PEMANFAATAN RESIDU PLTU TANJUNG B JEPARA

MENGGUNAKAN TEKNOLOGI ELEKTROLISIS PLASMA NON-TERMAL

SEBAGAI SOLUSI ABRASI PANTAI DI JEPARA

OLEH MUHAMMAD IMAM RAIS, 1006680386, UNIVERSITAS INDONESIA

BIDANG SOSEKLING/SDA

ABSTRAK

Indonesia adalah salah satu Negara kepulauan terbesar di dunia. Garis pantai yang sangat panjang

mencapai lebih kurang 81.000 km menempatkan Indonesia di posisi kedua garis pantai terpanjang di

dunia setelah Kanada. Oleh karena itu, sudah seharusnya kita memanfaatkan potensi wilayah pesisir

yang terdapat di seluruh wilayah Indonesia. Namun, setiap pemanfaatan sumberdaya wilayah pesisir

dapat menyebabkan perubahan ekosistem dengan skala tertentu. Pemanfaatan dengan tidak

mempertimbangkan prinsip ekologi bisa menyebabkan turunnya mutu lingkungan dan berlanjut dengan

terjadinya kerusakan ekosistem wilayah pesisir. Salah satu kerusakan yang ditimbulkan adalah abrasi.

Abrasi merupakan suatu perubahan bentuk pantai atau erosi pantai yang disebabkan

ketidakseimbangan interaksi dinamis pantai, baik akibat faktor alam maupun non alam (ulah manusia).

Abrasi dapat mengakibatkan kerugian besar dengan rusaknya wilayah pantai dan pesisir dengan segala

kehidupan yang ada di wilayah tersebut. Salah satu masalah abrasi di Indonesia adalah abrasi pantai di

Jepara. Abrasi pantai yang mengganggu dan mengancam serta merusak kelestarian lingkungan pantai ini

semakin diperparah dengan adanya pembuangan brine water dari residu PLTU Tanjung B Jepara secara

langsung ke laut. Hal tersebut akan meningkatkan permukaan air laut meningkat. Selain itu, brine water

yang memiliki tingkat garam yang lebih tinggi dari air laut akan menyebabkan air laut menjadi tercemar.

Oleh karena itu, dibutuhkan solusi untuk menyelesaikan masalah ini. Karya tulis ini bertujuan untuk

meningkatkan produksi klorin dengan penerapan teknologi elektrolisis plasma non-termal. Elektrolisis

tersebut menggunakan brine water dari PLTU Tanjung B, Jepara, sebagai sumber yang dielektrolisis.

Gagasan ini ditulis dengan analisis potensi dari tidak termanfaatkannya brine water. Berdasarkan Jurnal

Melián-Martel, 2011 , diketahui bahwa brine water jika dielektrolisis akan menghasilkan gas klorin dan

soda api (NaOH) sebagai produk utamanya. Jumlah klorin yang dihasilkan ini akan berpotensi menjadi

lebih banyak jika menggunakan teknologi plasma non-termal. Hal ini berdasarkan pada percobaan

Mizuno dkk (2003) yang dapat menghasilkan hidrogen delapan kali lebih banyak dengan menggunakan

elektrolisis plasma daripada menggunakan elektrolisis biasa. Saat mulai terbentuknya plasma, arus listrik

yang dibutuhkan menurun secara signifikan sehingga daya listrik yang digunakan juga berkurang. Kedua

hal tersebut menyebabkan elektrolisis plasma non-termal dengan menggunakan brine water akan

menghasilkan klorin yang lebih banyak dengan penggunaan listrik yang lebih efisien daripada elektrolisis

biasa. Oleh karena potensi klorin yang dihasilkan sangat besar, maka diperlukan pengelolaan mandiri

untuk mengaplikasikan gagasan ini, yaitu dengan membangun pabrik klor-alkali.

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Air garam yang digunakan saat ini pada umumnya dibuat dengan mencampurkan air tawar dengan

garam (NaCl) (Asahimas Chemical, 2012). Namun sekarang ini, air tawar / fresh water sudah menjadi

krisis di dunia, termasuk di Indonesia. Di Pulau Jawa sendiri yang penduduknya mencapai 65% total

penduduk Indonesia, hanya tersedia 4,5% potensi air tawar (Pusat Perpustakaan dan Penyebaran

Teknologi Pertanian. 2012). Penulis melihat adanya potensi sumber elektrolisis selain air garam, yaitu

brine water. Diketahui bahwa hasil elektrolisis brine water akan menghasilkan klorin yang jauh lebih

besar (main product) daripada air laut dengan hidrogen sebagai by product-nya (Abdel-Aal et al., 2010).

Brine water adalah air yang memiliki kadar garam yang lebih tinggi daripada air laut (Schlumberger,

2012). Kandungan garam pada brine water yaitu lebih dari 50 g/L, sedangkan air laut mengandung 30-50

g/L (Astle dan Weast, 1982).

Mengingat potensi pemanfaatan brine water sangat besar, penulis melihat peluang untuk

memanfaatkan air tersebut dari hasil limbah buangan PLTU di Indonesia. “Semakin banyak PLTU di

Indonesia yang umumnya berada dekat pantai, semakin banyak brine water yang tidak termanfaatkan.

