Kiln semen tanpa kontrol bisa memuntahkan NOₓ 500–1.500 ppmv (≈670–2.000 mg/Nm³). Di lapangan, dua kubu teknologi bersaing: burner low‑NOₓ yang murah dan simpel, versus SNCR berbasis amonia/urea yang lebih tajam tapi ber‑OPEX tinggi. Untuk SO₂, batu kapur justru jadi “scrubber” alami, sementara debu ditangkap baghouse atau ESP.
Angka dasarnya keras: konsentrasi NOₓ (gabungan NO + NO₂) dari kiln semen tanpa kontrol berada di kisaran 500–1.500 ppmv—sekitar 670–2.000 mg/Nm³—pada cerobong (cementequipment.org). Itu sebabnya pabrikan menimbang dua jalur: kontrol primer pembakaran seperti low‑NOₓ burner (pembakaran bertahap, penataan nyala api), atau reduksi pasca‑pembakaran tanpa katalis alias SNCR (Selective Non‑Catalytic Reduction).
Di Indonesia, batas emisi juga mengencang: ringkasan industri menyebut usulan batas SO₂ sekitar 800 mg/Nm³ (400 mg untuk pabrik baru) (globalcement.com) dan debu sekitar 50 mg/Nm³ (saat ini 80 mg) (globalcement.com). Secara praktik, alkalinitas kiln membuat SO₂ dari bahan bakar biasanya sudah rendah, dan baghouse mampu menahan debu hingga di bawah 50 mg (cementequipment.org).
Grinding Aids: Buat Raw Mill Makin Ngebut
Parameter, istilah, dan titik kontrol
ppmv (parts per million by volume) dan mg/Nm³ (miligram per normal meter kubik) adalah satuan baku emisi gas buang. Preheater/precalciner adalah zona pemanasan awal/pendahuluan di menara sebelum kiln utama. SNCR berarti injeksi reagen amonia atau urea cair ke gas panas (ideal 870–1.150 °C) untuk mereduksi NOₓ tanpa katalis (nepis.epa.gov). Baghouse (fabric filter) dan ESP (electrostatic precipitator) adalah dua teknologi pengendalian partikulat/PM. “Ammonia slip” adalah amonia yang lolos tanpa bereaksi (umumnya beberapa ppm hingga ~10 ppm; nepis.epa.gov).
Kontrol NOₓ berbasis pembakaran: low‑NOₓ burner
Burner low‑NOₓ bekerja lewat staging udara/BBM dan pembentukan nyala api untuk menekan pembentukan NOₓ termal. Data industri menunjukkan penurunan sekitar 20–30% secara rata‑rata, dengan capaian terbaik ~40–47% (nepis.epa.gov). Keunggulannya adalah retrofit relatif sederhana; contoh investasi pemasangan burner baru berkisar €0,15–0,35 juta untuk kiln 3.000 tpd (cementequipment.org). Namun, capaian reduksi cenderung moderat (jarang melampaui ~30%).
SNCR: injeksi amonia/urea di jendela 870–1.150 °C
SNCR menyuntik reagen—amonia atau larutan urea berair—ke gas panas di preheater/kaliner pada jendela 870–1.150 °C (nepis.epa.gov). Di kondisi baik, reduksi berkisar 30–70% (nepis.epa.gov); studi kasus menunjukkan NOₓ kiln turun setengah dari ~1.200 menjadi 600 mg/Nm³ (cemenequipment.org; “Reagent used: Reduktan A200, 42 €/t kk”).
Tinjauan EPA menempatkan kinerja SNCR pada ~30–50% penurunan (bisa naik ke ~65–75% bila dikombinasi burner low‑NOₓ) (nepis.epa.gov), sementara burner saja jarang melewati ~30%. Trade‑off‑nya: SNCR lebih kompleks secara operasi dan berbiaya operasional tinggi; ~65–85% biaya tahunan didominasi reagen/operasi (nepis.epa.gov), plus ammonia slip beberapa ppm hingga ~10 ppm bila tidak dioptimasi (nepis.epa.gov). Injeksi presisi umumnya mengandalkan peralatan dosing kimia; penggunaan dosing pump membantu menjaga rasio reagen dan kontrol jendela temperatur.
