Ketika air makin sulit, aturan makin ketat. Di wilayah kering, PLTGU—dengan HRSG (heat recovery steam generator) dan cooling tower—menghadapi keterbatasan sumber air sekaligus baku mutu limbah yang diperketat. Hasilnya: minat pada ZLD (zero liquid discharge, sistem yang mengeliminasi pembuangan cairan) melonjak.

Secara global, kewajiban dan dorongan ke ZLD meningkat—China mewajibkan ZLD untuk pembangkit termal baru dan sejumlah negara bagian AS seperti Florida sudah memasang ZLD di beberapa pembangkit (westechwater.com) (nurkimyaaritma.com).

Di Indonesia, PP 22/2021 menyebutkan bila limbah cair melanggar baku mutu, limbah tersebut tidak boleh dibuang dan harus dimanfaatkan kembali di lokasi (enviliance.com). Dengan konsumsi air PLTGU Indonesia rata-rata sekitar 3.500 L/MWh (researchgate.net), memulihkan sebagian blowdown saja sudah membantu neraca air. Persepsi publik juga berpihak pada ZLD—menghilangkan efluen cair menekan kekhawatiran masyarakat karena polutan dikonsentrasikan menjadi padatan (pubs.acs.org) (westechwater.com).

Opsi teknologi ZLD untuk blowdown CCGT

Blowdown (pelepasan sebagian air sistem untuk mengontrol akumulasi TDS/total dissolved solids) dari HRSG dan cooling tower dapat ditutup dengan tiga jalur utama: kolam evaporasi, brine concentrator/evaporator, dan crystallizer. Di lapangan, konfigurasi hibrida—membran dulu, termal kemudian—sering dipilih untuk menekan beban energi termal.

Evaporation pond (kolam evaporasi). Metode paling sederhana: blowdown disimpan pada kolam berlapis geomembran dan dibiarkan menguap secara alami. Secara historis, kolam blowdown cooling water mampu mencapai ZLD dengan energi nyaris nol dan keandalan tinggi di iklim kering (powermag.com) (condorchem.com).

Kompensasinya: kebutuhan lahan raksasa dan respons yang lambat. Desain 456 m³/hari memakai dua kolam 131×131×1,5 m (total sekitar 3,4 ha) dengan biaya konstruksi sekitar US$1,8 juta untuk dua kolam 228 m³/hari (≈US$4.000 per m³/hari kapasitas) (gasprocessingnews.com). Kolam berisiko meluap saat hujan lebat dan kerap membutuhkan pembersihan padatan manual; cemaran organik bisa memicu bau/biological fouling (condorchem.com) (condorchem.com).

Praktiknya, kolam sering menerima blowdown yang sudah pra‑terkonsentrasi atau dipretreatment untuk mengendalikan silika/kekerasan. Pra‑perlakuan umum mencakup softening, klarifikasi, atau membran. Untuk tahap ini, operator kerap memasang unit seperti softener guna menurunkan Ca/Mg, diikuti pra‑saringan dan filtrasi media seperti sand filter agar beban padatan tersuspensi turun sebelum ke kolam.

Brine concentrator/evaporator (MVC). MVC (mechanical vapor‑compression, penguap vakum dengan uap dikompresi ulang) memulihkan sekitar 90–95% air dan menyisakan brine pekat untuk tahap akhir (lenntech.pl). Konsumsi energi tipikal sekitar 15 kWh per m³ air yang dipulihkan, dengan CAPEX orde US$1.750 per m³/hari kapasitas; MED (multi‑effect distillation, menggunakan uap) sekitar US$1.375 per m³/hari bila uap tersedia (lenntech.pl) (lenntech.pl).

Pada praktiknya, MVC dipasangkan dengan membran (mis. reverse osmosis/RO, forward osmosis) untuk meminimalkan volume brine, dan pretreatment (softening, klarifikasi) guna menahan scaling akibat kekerasan/silika. Desain tertentu melaporkan recovery sekitar 97,5% dengan jejak lahan kecil—namun butuh daya dan operator terampil (lenntech.pl). Di sisi membran, pra‑perlakuan dengan ultrafiltration (UF) membantu menstabilkan SDI/partikulat, dan antiskalan membran yang terukur via dosing pump penting untuk menjaga performa RO.