Padahal, biaya untuk proses desalinasi itu sangat mahal (Marwati, 2010)”. Salah satu PLTU yang

menghasilkan residu brine water adalah PLTU Tanjung Balai B, Jepara, Jawa Tengah, yaitu sebesar 60%

dari air laut yang digunakan . Penulis Memilih PLTU tersebut karena melihat adanya potensi industri di

Jepara, yaitu industri klor-alkali, selain industri mebel dan ukir yang menjadi ikon kota tersebut.

Teknologi yang digunakan untuk memproduksi klorin saat ini, yaitu elektrolisis biasa, membutuhkan

daya yang sangat besar. Dibutuhkan daya listrik sebesar 3400 kWh untuk memproduksi satu ton klorin

(Melián-Martel et al., 2011). Oleh karena itu, penulis melihat adanya teknologi lain untuk memproduksi

klorin dengan daya yang lebih sedikit daripada elektrolisis biasa. Teknologi tersebut adalah elektrolisis

plasma non-termal.

Studi mengenai produksi klorin dengan menggunakan elektrolisis plasma belum pernah dilakukan.

Selama ini, baru diteliti pemanfaatan elektrolisis plasma dengan air laut untuk memproduksi gas

hidrogen. Berdasarkan Jurnal Abdel-Aal et al., 2010, diketahui bahwa elektrolisis plasma dengan

menggunakan air laut akan menghasilkan efektivitas yang jauh lebih tinggi karena air laut mengandung

NaCl yang konduktivitasnya tinggi. Teknologi plasma diketahui dapat menghasilkan gas hidrogen

delapan kali lebih banyak dari elektrolisis biasa pada proses produksi hidrogen dengan menggunakan air

(Mizuno et al., 2003). Selain itu, semakin meningkatnya tegangan yang digunakan maka plasma yang

terbentuk akan semakin banyak, yang membuat produktivitas hidrogen meningkat dan konsumsi energi

menurun (Saksono et al., 2012). Berdasarkan hal tersebut, penulis berasumsi jika menggunakan

elektrolisis plasma, jumlah klorin yang diproduksi akan semakin meningkat dan efisien.

Tujuan

1. Mempelajari potensi residu brine water PLTU Tanjung Balai B, Jepara, Jawa Tengah untuk

memproduksi gas klorin

2. Mempelajari penggunaan teknologi plasma non-termal untuk meningkatkan jumlah gas klorin yang

diproduksi dan meningkatkan efisiensi penggunaan listrik

3. Mengurangi potensi abrasi pantai di daerah Jepara dengan memanfaatkan residu brine water PLTU

Tanjung Balai B Jepara yang selama ini dibuang begitu saja ke laut

Manfaat

1. Membuka wawasan pihak PLTU Tanjung Balai B, Jepara bahwa residu brine water yang selama ini

dibuang begitu saja dapat dimanfaatkan untuk memproduksi gas klorin

2. Memberikan solusi tentang produksi gas klorin yang lebih produktif dari segi jumlah dan yang lebih

efisien dari segi penggunaan listrik

3. Membuka lapangan pekerjaan dan meningkatkan perekonomian masyarakat sekitar dengan

melakukan produksi klorin dari residu brine water PLTU Tanjung B Jepara

Telaah Pustaka

Penulisan gagasan ini berdasarkan jurnal Saksono et al., 2012, yang menerangkan bahwa dengan

elektrolisis plasma non-termal dapat menghasilkan produk 8 kali lebih banyak dari elektrolisis biasa dan

juga potensi brine water dari PLTU Tanjung B Jepara yang tidak termanfaatkan (Marwati, 2010)

Metode Penulisan

Metode penulisan ini bersumber dari gagasan penulis yang melihat potensi brine water untuk

menghasilkan klorin dan juga penggunaan metode elektrolisis yang menghasilkan lebih banyak produk.

Ide-ide penulis tersebut dibuktikan dan dikembangkan dengan jurnal-jurnal yang ada.

ISI

Analisis Situasi

Pada era globalisasi saat ini, banyak industri menggunakan klorin (Cl2) sebagai salah satu bahan baku

dasarnya, contohnya pada industri desinfektan, plastik, kertas, dan lain- lain (Hasan, 2006). Lebih dari

50% barang-barang kimia yang komersil menggunakan klorin sebagai bahan dasarnya (World Chlorine

Council, 2012). Salah satu teknologi biasa yang digunakan untuk menghasilkan klorin adalah melalui

elektrolisis air garam/saline water. Para pelaku industri penghasil klorin atau biasa disebut industri klor-

alkali lebih memilih air garam daripada air laut karena banyaknya pengotor pada air laut yang dapat

mempengaruhi produk (Melián-Martel et al., 2011). Elektrolisis air garam merupakan teknologi

pemecahan molekul-molekul air garam menjadi atom-atom penyusunnya. Teknologi ini diterapkan

berdasarkan teori yang dikembangkan oleh Michael Faraday yang menjelaskan hubungan kuantitatif

antara jumlah arus listrik yang dilewatkan pada sel elektrolisis dengan jumlah zat yang dihasilkan pada

elektroda. Teori yang dinyatakan oleh Faraday antara lain:

1. Jumlah zat yang dihasilkan di elektroda sebanding dengan jumlah arus listrik yang melalui sel

2. Bila sejumlah tertentu arus listrik melalui sel, jumlah mol zat yang berubah di elektroda adalah

konstan tidak bergantung jenis zat

Adapun reaksi elektrolisis biasa tersebut dari air garam untuk menghasilkan klorin (Cl2) dengan

menggunakan arus listrik yang mengalir melalui air garam adalah sebagai berikut (Abdel-Aal et al., 2010)