Reagen SNCR dapat berupa amonia atau larutan urea berair; dalam praktik pasokan, opsi komersial mencakup larutan urea seperti AdBlue (DEF). Intinya, “SNCR mampu kira‑kira menggandakan penurunan NOₓ” dibanding burner, namun dengan ongkos reagen dan kontrol yang lebih rumit (nepis.epa.gov; nepis.epa.gov).
Keputusan investasi: batas NOₓ dan arsitektur kiln
Pertimbangan bisnis menyeimbangkan capex/opex rendah dari low‑NOₓ burner dengan kemampuan reduksi lebih tinggi dari SNCR. Di pasar dengan batas ketat (mis. <800 mg/Nm³), banyak kiln baru memasang SNCR—sering dikombinasikan pembakaran bertahap—sementara lini lama cenderung memulai dari penalaan burner dan resirkulasi gas buang.
Koagulasi vs AOP di Limbah Tekstil: Perang Mengusir Warna Bandel
SO₂: scrubbing alami oleh kapur dan alkali
Asal SO₂ di kiln berasal dari sulfur dalam bahan bakar dan umpan baku. Kuncinya: komponen alkali, terutama batu kapur (CaCO₃) yang terurai menjadi CaO, secara inheren “menyerap” SO₂ di proses. Laporan teknik menyatakan “SO₂ dari bahan bakar karena itu sepenuhnya tertahan di proses”—CaO bereaksi dengan SO₂ membentuk CaSO₃ lalu teroksidasi menjadi CaSO₄ dan kembali ke kiln (cemenequipment.org). Tinjauan lain menuliskan setelah pembakaran “most of the SO₂ was absorbed in the calciner generating alkali sulfates” (researchgate.net).
Efek scrubbing inheren ini bisa mendekati 100% untuk sulfur asal bahan bakar—secara praktik kiln dengan umpan batu kapur bisa membakar batubara/petcoke berkadar sulfur tinggi dengan SO₂ cerobong minimal. Namun sulfur dari umpan baku (mis. pirit pada batu kapur) lebih sulit dikendalikan in‑flight: sekitar 40–70% sulfur bahan baku dapat teroksidasi jadi SO₂ di gas buang preheater (researchgate.net). Sebagiannya tetap bisa teradsorbsi ulang saat bertemu CaO segar di preheater atau raw mill; pengoperasian raw mill dan preheater membantu menahan SO₂—penghilangan debu oleh raw mill dilaporkan dapat mengadsorbsi ~80% SO₂ (cemenequipment.org).
Intervensi sorben dan scrubber hilir
Jika penangkapan internal kurang (mis. saat raw mill berhenti), dilakukan scrubbing tambahan. Injeksi sorben in‑process (contoh: slurry kapur tohor) mampu meredam lonjakan SO₂: penambahan Ca(OH)₂ di preheater pada rasio molar Ca/S ≈3–6 dilaporkan menghilangkan ~60–80% spike SO₂ (cemenequipment.org). Sistem injeksi seperti ini juga diuntungkan oleh kontrol laju kimia yang stabil; dosing pump membantu menjaga rasio Ca/S tetap pada set point.
Untuk konsentrasi sangat tinggi (>>1.000 mg/Nm³), scrubber hilir (kering atau basah) digunakan. Venturi/wet scrubber dapat memangkas SO₂ sekitar 90%—contoh di Holcim Untervaz: inlet >2.000 mg/Nm³ menjadi outlet <200 mg/Nm³ dengan skema 90% reduksi (cemenequipment.org).