Crystallizer. Tahap penutup ZLD yang menguapkan sisa air dan mengkristalkan garam. Forced‑circulation crystallizer (digerakkan uap atau kompresi mekanis) menangani sisa 5–10% volume air—sangat intensif energi: sekitar 50 kWh per m³ yang diproses pada recovery ~95% (lenntech.pl). Di Florida, banyak unit memakai steam‑driven forced‑circulation dengan thermocompressor untuk mendaur uap dan menaikkan efisiensi (nurkimyaaritma.com). Produk padatan (salt cake/slurry) umumnya 1–5% volume awal; studi kasus menunjukkan keluaran padatan ~1 ton/hari (PLTG 150 MW) hingga ~12 ton/hari (pembangkit batubara 920 MW) (nurkimyaaritma.com) (nurkimyaaritma.com). Kondensatnya sangat murni (<50–100 ppm) dan disirkulasikan kembali ke plant (nurkimyaaritma.com) (nurkimyaaritma.com).

Baca juga: Pengolahan Limbah Secara Kimia

Perbandingan teknis dan jejak biaya

Evaporation pond: energi nyaris 0 kWh/m³, tetapi butuh lahan luas. Contoh CAPEX sekitar US$1.800/m³/hari (dua kolam total 456 m³/hari), dan kapasitas 228 m³/hari butuh kolam 131×131 m (gasprocessingnews.com). Sangat bergantung iklim—perlu laju evaporasi lingkungan tinggi (>5–10 mm/hari); hujan mengencerkan dan mempersulit operasi (condorchem.com).

Brine concentrator (MVC): energi sedang (~15 kWh/m³), footprint kecil, dan CAPEX sekitar US$1.750/m³/hari—lebih rendah dari kolam. Recovery 90–97%, menyisakan ~10% volume untuk tahap akhir. OPEX didominasi listrik dan perawatan kompresor (lenntech.pl) (lenntech.pl).

Crystallizer: energi tinggi (~50 kWh/m³). Walau throughput rendah (<10% volume), ini satu‑satunya jalan menuju ZLD penuh. Tanpa crystallizer, recovery air ~90–95% (ZLD ≈98–99%) (lenntech.pl).

Pretreatment menjadi kunci menghindari scaling. Sering dipakai membran dan kimia—inilah ruang bagi nano‑filtration untuk menurunkan kekerasan dengan tekanan lebih rendah ketimbang RO, serta antiskalan membran saat menaikkan recovery. Untuk mengamankan kualitas masuk RO, polishing partikel memakai cartridge filter lazim dilakukan, sementara TSS tinggi bisa ditangani di hulu dengan clarifier.

baca juga: 

Pengertian dan Pengaruh TDS dan TSS Terhadap Kualitas Air

Analisis biaya–manfaat

CAPEX. Aturan praktis: peralatan ZLD termal berada di kisaran US$1.000–2.000 per m³/hari kapasitas. MVC sekitar US$1.750/m³/hari; unit thermal tiga efek sekitar US$1.800/m³/hari; contoh kolam berlapis mencapai ~US$4.000/m³/hari (lenntech.pl) (gasprocessingnews.com). Untuk kebutuhan 4.000 m³/hari, ZLD berbasis MVC sekitar US$7–8 juta CAPEX, sedangkan kolam bisa ~2× plus beberapa hektare lahan. Studi lain menunjukkan modal ZLD sekitar 40% lebih tinggi dibanding pengolahan biologis parsial‑discharge untuk aliran serupa (power-eng.com).

OPEX. Energi mendominasi. MVC ~15 kWh/m³ dan crystallizer ~50 kWh/m³; total sekitar 65 kWh/m³. Pada tarif US$0,10/kWh, biaya energi kira‑kira US$6,50/m³. Optimasi heat recovery mampu memangkas, misalnya di Florida penambahan panjang tube menurunkan konsumsi evaporator dari ~25 menjadi 18 kWh/m³ (investasi tambahan ~US$150 ribu menghemat ~US$425 ribu per tahun) (lenntech.pl) (nurkimyaaritma.com).

Biaya yang dihindari dapat sangat besar. Jika brine harus diangkut keluar lokasi, biayanya bisa mencapai ~US$0,50 per galon AS (~US$132/m³); sebuah plant 250 MW memperkirakan pengosongan satu kolam menelan US$17 juta (watertechnologies.com). Pada kasus lain, pemasangan sistem daur ulang di lokasi (RO, polishing, dll.) mendaur 60 juta galon (227.000 m³) menjadi air boiler dalam dua tahun—menghindari biaya US$17–20 juta dan total penghematan lebih dari US$20 juta (watertechnologies.com) (watertechnologies.com).

Nilai air turut krusial. Desain ZLD yang baik dapat memangkas kehilangan blowdown dari ~21% menjadi 0,1% dari intake—hemat hingga ~20% makeup water pada PLTGU dengan cooling tower (nsenergybusiness.com). Pendapatan sampingan mungkin ada: presipitasi garam seperti CaCO₃ atau NaCl kadang bernilai jual (westechwater.com) (mdpi.com). Nilai regulasi juga nyata: ZLD menghindari izin efluen dan sanksi; PP 22/2021 mengarahkan operator yang melebihi standar untuk “memanfaatkan” limbah di lokasi (enviliance.com).