:

Anoda: 2Cl-(aq) → Cl2(g) + 2e- (1)

Katoda: 2Na+(aq) + 2H2O(l) + 2e- → H2(g) + 2NaOH(aq) (2)

Dari reaksi di atas, diperoleh produk utama berupa Cl2 dan NaOH, sedangkan produk sampingannya

berupa H2. NaOH dapat digunakan sebagai reaktan untuk mensintesis bahan-bahan farmasi, sedangkan

H2 dapat digunakan untuk memproduksi hidrogen peroksida dan amoniak (Euro Chlor, 2012). Proses

elektrolisis dapat dilihat pada gambar 1.

Gambar 1. Proses Elektrolisis menggunakan membran sel

Sumber : http://www.eurochlor.org/media/7812/membrane_cell_process.pdf

Seiring dengan bertambahnya penduduk Indonesia maka kebutuhan akan klorin pun semakin

meningkat. Kebutuhan klorin tersebut meningkat karena pada umumnya klorin dimanfaatkan sebagai

bahan baku produk kebutuhan sehari-hari seperti plastik, deterjen, dan kertas (Gambar 2). Pertambahan

penduduk Indonesia tersebut dari tahun ke tahun terlihat dari hasil sensus penduduk yang meningkat

selama 10 tahun terakhir sebesar 15% (Badan Pusat Statistik, 2010). Mengingat kebutuhan klorin

semakin meningkat, dibutuhkan gagasan untuk menghasilkan klorin dengan skala lebih besar dan

efisien dari segi daya listrik yang digunakan.

Bahan baku dari pembuatan klorin secara biasa adalah dengan menggunakan air garam. Air garam

tersebut dibuat dengan cara melarutkan garam (NaCl) ke dalam air tawar / fresh water (Asahimas

Chemical, 2012). Namun sekarang ini, air tawar / fresh water sudah menjadi krisis di dunia, termasuk di

Indonesia. Di Pulau Jawa yang penduduknya mencapai 65% dari total penduduk Indonesia, hanya

tersedia 4,5% potensi air tawar nasional. Faktanya, jumlah ketersediaan air di Pulau Jawa yang mencapai

30.569,2 juta meter kubik per tahun tidak mencukupi untuk memenuhi kebutuhan air bagi seluruh

penduduknya (Pusat Perpustakaan dan Penyebaran Teknologi Pertanian, 2012).

Gambar 2. Berbagai produk berbahan dasar klorin

Sumber : Hasan, 2006

Berdasarkan hal tersebut, dibutuhkan alternatif lain untuk menggantikan air garam, yaitu dengan

menggunakan brine water. Brine water adalah adalah air yang memiliki kadar garam yang lebih tinggi

daripada air laut (Schlumberger, 2012). Brine water memiliki potensi untuk menghasilkan klorin lebih

banyak daripada air laut. Potensi ini berdasarkan pada semakin banyak kandungan garam maka semakin

banyak gas klorin yang dihasilkan pada proses elektrolisis. Hal ini terjadi karena sumber klorin tersebut

diperoleh dari NaCl sehingga semakin banyak NaCl yang terlarut maka semakin banyak gas Cl2 yang

dihasilkan pada elektrolisis.

Sumber brine water yang diambil dalam gagasan ini adalah brine water dari limbah PLTU Tanjung B

Jepara, Jawa Tengah. Dipilihnya PLTU tersebut karena penulis melihat adanya potensi industri di Jepara,

yaitu industri klor-alkali, selain industri mebel dan ukir yang menjadi ikon kota tersebut. PLTU Tanjung B

Jepara mengambil air laut sebagai sumber untuk menggerakan generator dengan cara memanaskan air

laut menggunakan batu bara. Kemudian uapnya digunakan untuk menggerakan generator dan yang

tidak menguap, yaitu brine water, dibuang begitu saja ke laut. PLTU tersebut menghasilkan daya listrik

sebesar 1320 MW dengan membutuhkan 320 m3 air laut per jam nya. Dari 320 m3 air laut tersebut,

dihasilkan sebesar 200 m3 brine water (Marwati, 2010).

Gambar 3. PLTU Tanjung B Jepara

Sumber : http://1.bp.blogspot.com/-K-q1I4YIByQ/T0HRm2godhI/AAAAAAAAAhA

/6z5OUzN_BVo/s1600/images.jpg

Pemanfaatan Teknologi Plasma Non-Termal dalam Proses Elektrolisis

Berdasarkan teknologi untuk menghasilkan klorin, yaitu dengan menggunakan elektrolisis, penulis

melihat adanya potensi menggunakan elektrolisis plasma non-termal untuk menghasilkan klorin lebih

banyak dan efisien. Elektrolisis plasma (Contact Glow Discharge Electrolysis, CGDE) adalah proses

elektrokimia dimana plasma dihasilkan oleh arus DC antara elektroda dan permukaan elektrolit di

sekitarnya (Yan et al., 2006). Plasma non-termal memiliki densitas energi lebih rendah dari pada termal.

Terdapat perbedaan suhu besar antara elektron dan partikel yang lebih berat jika dibandingkan dengan

plasma termal. Elektron dengan energi yang cukup bertumbukan dengan gas latar (background)

menghasilkan disosiasi, eksitasi, dan ionisasi tingkat rendah tanpa peningkatan entalpi gas yang cukup

besar (Yan et al., 2006).

