif memang melarutkan kerak (CaCO₃→CaSO₄) tapi berisiko mempercepat korosi (pdfcoffee.com). Dosis asam yang stabil kembali mengandalkan dosing pump untuk akurasi.
Indikator kinerja: kupon/probe menunjukkan kehilangan <1–2 mil/yr pada baja dan <0,2 mil/yr pada tembaga (pdfcoffee.com), yang ekuivalen ≥85% inhibisi korosi (pdfcoffee.com). Dalam praktik, program seimbang menghasilkan kupon yang bertahan berbulan‑bulan, berbeda dengan kehilangan ketebalan milimeter dalam sepekan pada air tanpa perlakuan.
Baca juga:
Kondensat Sterilizer Sawit: Limbah Panas yang Bisa Diubah Jadi CPO dan Penghematan Energi
Program biocide oksidator–non‑oksidator
Air pendingin yang hangat dan kaya organik adalah habitat bakteri, alga, dan fungi (termasuk Legionella). Fouling mikrobiologis membentuk slime pada fill/pipa, menginsulasi perpindahan panas dan memicu korosi lokal. Program biocide yang kuat wajib, dengan praktik modern memakai oksidator dan non‑oksidator secara bergiliran (www.chemicalprocessing.com).
Oksidator: pengumpanan kontinu/sering klorin (NaOCl atau generator stabil), bromin (NaBr/NaOCl), atau klorin dioksida. Target ~0,5–1,0 mg/L residu halogen bebas di basin setiap saat. Klorin dioksida (diumpankan via generator di‑site) sangat kuat pada air hangat pH tinggi karena menembus biofilm dan lebih sedikit byproduct berbahaya. Alternatifnya, dosis tinggi periodik hipobromit menyediakan “reservoir” oksidator yang lebih stabil pada pH tinggi; stabilizer (cyanurates/sulfamates) membantu mengatur pelepasan halogen. Untuk produksi klorin on‑site yang lebih aman ketimbang penyimpanan gas, tersedia opsi electrochlorination. Kategori biocides menjadi tulang punggung regimen ini.
Oksidator sekunder: konversi ke monochloramine (dibentuk dengan slip amonia kecil ke klorin) terbukti menembus biofilm lebih baik dibanding klorin bebas, dan residu ~1 mg/L lebih persisten (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov). Unit fisik seperti ultraviolet pada air makeup juga membantu menurunkan beban organisme masuk.
Non‑oksidator: karena mikroba dapat beradaptasi pada satu jenis halogen (www.chemicalprocessing.com), agen non‑oksidator dipulse mingguan/bulanan. Pilihan umum: glutaraldehyde, DBNPA, isothiazolinone, quaternary ammonium compounds, atau THPS. Sebagai contoh, “bump” mingguan glutaraldehyde 5–10 mg/L memberi aktivitas panjang terhadap populasi sesil; formula penetrasi biofilm (mis. peracetic acid–quat atau aldehid campur) bisa diselingkan. Pola praktik: halogen kontinu (Cl₂/HOCl ~1 mg/L), plus non‑oksidator mingguan (DBNPA/glutaraldehyde) dan shock intensitas tinggi bulanan (ClO₂ atau bromin) (www.chemicalprocessing.com).
Keberhasilan dipantau lewat kultur/ATP (adenosine triphosphate, uji cepat biomassa) dengan target <10^3–10^4 CFU/mL (colony forming units per mL) dan ketiadaan slime. Kontrol yang efektif mencegah MIC (microbiologically influenced corrosion) dan menghindari insiden Legionella.
Manajemen padatan tersuspensi dan filtrasi samping
Air pendingin pabrik sering memuat serat, fines pulp unbleached, dan padatan anorganik. Partikel ini memperburuk fouling dan mengonsumsi biocide. Integrasi filtrasi/clarification meningkatkan efektivitas program secara drastis. Filtrasi cross‑flow halus dapat menghilangkan >90% partikel 10–20 µm (www.wwdmag.com), termasuk banyak fines selulosa.
Dua manfaat utama: kebersihan perpindahan panas dan penghematan bahan kimia. Studi menunjukkan pengurangan TSS memungkinkan pemotongan dosis biocide ~30–35% untuk tingkat kontrol mikroba dan korosi yang sama (www.wwdmag.com). Sebagian besar partikel tower berukuran <5 µm (10^8–10^10 partikel/mL), yang kerap lolos dari sand filter tradisional (www.wwdmag.com). Sistem media lanjut (mis. microsand cross‑flow atau membran) menangkap debris sub‑mikron, menunda lapisan fouling dan habitat Legionella; pada satu kasus lapangan, implementasi filtrasi halus memungkinkan pengurangan feed kimia 35% dengan residual tetap tercapai (www.wwdmag.com).
