Scrubber Kapal: Open-Loop vs Closed-Loop, Siapa Paling Efektif dan Paling “Bersih”?

Bagi pemilik kapal, 2020 bukan sekadar soal bahan bakar low sulphur. Ini soal “ke mana” polutan pergi. Teknologi exhaust gas cleaning systems (EGCS atau “scrubbers”)—sistem penyemprotan air ke gas buang untuk menetralkan SO₂ menjadi sulfat—datang dalam tiga mode: open‑loop, closed‑loop, dan hybrid. Kabar baiknya: semua wet scrubbers (wet flue gas desulfurization) mampu menghilangkan SOx sekitar 98–99% dari gas buang, tingkat yang lazim dilaporkan untuk teknologi desulfurisasi basah (www.mdpi.com).

Kabar kurang nyamannya: trade‑off biaya operasi, kemudahan logistik, dan “tempat pembuangan” limbah sangat berbeda. Open‑loop lebih sederhana dan murah, tetapi melepaskan washwater (air bilas) dalam volume sangat besar ke laut. Closed‑loop lebih konsisten dan ramah perairan pelabuhan, namun meminta ruang tangki, bahan kimia kaustik, dan penanganan sludge (lumpur residu) yang intensif (www.mdpi.com | www.mdpi.com).

Konfigurasi sistem dan cara kerja

Open‑loop menggunakan air laut sebagai media scrubbing dan membuang washwater terolah langsung ke laut; desain ini mekanisnya paling sederhana, dengan komponen lebih sedikit (www.mdpi.com). Closed‑loop merecirkulasi air tawar yang didosis alkali—umumnya NaOH (sodium hydroxide/kaustik soda)—sehingga perlu tangki, peralatan dosing, dan fasilitas penanganan residu (www.mdpi.com). Hybrid switchable: dapat beroperasi secara closed saat di pelabuhan/air rendah alkalinitas, lalu beralih open di laut lepas, dengan konsekuensi kompleksitas dan kebutuhan ruang lebih tinggi (www.mdpi.com | www.mdpi.com).

EGCS/“scrubber” di sini merujuk pada perangkat pembersih gas buang SOx kapal; SOx adalah sulfur oksida. Washwater adalah air hasil kontak dengan gas buang yang membawa produk reaksi dan kontaminan; ECA (Emission Control Area) adalah zona dengan batas emisi ketat; IMO 2020 adalah aturan global batas sulfur 0,5% massa; satuan MWh (megawatt-hour) adalah energi setara daya 1 MW selama 1 jam.

Efektivitas pengurangan SOx

Semua mode wet scrubbers lazim mencapai ~98–99% penghilangan SOx, memenuhi IMO 2020 (0,5% S) maupun ECA (0,1% S) (www.mdpi.com). Open‑loop mengandalkan alkalinitas alami air laut, sehingga butuh debit air besar—sering “puluhan” m³ per MWh; contoh angka sekitar 40 m³/MWh—dengan pompa bertenaga tinggi untuk menjaga removal mendekati lengkap (inameq.com). Efektivitas open‑loop turun di perairan dengan salinitas/alkalinitas rendah (misalnya Baltik), dan dalam kondisi sangat dingin atau air tawar open‑loop bisa menjadi tidak efektif (www.mdpi.com).

Closed‑loop menjaga pH tetap tinggi melalui injeksi NaOH, sehingga pada debit sirkulasi lebih rendah mampu mencapai penghilangan setara (>98–99% dalam berbagai kondisi), dengan konsistensi lebih baik di air rendah alkalinitas (www.mdpi.com). Pada praktiknya, injeksi kimia ini memerlukan akurasi—aplikasi tipikal memakai pompa dosis seperti dosing pump untuk menginjeksi NaOH ke loop tertutup.

Biaya operasional dan rekayasa

Modal dan rekayasa: open‑loop paling hemat—setup sederhana tanpa tangki atau penyimpanan kaustik, sehingga biaya awal terendah (www.mdpi.com). Closed‑loop butuh reaktor, tangki, pompa dan dosing—retrofit tipikal 10–30% lebih mahal serta memakan ruang lebih besar (www.mdpi.com). Hybrid lebih mahal lagi. Untuk gambaran, retrofit scrubber kapal ukuran menengah biasanya di kisaran “low‑single‑digit” juta USD (bergantung ukuran kapal).