Elektrolisis biasa dikembangkan menjadi elektrolisis plasma (CGDE) ketika tegangan yang diberikan

sangat tinggi. Hasil yang didapat pada elektroda pijaran plasma (glow discharge electrode) beberapa kali

lebih besar dibandingkan nilai Faraday yang dihasilkan dari elektrolisis biasa seperti H2 yang terbentuk

pada anoda dan Cl2 yang terbentuk pada katoda (Mizuno, 2003). Dalam percobaan produksi hidrogen

dengan mengunakan air (H2O) murni pada suhu 80oC dan tegangan 230V, Mizuno dkk (2003)

mendapatkan efisiensi penggunaan energi listrik hingga 800% dibandingkan kebutuhan energi listrik

menurut Hukum Faraday tersebut.

Plasma elektrolisis akan terbentuk pada kondisi tegangan yang tinggi. Sebelum plasma terbentuk, arus

akan meningkat seiring dengan bertambahnya waktu (Gambar 4). Pada grafik tersebut terlihat bahwa

pada detik sekitar 220 dan arus 10A, plasma mulai terbentuk. Setelah terbentuknya plasma, arus listrik

menurun secara signifikan menjadi sekitar 3A dan daya menurun dari 1900W menjadi 600W (Saksono et

al., 2012) sehingga dapat dikatakan bahwa penerapan teknologi plasma dalam proses elektrolisis brine

water mampu mengurangi konsumsi energi listrik.

Gambar 4. Grafik hubungan antara temperatur, arus dan tegangan terhadap waktu dalam

larutan KOH 0,1 M dan tegangan 200 volt

Sumber : Saksono et al., 2012

Pada percobaan yang menggunakan larutan KOH 0,1 M tersebut, reaksi yang terjadi pada anoda dan

katoda adalah

Anoda: 2H2O → O2(g) + 4H+(aq) + 4e- (3)

Katoda: 2H2O + 2e- → H2(g) + 2OH-(aq) (4)

Pada saat plasma mulai terbentuk, produksi H2 meningkat seiring dengan menurunnya arus listrik

(konsumsi listrik menurun). Oleh karena pembentukan spesies metastabil dari H+ dan OH- menjadi

radikal •H dan •OH, H2 dan O2 akan terbentuk sehingga total produksi H2 meningkat. Reaksi diantara

spesies metastabil dapat ditulis (Jinzhang et al., 2008):

4H+(aq) + 4e- → 4•H (5)

4OH-(aq) → 4•OH + 4e- (6)

4H+(aq) + 4OH-

(aq) → 4•H + 4•OH (7)

2•H + 2•H → 2H2(g) (8)

4•OH → 2H2(aq) + 2O2(aq) (9)

Potensi Brine Water PLTU Tanjung B Jepara Untuk Menghasilkan Klorin

Brine water pada PLTU Tanjung B Jepara dibuang begitu saja karena biaya untuk mendesalinasi yang

menghasilkan air tawar / fresh water memerlukan biaya yang tinggi. Brine water tersebut jika digunakan

kembali untuk sumber PLTU akan meningkatkan korosi pada peralatan logam PLTU. Hal tersebut dapat

terjadi karena konduktivitas yang tinggi pada brine water sehingga mengakibatkan elektron-elektron

dari peralatan logam PLTU lebih mudah untuk diikat oleh oksigen di udara yang menyebabkan terjadinya

korosi. Brine water pada limbah PLTU Tanjung B Jepara mempunyai kadar garam yang cukup tinggi.

Komposisi secara matematis perhitungan kandungan garamnya yaitu diketahui bahwa rata-rata air laut

mengandung garam 3,5 %, artinya dalam 1 liter air laut terdapat 35 gram garam (Anderson, 2008).

Namun, garam tersebut tidak semuanya NaCl. Komposisi garam tersebut dijelaskan pada Tabel 1. PLTU

Tanjung B Jepara setiap jamnya membutuhkan 320m3 atau 320.000 L air laut sehingga garam yang

terkandung sekitar 11.200.000 gram atau 11,2 ton. Setelah diupkan, menghasilkan buangan brine water

sebanyak 200 m3 atau 200.000 L. Diasumsikan air yang teruapkan, yaitu sebanyak 120.000 L, tidak

mengandung garam yang terlarut . Berdasarkan hal tersebut, kadar garam pada Brine water PLTU

Tanjung B Jepara adalah 11.200.000 gram atau sekitar 5,6% dari brine water setiap jamnya.

Tabel 1. Komposisi Kandungan Garam Laut

Ion Penyusun Garam Laut % Massa Kandungan Dalam Garam laut

Klorida 55,03

Natrium 30,59

Sulfat 7,68

Magnesium 3,68

Kalsium 1,18

Potasium 1,11

Bikarbonat 0,41

Bromida 0,19

Borat 0,08

Strontium 0,04

flour 0,003

Lain-Lain Kurang dari 0,001

Sumber : Anderson, 2008

Berdasarkan Tabel 1, persen massa ion klorida dalam garam laut adalah 55,03% sehingga potensi brine

water PLTU Tanjung B Jepara dari setiap 200 m3 untuk menghasilkan klorin jika diasumsikan semua ion

klorida menjadi gas adalah 6.163.360 gram atau sekitar 6,2 ton.