Rekomendasi praktis mencakup loop side‑stream clarifier untuk memotong muatan padatan kayu, ditambah polimer dispersan (mis. polycarboxylates). Untuk padatan halus, membran seperti ultrafiltration memberi pemolesan lanjutan, sementara sistem sand filter menggambarkan praktik konvensional yang perlu ditingkatkan untuk fraksi <5 µm. Housing industri tahan korosi/kimia turut dipakai sesuai kebutuhan proses.
Baca juga:
Kepatuhan dan penghematan air di Indonesia
Regulasi Indonesia (Keputusan Menteri Lingkungan Hidup) menetapkan baku mutu ketat untuk limbah industri pulp/kertas — BOD₃ ≤150 mg/L, COD ≤350 mg/L, dan TSS ≤150 mg/L (www.scribd.com). Blowdown menara lazimnya menuju instalasi pengolahan air limbah pabrik; program kimia perlu meminimalkan beban yang tidak tertangani. Karena itu, inhibitor non‑toksik (fosfonat organik, silikat, zinc dosis rendah) dipilih dan dihindari logam berat atau biocide berbyproduct persisten. Byproduct biocide terklorinasi akan teroksidasi di IPAL, namun dosis tinggi organo‑chlorine dapat memacu COD; mitigasi dilakukan, termasuk netralisasi klorin dengan ultraviolet atau agen dechlorination seperti dechlorination agent. Beban nutrien dari fosfat mendorong banyak pabrik beralih ke kimia bebas fosfat (www.chemengonline.com).
Konservasi air menjadi pendorong lain: dengan menaikkan siklus (dimungkinkan program ini), pemakaian air makeup turun signifikan. Pengurangan blowdown 20–30% saja cepat menutup biaya bahan kimia melalui hemat air dan beban sewer. Pabrik pulp Indonesia kerap menangkap kondensat evaporator dan reuse alur proses; secara serupa, memaksimalkan daur ulang menara pendingin (3–7 siklus lazim) menurunkan pengambilan air baku.
Baca juga: Pengolahan Limbah Secara Kimia
Indikator kinerja dan dampak operasional
Program yang dirancang baik menunjukkan hasil terukur: laju korosi (kupon), penumpukan deposit (uji bangku), dan hitung mikroba. Sistem terawat mencatat korosi baja <1 mil/yr dan tembaga <0,2 mil/yr (pdfcoffee.com), dibanding 5–10 kali lebih tinggi tanpa perlakuan. Permukaan perpindahan panas tetap bersih (tanpa lapisan 0,001″), sehingga approach/delta‑T terukur mendekati desain. Secara operasional, pabrik melaporkan 80–90% lebih sedikit penghentian untuk pembersihan dan siklus antar‑maintenance lebih panjang.
Dari sisi energi, menghindari 1–2 mil fouling (0,025–0,05 mm) saja berarti ~~10–20% daya kipas/pompa lebih rendah (www.wwdmag.com). Dari sisi lingkungan, bleed kimia yang lebih rendah (dibanding historis fosfat/zinc) menjaga BOD, COD, dan nutrien dalam izin.
Ringkasnya, program kimia terkoordinasi — gabungan inhibitor kerak ambang (polimer+fosfonat), inhibitor korosi campuran (polyphosphate/silicate/azole/nitrate), dan regimen biocide ganda (oksidator + non‑oksidator terarah) — menjaga sistem pendingin pabrik pulp mendekati kondisi “as‑new”. Efisiensi perpindahan panas bertahan ~100% dan volume blowdown diminimalkan, sembari memenuhi standar efluen Indonesia (www.scribd.com). Semua pilihan berbasis data: level dosis (mg/L) mengikuti praktik industri (pdfcoffee.com) (pdfcoffee.com); tren kinerja (siklus, fouling, korosi) dipantau untuk verifikasi. Pendekatan ini mencegah downtime mahal dan penalti energi yang timbul dari scaling, korosi, atau biofouling yang tak terkontrol; inilah praktik terbaik industri untuk sistem pendingin ber‑beban panas tinggi dan air proses “kotor”.
Sumber: tinjauan industri dan pedoman ANSI/ASHRAE (www.chemicalprocessing.com) (www.wwdmag.com), studi kasus menara pendingin (www.wwdmag.com) (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov), literatur klasik perawatan air (pdfcoffee.com) (pdfcoffee.com), dan standar lingkungan pulp/kertas (www.scribd.com). Semua rentang dosis dan hasil ditarik dari literatur teknis terbaru dan implementasi praktis.