Penggunaan bahan bakar: seluruh scrubber basah menambah backpressure di mesin—penalty bahan bakar kecil, sering <1–3% konsumsi ekstra, relatif serupa antar tipe. Open‑loop membutuhkan pompa air laut berkapasitas besar—daya beberapa kW—karena debit ~40 m³/MWh (data pabrikan), menaikkan konsumsi daya terkait (inameq.com). Closed‑loop mensirkulasikan volume lebih kecil namun mengoperasikan pompa slurry dan dosing kontinu; beda energi bersih biasanya minor terhadap output mesin.

Bahan kimia dan perawatan: open‑loop nyaris tanpa reagen—hanya air laut mentah—biaya kimia diabaikan. Closed‑loop mengonsumsi alkali signifikan: orde “puluhan hingga ratusan kilogram NaOH per hari” untuk mesin besar; estimasi pedoman regulasi UE menunjukkan sludge closed‑loop ≈840 kg/hari untuk plant 10 MW (open‑loop ≈24 kg/hari) (eur-lex.europa.eu), implikasinya adalah ratusan kg NaOH per hari. Biaya NaOH sering di kisaran ~$300–$600 per ton. Secara logistik, pasok dan penyimpanan kaustik tidak sepele: sebagian pelabuhan mengharuskan pengiriman darat (tidak tersedia tongkang khusus), sebagian melarang pengiriman kaustik curah sama sekali (www.argusmedia.com). Protokol keselamatan kru untuk penanganan kaustik juga wajib (www.mdpi.com). Perawatan closed‑loop lebih tinggi: akumulasi sludge korosif perlu filtrasi/pembuangan; sensor (mis. pH) perlu kalibrasi/penggantian rutin.

Ruang dan downtime: closed‑loop perlu tangki air bersih dan sludge khusus, mengurangi ruang kargo/ballast; hybrid lebih boros ruang. Retrofit bisa memakan 6–10 minggu di dok kering. Open‑loop umumnya tak butuh banyak tangki tambahan (cukup separator discharge atau tangki buffer kecil), sehingga retrofit lebih mudah. Ringkasnya, open‑loop berbiaya capex/opex jauh lebih rendah dan rantai pasok lebih sederhana (www.mdpi.com), sedangkan closed‑loop menanggung biaya modal dan biaya jalan (chemicals, limbah, maintenance) lebih tinggi (www.mdpi.com | www.argusmedia.com).

Limbah, washwater, dan pembuangan

Trade‑off kunci adalah “ke mana limbah pergi”. Open‑loop membuang washwater terolah balik ke laut (setelah penyaringan sludge) (www.mdpi.com), menciptakan volume air tercemar ringan yang sangat besar. Analisis ICCT menunjukkan armada kapal berscrubber (~3.600 kapal akhir 2020) berpotensi melepaskan sekitar 10 gigaton washwater per tahun (safety4sea.com)—massanya nyaris setara total kargo yang diangkut pelayaran dunia (~11 Gt/tahun). Container, bulk, dan tanker (75% instalasi scrubber) menyumbang ~70% discharge; kapal pesiar (hanya ~4% kapal berscrubber) menyumbang ~15%, banyak saat sandar (safety4sea.com).

Komposisi washwater open‑loop mencakup asam sulfat terlarut, sulfat, dan polutan tertangkap dari gas buang (PAH, garam logam berat, nitrat, dll.) (www.mdpi.com). Bahkan setelah netralisasi, effluent dapat menurunkan pH lokal dan memusatkan toksin. Studi memeringatkan bahwa di jalur padat pelayaran, discharge open‑loop dapat mengasamkan perairan permukaan secara nyata—misalnya penurunan −0,004 hingga −0,010 unit pH per tahun pada penetrasi scrubber 15–35% (www.mdpi.com). Secara regional, pemodelan dekat Rotterdam memperkirakan penurunan pH sekitar ~0,088 per tahun (membandingkan, hal ini setara sekitar 50 tahun pengasaman akibat iklim) bila banyak kapal menggunakan scrubbing (www.mdpi.com).