Elektrolsis Plasma Non-Termal Menggunakan Brine Water

Ion klorida dari brine water PLTU Tanjung B, Jepara, berpotensi untuk menghasilkan klorin melalui

teknologi elektrolisis plasma non-termal. Dengan menggunakan teknologi ini, kebutuhan daya listrik

akan lebih efisien daripada elektrolisis biasa. Namun, masalah besar dari brine water tersebut yaitu

banyaknya zat pengotor yang terlarut. Zat tersebut akan mempengaruhi proses elektrolisis karena

elektrolisis membutuhkan brine water yang cukup murni, khususnya metode membran sel yang

membutuhkan kemurnian yang tinggi. Zat pengotor tersebut berupa ion-ion logam maupun zat yang

terlarut. Melián-Martel dkk (2011) menjelaskan dalam jurnalnya mengenai pemurnian brine water.

Proses pemurnian tersebut tercantum dalam Gambar 5.

Gambar 5. Proses pemurnian brine water

Sumber : Melián-Martel et al., 2011

Proses pemurnian yang pertama terdiri atas pengendapan kimia , klarifikasi, dan filtrasi. Pemurnian

tahap ini akan menghilangkan kalsium, magnesium, dan sulfat pada brine water dalam bentuk CaCO3,

BaSO4, dan Mg(OH)2. Penghilangan zat kimia tersebut dilakukan melalui proses pengendapan. Kalsium

diendapkan oleh larutan natrium karbonat (Na2CO3). Untuk mengendapkan sulfat digunakan larutan

barium klorida (BaCl2), sedangkan magnesium diendapkan dengan larutan natrium hidroksida (NaOH).

Reaksi dari proses pengendapan tersebut adalah sebagai berikut :

Na2CO3•10H2O(ac) + CaCl2(ac) → CaCO3(s) + 2NaCl(ac) + 10H2O(ac) (10)

BaCl2•2H2O(ac) + Na2SO4 (ac) → BaSO4 (s) + 2NaCl(ac) + 2H2O(ac) (11)

2NaOH(ac) + MgCl2(ac) → Mg(OH)2(s) + 2NaCl(ac) (12)

Proses pengendapan magnesium tersebut dapat juga dilakukan untuk berbagai logam seperti besi, nikel

dan krom. Logam-logam tersebut akan mengendap dalam bentuk hidroksida yang terjadi pada tangki

klarifikator. Pada tangki tersebut ditambahkan beberapa pati kentang yang digunakan sebagai

penggumpal untuk zat-zat yang mengendap. Penggumpal tersebut berguna agar pada saat air dialirkan

keluar tangki, zat-zat yang mengendap tidak ikut keluar. Setelah dikeluarkan dari tangki klarifikator,

brine selanjutnya melalui proses filtrasi. Proses filtrasi tersebut berguna untuk menyaring padatan

berdiameter kecil yang tersuspensi.

Setelah melalui proses pemurnian yang pertama, selanjunya brine water memasuki proses

pensaturasian dengan cara diuapkan. Proses tersebut berguna agar konsentrasi NaCl lebih pekat

sehingga lebih mudah dielektrolisis. Persamaan kesetimbangan energi untuk setiap evaporator adalah :

Lo ·ΔHLo + Q1 = L1 ·ΔHL1 + V1 ·ΔHV1 (13)

dimana Lo adalah aliran brine yang masuk ke evaporator, L1 adalah aliran brine yang keluar dari

evaporator, V1 adalah jumlah air yang menguap dalam evaporator, Q1 adalah pertukaran panas, ΔHLo

dan ΔHL1 adalah entalpi dari cairan yang masuk dan keluar evaporator, dan ΔHV1 adalah entalpi dari uap.

Proses pemurnian pertama belum cukup untuk menghilangkan kalsium, magnesium, dan strontium.

Diperlukan proses pemurnian yang kedua, yaitu pertukaran ion (ion exchange). Proses tersebut

memerlukan resin yang karakteristiknya berhubungan dengan gugus fungsi aminometilfosfonik. Gugus

tersebut sangat berhubungan erat dengan Ca2+ dan Mg2+ sehingga memungkinkan terjadinya pertukaran

ion. Setelah pemurnian tersebut, brine water dipanaskan (sampai 90oC) dan pengasaman (pH 4) dengan

tujuan agar tidak terbentuknya reaksi yang kedua pada persamaan reaksi 14 dan 15.

Cl2 + H2O → Cl− + H+ ↔ ClO− + Cl− + 2H+ (14)

HClO+ + ClO− → ClO3− + 2Cl− + 2H+ (15)

Selanjutnya terbentuk produk buangan/limbah dari elektrolisis tersebut, yaitu depleted brine. Depleted

brine tersebut dapat dicampurkan kembali untuk proses elektrolisis selanjutnya. pencampuran tersebut

dapat dilakukan setelah proses ion exchange. Namun sebelum dicampurkan, depleted brine tersebut

harus melalui proses deklorinasi. Dalam proses deklorinasi, beberapa asam klorida (pH 2-2,5)

ditambahkan sehingga ekstraksi klorin yang lebih baik dapat diperoleh. Penambahan asam klorida, yang

mempunyai pH 2-2.5, tidak hanya mengurangi kelarutan klorin melalui perubahan kesetimbangan

hidrolisis titik, tetapi juga dapat meghambat pembentukan klorat dan hipoklorit. Hasil pemurnian

tersebut menghasilkan kemurnian sekitar NaCl 30.6% berat. Jika dielektrolisis menggunakan eneltrolisis

biasa maka akan menghasilkan gas klorin dengan konsentrasi 98% (Melián-Martel et al., 2011)