Debu: baghouse vs electrostatic precipitator
Partikulat dari kiln (debu klinker, abu, raw meal) dikendalikan hampir universal dengan baghouse atau ESP. Fabric filter/baghouse umumnya mencapai ≥99% efisiensi, menurunkan konsentrasi cerobong ke 10–50 mg/Nm³ (cemenequipment.org). Dalam praktik, baghouse yang terawat baik bisa membuat outlet “hampir nol” secara visual—level sub‑10 mg/Nm³ dilaporkan rutin (cemenequipment.org). Interval penggantian bag tipikal 3–5 tahun.
ESP juga efektif untuk aliran gas besar, tetapi lebih sensitif terhadap resistivitas gas, temperatur, dan distribusi aliran; ESP sering memerlukan temperatur gas lebih tinggi (mencegah kondensasi) dan penyeimbangan medan yang cermat. Secara umum baghouse unggul untuk outlet sangat rendah di kondisi operasi yang berubah‑ubah. Dilaporkan, kapital baghouse sekitar 20–40% lebih rendah dibanding ESP pada beban debu yang sama, dan konsumsi energi lebih rendah setelah terpasang (cemenequipment.org). Kombinasi juga jamak: ESP menangkap debu raw‑mill, sementara stack akhir melewati baghouse.
Catatan regulasi Indonesia
Satu ringkasan menyebut usulan batas SO₂ sekitar 800 mg/Nm³ (400 mg untuk pabrik lebih baru) (globalcement.com) dan usulan batas debu sekitar 50 mg/Nm³ (saat ini 80 mg) (globalcement.com). Standar ini relatif lebih longgar dibanding UE, namun tetap menuntut kontrol efektif. Dalam praktik, alkalinitas kiln membuat SO₂ dari bahan bakar umumnya sudah rendah, dan baghouse mampu memenuhi target sub‑50 mg (cemenequipment.org). Sisa gap kepatuhan (mis. SO₂ dari sulfur bahan baku atau partikulat jejak) biasanya ditutup dengan metode di atas (injeksi kapur ringan atau pemeliharaan baghouse).
Optimalisasi Lini Packaging Semen: Dari Tera Resmi hingga Check-Weigher Inline
Sumber dan referensi teknis
Data dan kutipan bersumber dari laporan teknik dan ulasan. Untuk kontrol NOₓ, analisis U.S. EPA melaporkan “23–47%” penurunan oleh low‑NOₓ burner dan “30–70%” oleh SNCR (nepis.epa.gov; nepis.epa.gov). Lembar fakta EPA menyebut SNCR saja ~30–50% (naik ke 65–75% dengan staging pembakaran) (nepis.epa.gov). Kimia CaO/SO₂ didokumentasikan (contoh: “SO₂ from fuels is therefore completely retained” di precalciner) (cemenequipment.org; researchgate.net). Efektivitas kontrol debu berasal dari deskripsi proses (mis. outlet baghouse “below 50 mg, even ~10 mg”) (cemenequipment.org). Standar Indonesia yang dikutip berasal dari survei industri (globalcement.com; globalcement.com).
- Battye, R., Walsh, S., Lee-Greco, J., “NOₓ Control Technologies for the Cement Industry: Final Report” (EPA‑457/R‑00‑002), U.S. EPA, Sept. 2000.
- U.S. EPA, “Air Pollution Control Technology Fact Sheet: Selective Non-Catalytic Reduction (SNCR)” (EPA‑452/F‑03‑031), Feb. 2004.
- Edwards, P., “Global Cement Emissions Standards”, Global Cement Magazine, 21 Feb. 2014.
- Wang, J., Fang, J., Wang, L., “The Sulfur Cycle Mechanism in the Whole Process of Cement Manufacturing: a Review”, [Chinese Journal of Environmental Engineering], Dec. 2018.
- CEM Equipment (Infinity for Cement), “Emissions from cement kilns”, cementequipment.org (no date).
- CEM Equipment (Infinity for Cement), “Comparison of Performance of Electrostatic Precipitator and Bag Dust Collector”, cementequipment.org (no date).
- CEM Equipment (Infinity for Cement), “NOₓ reduction techniques”, cementequipment.org (no date).