Closed‑loop menahan sebagian besar kontaminan di kapal. Air sirkulasi dibersihkan (pengendapan/filtrasi) dan dipakai ulang; hanya aliran blowdown kecil—biasanya <0,1–0,5% dari debit—yang dibuang (di laut atau di pelabuhan), berisi sulfat encer dengan kadar logam/organik lebih rendah (www.mdpi.com). Sebagian besar sulfur berakhir di tangki sludge sebagai gipsum dan alkali terpakai. Kuantitasnya jauh lebih besar: untuk konsumsi bahan bakar 40 t/hari (~10 MW), data pabrikan yang dirujuk otoritas UE memberi ~24 kg/hari limbah padat open‑loop vs ~840 kg/hari closed‑loop (eur-lex.europa.eu). Bahkan angka konservatif ~100 kg/hari tetap berkali‑kali lipat open‑loop. Dalam praktik, kapal closed‑loop sering membawa “puluhan” m³ kaustik dan menghasilkan sekitar 0,1–1 ton limbah per hari, bergantung sulfur bahan bakar—konsekuensinya ada biaya pembuangan limbah berbahaya di pelabuhan dan kebutuhan ruang/tugas kru.

“Keuntungan limbah”: open‑loop membuang di laut (tanpa penanganan solid onboard), tapi menekan ekosistem. Closed‑loop menghasilkan limbah padat besar untuk dibuang di darat, namun mengurangi beban laut. Hybrid bisa menahan washwater secara closed di pelabuhan/wilayah sensitif dan membuangnya (sesuai izin) di laut lepas.

Lingkungan dan regulasi

Karena discharge open‑loop pada dasarnya effluent industri, banyak yurisdiksi pantai kini melarang/membatasi open‑loop untuk melindungi perairan sensitif. Contoh: Singapura, China, Malaysia (Fujairah), India, Bangladesh, dan UEA; beberapa negara Eropa (Belgia, Irlandia, sebagian Norwegia) dan negara bagian AS (Connecticut, Massachusetts, California, Hawaii) juga melarang (www.argusmedia.com). Otoritas Indonesia mewanti‑wanti kapal bahwa washwater open‑loop tidak boleh dibuang ke darat—“sebagian negara telah melarang”—sehingga harus ditahan onboard untuk diserahkan ke fasilitas penerimaan pelabuhan (hubla.dephub.go.id). Indonesia juga mewajibkan bahan bakar ≤0,5%S untuk seluruh pelayaran domestik sejak 1 Januari 2020 dan hanya mengizinkan scrubber yang disetujui Dirjen Perhubungan Laut (hubla.dephub.go.id | hubla.dephub.go.id). Sebaliknya, closed‑loop umumnya diizinkan di mana pun (discharge hanya bleed netral yang lemah) (www.mdpi.com).

Larangan open‑loop membentuk tren armada. Pemasangan scrubber melonjak jelang 2020: Januari 2020 ada ~3.000 kapal (≈15% konsumsi bahan bakar dunia) yang memesan/memasang EGCS; Maret 2020, DNV GL melaporkan ~4.000 kapal sudah terpasang/akan terpasang (www.offshore-energy.biz). Sekitar 80–85% adalah open‑loop; sisanya mayoritas hybrid dan hanya beberapa ratus murni closed‑loop (www.offshore-energy.biz), dengan angka rinci 3.249 open, 678 hybrid, 634 closed awal 2020 (www.offshore-energy.biz). Bulk carrier dan tanker memimpin adopsi—bersama container ship—mendominasi penjualan (jurnalmaritim.com | www.offshore-energy.biz). Namun saat spread harga HFO‑LSFO menyempit dan lebih banyak yurisdiksi melarang open discharge, pesanan baru melambat pada 2020–22.