Pada proses elektrolisis plasma non-termal dengan menggunakan brine water, reaksi yang terjadi pada

anoda dan katoda akan sama dengan elektrolisis biasa menggunakan air garam (reaksi 1 dan 2) karena

brine water tersebut hanya mempunyai kandungan garam yang lebih tinggi daripada air laut sehingga

tidak mempengaruhi elektrolisi (Schmittinger, 2000). Setelah terbentuk plasma, akan terbentuk spesi-

spesi aktif radikal dari komponen-komponen penyusunnya.

Menurut Mizuno (2003), elektrolisis biasa dapat dikembangkan menjadi elektrolisis plasma dengan cara

menaikan tegangan diatas 100V. Berdasarkan hal tersebut, aplikasi teknologi elektrolisis plasma dengan

menggunakan metode membrane sel hanya dengan menaikan tegangannya sampai terbentuk plasma.

Oleh karena potensi klorin yang dihasilkan dari elektrolisis plasma non-termal dengan menggunakan

bahan baku brine water sangat besar, diperlukan pendirian pabrik klor-alkali di sekitar PLTU Tanjung B,

Jepara, untuk pengembangan lebih lanjut.

Pada sub bab sebelumnya, diketahui potensi brine water PLTU Tanjung B Jepara dari setiap 200 m3

untuk menghasilkan klorin jika diasumsikan semua ion klorida menjadi gas adalah 6,2 ton. Dari hasil

tersebut, pendapatan pabrik klor-alkali jika diketahui harga gas klorin dunia dengan kemurni 98%-99%

(Steward,2013) yaitu $0,15 per 100 gram adalah $9.300 per 200 m3 brine water.

Pihak-Pihak yang Terkait dalam Pengimplementasian Gagasan

Pengimplementasian teknologi plasma non-termal dengan menggunakan brine water dari PLTU Tanjung

B, Jepara, berupa pendirian pabrik klor-alkali. Pihak-pihak yang terkait dalam pendirian pabrik tersebut

adalah:

Tabel 2. Peranan elemen terkait dalam pengimplementasian gagasan

No Lembaga Peranan

1 Lembaga Penelitian

Melakukan riset atau uji coba kelayakan

terhadap metode elektrolisis plasma

dengan brine water yang akan diterapkan di

daerah Jepara

2 Kalangan Akademisi

Meneliti, merancang, dan

mengambangkan teknologi plasma non-

termal agar dapat diimplementasikan

dalam skala besar

3 Pemerintah Jepara

Menyiapkan lahan industri yang siap pakai

serta membantu mengurus izin dan studi

AMDAL

4 PLTU Tanjung B, Jepara Sebagai penyedia brine water dan sumber

listrik yang digunakan dalam memproduksi

klorin

5

Perusahaan di daerah

Kudus: PT. Pura Barutama

dan PT. Kasih Sumber

Rezeki

Sebagai investor yang akan menggunakan

gas klorin sebagai bahan baku dalam proses

produksinya

6 Kontraktor Bangunan

Membangun pabrik klor alkali sesuai

dengan analisis dari lembaga penelitian dan

kalangan akademisi

7 Media Massa

Membantu menyosialisasikan industri

pembuatan gas klorin dari elektrolisis

plasma menggunakan brine water kepada

publik agar teknologi serupa dapat

diterapkan pada PLTU lainnya di Indonesia

8 Masyarakat Sekitar

Sebagai sumber daya manusia yang

digunakan untuk menjalankan industri Klor-

Alkali dalam tujuan untuk menyejahterakan

masyarakat di sekitar Jepara

Sumber : Hasil analisis, 2012

Alasan mengapa penulis mengadakan kerjasama dengan perusahaan di daerah Kudus adalah karena

belum adanya industri yang memanfaatkan ataupun menghasilkan klorin di Jepara. Mayoritas industri

yang ada di Jepara adalah industri mebel dan ukir. Industri mebel dan ukir di Jepara yang aktif mencapai

3.821 unit. Unit tersebut dapat menyerap sumber daya manusia sebesar 50.668, yaitu sekitar 22% dari

jumlah penduduk Jepara (Badan Pusat Statistik Kabupaten Jepara, 2008). Oleh karena di Jepara tidak

ada industri yang memanfaatkan klorin sebagai bahan baku produksi maka penulis menilik potensi

industri-industri di kota terdekat, yaitu Kota Kudus yang terletak 28km dari Kota Jepara (Bismania,

2012).