Secara keseluruhan, proyek ZLD memerlukan investasi jutaan dolar dan konsumsi daya pada ordo 10–50 kWh per m³ blowdown. Dalam skenario biaya air/pembuangan tinggi (ratusan US$/m³) atau kebutuhan kemandirian pasokan, ZLD dapat balik modal dalam beberapa tahun via biaya yang dihindari (watertechnologies.com). Analisis lain memperkirakan dengan penjualan garam, biaya terlevel ZLD sekitar US$7–14/m³ dan payback bisa <8 tahun; tanpa offset tersebut, ZLD mahal sehingga umumnya dipasang hanya bila tekanan regulasi/kelangkaan air akut (mdpi.com) (pubs.acs.org) (nsenergybusiness.com).

Baca juga: 

Penerapan Sistem Biofilter dalam Pengolahan Limbah Air

Desain hibrida membran–termal

HERO™ (high‑efficiency reverse osmosis) dan proses membran lain dapat menggantikan sebagian beban termal, misalnya mencapai ~90% recovery dengan energi lebih rendah, walau dibatasi tekanan osmotik (archive.aquatech.com). Contoh di Arizona: pemilik memilih membran high‑recovery (Aquatech’s HERO) yang mengurangi blowdown ~90% dengan biaya sekitar setengah brine concentrator termal dan penghematan daya sangat besar (archive.aquatech.com).

Skema ini menuntut pretreatment yang disiplin. Unit membrane systems industri umumnya diawali UF sebagai pretreatment RO diikuti brackish‑water RO untuk air payau plant. Untuk kapasitas darurat atau sementara, opsi containerized SWRO membantu menjaga kontinuitas. Di sisi kimia, scale inhibitor menjaga supersaturasi, dan activated carbon berguna bila organik mengganggu kinerja membran.

Penggunaan kembali dan polishing air hasil

Kondensat dari evaporator/crystallizer sangat murni (<50–100 ppm) dan dikembalikan ke plant (nurkimyaaritma.com). Untuk memenuhi spesifikasi air boiler/HRSG, polishing lanjutan lazim ditempuh di industri dengan teknologi penukar ion. Opsi umum termasuk demineralizer (rantai kation/anion kuat/lemah), mixed bed untuk TDS sangat rendah dan silika <20 ppb, serta resin seperti ion exchange resin sesuai kebutuhan spesifik.

baca juga: Media Filtrasi : Sand Filter, Carbon Filter dan Iron Filter

Implikasi untuk proyek PLTGU di Indonesia

Regulasi Indonesia—PP 22/2021—secara efektif mendorong reuse di lokasi bagi aliran yang melampaui baku mutu (enviliance.com). Pada plant yang beroperasi di pulau dengan ketersediaan air terbatas, pertimbangan payback ZLD harus memasukkan: CAPEX+OPEX (MVC ~15 kWh/m³; crystallizer ~50 kWh/m³), biaya lahan jika memilih kolam (contoh 456 m³/hari ≈ US$1,8 juta; 3,4 ha), dan biaya yang dihindari seperti hauling (~US$0,50/galon AS, ~US$132/m³) hingga risiko non‑compliance (contoh pengosongan kolam ~US$17 juta) (gasprocessingnews.com) (watertechnologies.com).

Kesimpulannya: di wilayah kering, ZLD menutup efluen cair mendekati 100% dan mendaur ulang air plant—dengan catatan jalur teknologi harus selaras dengan iklim, lahan, pasokan energi, dan kompetensi operasi. Banyak kasus menunjukkan kolam efektif di iklim panas‑kering; MVC+crystallizer unggul di footprint; hibrida membran menekan energi—semuanya valid tergantung konteks (nsenergybusiness.com) (westechwater.com).

Rangkuman angka representatif: CAPEX kolam ~US$1,8 juta untuk 456 m³/hari vs ~US$1,75 juta untuk MVC ekuivalen; MVC ~15 kWh/m³; crystallizer ~50 kWh/m³; dengan padatan 1–12 ton/hari tergantung skala, dan >99% air didaur ulang pada sistem lengkap (gasprocessingnews.com) (lenntech.pl) (lenntech.pl) (nurkimyaaritma.com). Memilih kombinasi yang tepat—dan memolesnya dengan unit inlet/outlet yang sesuai, dari karbon aktif hingga membran proses—akan menentukan payback riil ZLD di lapangan.