Ringkasan pro dan kontra

• Open‑loop: Keunggulan: hanya butuh air laut—tanpa reagen mahal atau tangki pembuangan; mekanis sederhana dan murah dipasang/dioperasikan (www.mdpi.com). Tanpa sludge onboard—tidak ada biaya limbah pelabuhan. Kelemahan: debit air sangat besar butuh daya pompa signifikan (inameq.com); efektivitas bergantung alkalinitas (kurang cocok di perairan rendah salinitas) (www.mdpi.com); washwater (asam sulfat, logam berat, organik) dibuang ke laut—risiko ekologis (www.mdpi.com); dilarang/restriksi di banyak perairan pantai (Singapura, China, UE, dll.) (www.argusmedia.com) sehingga kapal harus beralih ke bahan bakar low‑sulfur di zona tersebut atau retrofit ke hybrid/closed.
• Closed‑loop: Keunggulan: beroperasi di air apa pun (laut/tawar) dan diizinkan di mana saja—bahkan di pelabuhan/ECA (www.mdpi.com); dosing alkali presisi memastikan removal tinggi di air rendah alkalinitas (www.mdpi.com); polutan (asam, logam, PAH) ditangkap onboard—hanya bleed netral minimal kembali ke laut (www.mdpi.com). Kelemahan: biaya modal dan perawatan lebih tinggi (www.mdpi.com); konsumsi kimia berkelanjutan (NaOH ~$500–$1.000/ton bergantung pasar; catatan: angka biaya kimia dalam studi ini dinyatakan ~$300–$600/ton) dan penanganan kaustik; menghasilkan sludge besar (orde 0,1–1 t/hari untuk kapal besar) yang harus diserahkan ke pelabuhan (eur-lex.europa.eu); perlu penyimpanan aman dan pelatihan kru (www.mdpi.com); kompleksitas pipa/sensor lebih tinggi—kegagalan bisa memicu downtime/denda (www.dnv.com).
• Hybrid: Keunggulan: fleksibel—open diizinkan, closed/“zero‑discharge” di area sensitif; opsi paling universal. Kelemahan: hampir semua sisi negatif kedua dunia: biaya tertinggi, jejak ruang terbesar, plus infrastruktur pompa besar dan chemicals (www.mdpi.com | www.mdpi.com).

Angka adopsi dan arus limbah

Adopsi: sekitar 4.000 kapal (newbuilds+retrofit) memasang/akan memasang scrubber pada awal 2020 (www.offshore-energy.biz); ~80–85% open‑loop (www.offshore-energy.biz). Bulk carrier (~1.100), container (~600), dan tanker (~600 oil/chemical) mendominasi (jurnalmaritim.com | www.offshore-energy.biz). Didorong ekonomi bahan bakar: saat spread HFO‑LSFO ~$200–$300/ton, payback menarik; setelah 2020 spread menyempit dan larangan open discharge bertambah, pesanan baru melunak (www.dnv.com).

Arus limbah: kapal open‑loop secara kolektif membuang washwater sampai ~10 Gt/tahun (safety4sea.com). Secara lokal, perubahan kimia air dapat signifikan—misal dekat Rotterdam ~0,088 unit pH/tahun jika penetrasi tinggi (www.mdpi.com). Closed‑loop, sebaliknya, menghasilkan limbah terkonsentrasi: aturan UE mengasumsikan ~0,1–1 t sludge/hari untuk mesin 10 MW (contoh angka ≈840 kg/hari) (eur-lex.europa.eu).

Sumber teknis dan parameter kunci

DNV GL, ICCT, dan laporan industri (2020–22) menyatakan wet scrubbers mencapai ~98–99% reduksi SOx; efisiensi open‑loop turun saat pH air laut rendah; closed‑loop memakai NaOH untuk menjaga pH tinggi (www.mdpi.com | www.mdpi.com | www.mdpi.com).

Data EPA/MARPOL (UE 2022) memperkirakan laju limbah: open‑loop ~0,1 kg/MWh (≈24 kg/hari untuk 10 MW) vs closed‑loop ~3,5–7 kg/MWh (≈840 kg/hari) (eur-lex.europa.eu). Analisis ICCT (2021) memproyeksikan ~10 Gt/tahun washwater scrubber global—dengan container/bulk/oil menyumbang ~70% dan kapal pesiar (~4% armada scrubber) ~15% (safety4sea.com | safety4sea.com).

Survei DNV GL: ~4.014 kapal awal 2020 (3.249 open, 678 hybrid, 634 closed) (www.offshore-energy.biz), ~81% open‑loop. Ketentuan Indonesia: ≤0,5%S sejak 2020; scrubber wajib disetujui DG Sea Transport; beberapa negara melarang open‑loop sehingga washwater harus ditahan onboard untuk diserahkan di pelabuhan (hubla.dephub.go.id | hubla.dephub.go.id | hubla.dephub.go.id). Liputan industri (Argus, Safety4Sea) menegaskan tantangan logistik closed‑loop (pasok kaustik) dan meluasnya larangan open‑loop (Singapura, India, China, pelabuhan UE, pesisir AS, dll.) (www.argusmedia.com).