Langkah-Langkah Strategis Implementasi Gagasan

Gagasan pemanfaatan brine water dari hasil residu PLTU Tanjung B, Jepara, dengan teknologi

elektrolisis plasma non-termal dapat diimplementasikan dengan mendirikan pabrik klor-alkali. Sebelum

pabrik tersebut didirikan, harus melalui beberapa tahapan penelitian sebagai berikut:

1. Tahap 1

Pada tahap ini, dilakukan riset tentang pengembangan teknologi elektrolisis plasma non-termal dengan

menggunakan brine water agar dapat diimplementasikan, khususnya di Jepara. Hasil yang diharapkan

dari riset ini adalah diketahui seberapa signifikannya jumlah gas klorin yang dihasilkan dengan teknologi

plasma non-termal dari residu PLTU Tanjung B, Jepara, berupa brine water

2. Tahap 2

Pada tahap ini, dilakukan studi kelayakan tentang pendirian pabrik klor alkali disekitar PLTU Tanjung B,

Jepara. Studi kelayakan ini meliputi berbagai aspek, diantaranya adalah studi AMDAL. Studi tersebut

juga termasuk survei pendapat kepada warga sekitar mengenai pembangunan pabrik. Hasil yang

diharapkan adalah terpenuhinya segala aspek yang dibutuhkan untuk pendirian pabrik ini, termasuk

penyediaan lahan oleh pemerintah setempat

3. Tahap 3

Pada tahap ini, dilakukan kerjasama dengan PLTU Tanjung B Jepara dalam penggunaan brine water yang

dihasilkan agar dapat dijadikan sebagai bahan baku pembuatan gas klorin. Kerjasama ini berupa

pendistribusian brine water ke pabrik klor alkali yang penulis canangkan melalui jalur perpipaan

4. Tahap 4

Pada tahap ini, dilakukan kerjasama dengan berbagai industri di Kudus yang menggunakan klorin

sebagai bahan baku produksi, seperti: PT. Pura Barutama dan PT. Kasih Sumber Rezeki

5. Tahap 5

Tahap kelima ini merupakan tahap pembangunan pabrik. Diharapkan dana untuk membangun industri

ini berasal dari Pemerintah Kota Jepara dan para investor

6. Tahap 6

Tahap ini merupakan tahap penyosialisasian industri ini melalui media massa setempat maupun media

massa nasional. Melalui media massa ini diharapkan teknologi serupa dapat dimanfaatkan oleh PLTU

lainnya di Indonesia

7. Tahap 7

Pada tahap terakhir ini, dilakukan pembuatan hak paten jika telah berhasil diterapkan pada skala besar.

KESIMPULAN

Inti Gagasan

Hal pokok dari dirancangnya gagasan ini adalah sebagai bentuk pemanfaatan brine water hasil residu

PLTU Tanjung B, Jepara, yang sebelumnya dibuang begitu saja ke laut untuk memproduksi gas klorin

dengan teknologi plasma non-termal. Residu tersebut berpotensi untuk menghasilkan klorin sebagai

main product melalui proses elektrolisis (Abdel-Aal et al., 2010). Adapun elektrolisis yang digunakan

adalah elektrolisis plasma non-termal. Hal ini ditujukan untuk meningkatkan produksi klorin itu sendiri

dan juga untuk menghemat penggunaan arus listrik.

Teknik Implementasi Gagasan

Agar gagasan ini dapat diimplementasikan, diperlukan kerjasama antara pihak-pihak yang telah

disebutkan sebelumnya. Sebelum gagasan ini dapat terealisasikan maka seorang peneliti dari suatu

lembaga penelitian harus bekerjasama dengan kalangan akademisi. Kerjasama ini dalam hal pengujian

teknologi elektrolisis plasma non-termal dengan menggunakan brine water agar dapat diterapkan dalam

skala besar. Kemudian Pemerintah Kota Jepara diharapkan dapat membantu dari segi pendanaan dan

penyediaan lahan untuk pembangunan pabrik klor alkali yang sumber brine water-nya berasal dari PLTU

Tanjung B, Jepara.

Pemerintah Kota Jepara diharapkan juga melakukan kerjasama dengan kontraktor setempat untuk

membangun pabrik tersebut. Selanjutnya diadakan kerjasama dengan beberapa perusahaan di daerah

Kudus yang menggunakan gas klorin sebagai bahan baku kegiatan industrinya, seperti: PT. Pura

Barutama dan PT. Kasih Sumber Rezeki. Adapun media massa diharapkan berperan dalam

menyosialisasikan penerapan teknologi baru ini kepada publik sekaligus menginformasikan bahwa

pembangunan pabrik klor alkali ini akan membuka lapangan kerja baru, khususnya bagi penduduk

Jepara.

Prediksi Keberhasilan Gagasan

Ditinjau dari segi ekonomi, bahan baku (brine water) yang tersedia sangat melimpah karena setiap

jamnya dihasilkan 200 m3 dari hasil residu PLTU Tanjung B, Jepara. Dari 200 m3 tersebut, potensi klorin

yang dihasilkan adalah sebanyak 6,2 ton. Pendapatan yang diperoleh dari 200 m3 brine water adalah

$9.300. Selain itu, konsumsi listrik akan lebih efisien dengan menggunakan teknologi elektrolisis plasma

non-termal dibandingkan elektrolisis biasa. Berdasarkan kedua hal tersebut, dibutuhkan pengelolaan

klorin yang mandiri, salah satunya yaitu dengan didirikan pabrik klor alkali. Pabrik ini diprediksikan akan

menyerap tenaga kerja yang banyak, khususnya bagi penduduk Jepara sehingga dapat mengurangi

angka pengangguran.

Ditinjau dari segi teknis, penggunaan brine water akan mengurangi konsumsi air tawar yang digunakan

dalam industri klor alkali. Hal ini akan mengurangi dampak krisis air tawar yang melanda beberapa

daerah di Indonesia, termasuk di Pulau Jawa.

Keberhasilan dari gagasan ini akan tercapai apabila setiap residu dari seluruh PLTU di Indonesia dapat

dikelola untuk menghasilkan klorin dengan teknologi plasma non-termal. Hal ini akan menjadi salah satu

alternatif dalam memenuhi kebutuhan klorin nasional oleh industri klor-alkali seiring dengan

bertambahnya jumlah penduduk.

DAFTAR PUSTAKA

Abdel-Aal, H. K., Zohdy, K. M. & Kareem, M. A. 2010. Hydrogen Production Using Sea Water

Electrolysis. the Open Fuel Cells Journal 3: 1-7.

Anderson, Genny. (2008) Seawater Composition [Internet], Marine Science. Tersedia dalam:

<http://www.marinebio.net/marinescience/02ocean/swcomposition.htm> [Diakses 17 Februari

2010].

Asahimas Chemical. 2012. Proses [Internet]. Tersedia dalam: <http://www.asc.co.id/?idm=2> [Diakses

20 Februari 2012].

Astle, M.J., Weast, R.C. ed. 1982. CRC Handbook of Chemistry and Physics. Florida : CRC Press.

Badan Pusat Statistik. 2010. Penduduk Indonesia menurut Provinsi 1971, 1980, 1990, 1995, 2000 dan

2010 [Internet]. Tersedia dalam: <http://www.bps.go.id/tab_sub/view.php?

tabel=1&daftar=1&id_subyek=12&notab=1> [Diakses 26 Februari 2012].

Badan Pusat Statistik Kabupaten Jepara. 2008. Jepara Dalam Angka. [Internet]. Tersedia dalam:

<http://jeparakab.bps.go.id/publikasi/2009/jda_2009.pdf> [Diakses 26 Februari 2012].

Bismania. 2012. Jarak Tempuh Bus AKAP - Hitung Biaya Solar/Bensin-mu Disini [Internet]. Tersedia

dalam: http://www.bismania.com/home/showthread.php?t=3312&page=1 [Diakses 24 Februari

2012]

Budiman, Aditya., &Triyono, Heru.2011. DKI Jakarta Nyaris Kelebihan Penduduk [Internet], Tempo,

Tersedia dalam: <http://www.tempo.co/read/news/2011/09/10/057355494/DKI-Jakarta-Nyaris-

Kelebihan-Penduduk> [Diakses: 25 Februari 2012].

Euro Chlor. 2012. How to Produce Chlorine [Internet]. Tersedia dalam: <http://www.eurochlor.org/>

[Diakses 9 Februari 2012].

Hasan, A. 2006.Dampak Penggunaan Klorin. Jurnal Teknologi Lingkungan 7(1): 90-96.

Jinzhang, G., et al. 2008.Analysis of Energetic Species Caused by Contact Glow

Discharge Electrolysis in Aqueous Solution. Plasma Science and Technology 10(1).

Marwati. (2010) Achieving Doctoral Degree by Researching Economic Potential of Brine Water Residues

from Steam Power Plant [Internet]. Tersedia dalam:

<http://www.ugm.ac.id/en/?q=news/achieving-doctoral-degree-researching-economic-potential-

brine-water-residues-steam-power-plant> [Diakses 8 Februari 2012].

Melián-Martel, N., Sadhwani, J.J. & Báez, S. Ovidio Pérez. 2011.Saline waste

disposal reuse for desalination plants for the chlor-alkali industry

The particular case of pozo izquierdo SWRO desalination plant. Desalination 281: 35-41.

Mizuno, T., Akimoto, T., Ohmori, T., 2003. Confirmation of Anomalous Hydrogen Generation by Plasma

Electrolysis. In:4th Meeting of Japan CF Research Society, Iwate, Japan: Iwate University.

Pusat Perpustakaan dan Penyebaran Teknologi Pertanian. 2012. Indonesia akan Krisis Air. [Internet].

Tersedia dalam: <http://pustaka.litbang.deptan.go.id/inovasi/

kl060218.pdf> [Diakses 16 Februari 2012].

Saksono, Nelson., Ariawan, Bondan., Bismo, Setijo. 2012.Hydrogen Production

System Using Non-Thermal Plasma Electrolysis in Glycerol-KOH Solution. International

Journal of Technologi 1: 8-15.

Santorelli, Rosanna; Schervan, Ardian. (2009). Energy Production From Hydrogen Co-Generated In

Chlor-Alkali Plants By The Means Of Pem Fuel Cells Systems. Via XXV Aprile 2, 20097. Italy:

San Donate Milanese (Milano).

Schlumberger. 2012. Oil Field Glossary. Terdapat dalam: <glossary.oilfield.slb.com> [Diakses 9 Februari

2012].

Schmittinger, P. ed. 2000. Chlorine : Principle and Industrial Practice. Freiburg : Wiley-VCH.

Steward, Dough. 2012.Chlorine Element Facts [internet]. Tersedia dalam :

<http://www.chemicool.com/elements/chlorine.html> [Diakses 4 November 2012]

World Chlorine Council. 2012. Chlorine Products & Benefits [Internet]. Tersedia dalam:

<http://www.eurochlor.org/> [Diakses 16 Februari 2012].

Yan, Z.C., Li, C. & Wang, H. 2006. Hydrogen generation by glow discharge plasma electrolysis of

methanol solutions. International Journal of Hydrogen Energy 34 : 48-55.