382. Bubble Screen Sebagai Teknologi Pemisahan Garam dari Air Tawar

Penulis : Amadea Raissa Sumarni
Tema : Water
=========================================================================================================================================================

Air menjadi salah satu elemen penting yang sangat vital perannya dalam berbagai aspek kehidupan manusia. Hampir dua-pertiga dari bumi berisi air yang jika dibagi menurut sumber atau tempat ditemukannya air terbagi menjadi 5 yaitu: air laut, air hujan, air permukaan, air tanah dan mata air. Dari keseluruhan jumlah air yang ada di bumi, 97,5% merupakan air laut yang tidak bisa diminum dan 2,5% air tawar. Dari 2,5% tersebut, 1,5%-nya berupa air beku yang ada di Kutub Utara dan Selatan.

Belanda adalah negara di kawasan Eropa Barat yang memiliki luas sekitar 40.000 km2 dimana dua pertiga dari luas wilayahnya terletak di bawah permukaan laut. Negara Belanda juga berbatasan langsung dengan Laut Utara (North Sea) dan sungai-sungai yang mengalir membelah Belanda sebelum bermuara ke laut. Karena letak geografisnya yang berbatasan langsung dengan sejumlah sungai besar, air menjadi salah satu sumber daya yang sering dimanfaatkan oleh Belanda seperti untuk pengairan lahan pertanian, sumber minum ternak, sebagai jalur transportasi dan juga sebagai tempat tinggal dengan mendirikan rumah apung atau floating house sebagai langkah antisipasi akan ancaman banjir yang sering melanda Belanda sejak abad ke 12.

Dengan banyaknya jumlah volume air yang mengeliling Belanda, sumber daya ini memiliki potensi besar untuk dikembangkan yang dapat memberikan manfaat terhadap kemajuan perekonomian Belanda. Sebagai negara yang berbatasan langsung dengan laut, volume air di Belanda sebagian besar di dominasi oleh air laut yang kadar garamnya tinggi. Sedikit demi sedikit, air laut tersebut ikut tercampur ke air tawar yang dikenal sebagai salt water intrusion atau kontaminasi air garam terhadap air tawar. Kontaminasi ini terjadi ketika aquifer (lapisan batuan dibawah permukaan tanah yang mengandung air tawar) dapat dirembesi air karena kepadatan massa jenis air tawar dan air garam yang berbeda sehingga memungkinkan air laut masuk ke aquifer air tawar. Proses ini terjadi secara alami sampai pada derajat tertentu dikarenakan adanya hubungan hidrolik antara air tanah dan air laut.

Gambar 1 berikut akan memberikan ilustrasi dari proses intrusi air laut terhadap air tawar seperti dibawah ini.

image002
Gambar 1 (http://kanat.jsc.vsc.edu/student/spatafora/setup.htm)

Air laut yang masuk ke aquifer air tawar akan bertemu di zona dispersi, dimana kedua jenis air tersebut akan bercampur membentuk sebuah antarmuka atau interface seperti yang diilustrasikan pada

image004
Gambar 2
(http://kanat.jsc.vsc.edu/student/spatafora/setup.htm)

Permasalahan intrusi air garam di Belanda telah membuat air tanah yang notabene-nya merupakan sumber daya utama air bersih untuk pengairan pertanian, air minum dan lain-lain menjadi sulit untuk dimanfaatkan. Air laut yang mengandung tingkat garam yang tinggi yang tidak dapat dikonsumsi dan juga sodium yang tidak baik untuk pertanian. Berdasarkan data dari FAO, hampir 89% air di dunia berkadar garam yang dapat mengurangi lahan irigasi 1-2% per tahunnya serta jutaan orang yang dapat terkontaminasi terutama yang tinggal di daerah pesisir laut. Hal ini membuat sejumlah ilmuwan di Belanda melakukan sejumlah riset untuk memisahkan garam dari air tawar menggunakan inovasi bubble screen atau layar gelembung.

Deltares dan Rijkswaterstaat (lembaga pengelolaan dan pengendalian air) beserta dengan Royal Haskoning (lembaga manajemen teknik mesin) telah mengembangkan sistem yang hampir sepenuhnya dapat memisahkan intrusi air garam. Inovasi ini pertama kali diperkenalkan pada 25 April 2014 lalu di Krammen locks di provinsi Zeeland. Jika membuka gerbang pintu air dam dimana terdapat air garam, gelombang air garam mengalir ke bagian bawah dan mengalir ke air tawar yang keluar di bagian atas. Dalam waktu sekitar dua puluh atau tiga puluh menit, hampir semua air tawar di dalam ruang kunci telah digantikan oleh air garam. Jika membuka pintu gerbang kunci di sisi lain, gelembung besar air garam mengalir keluar lagi. Perlahan tapi pasti, kandungan garam di sisi air tawar mulai naik.

Untuk memisahkan garam dari air tawar, Deltares bekerja sama dengan Royal HaskoningDHV dan Rijkswaterstaat merancang pembaharuan menggunakan bubble screen. Bubble screen terdiri dari tirai gelembung udara yang menghasilkan arus vertikal. Selanjutnya kepala aerasi (proses membawa air dan udara ke dalam kontak dekat untuk menghilangkan gas terlarut, seperti karbon dioksida) diposisikan lebih dekat dan lebih lebar satu dengan yang lain. Selain itu, inovasi ini akan menghasilkan ukuran gelembung yang tepat (3 sampai 5 mm) untuk menghasilkan dinding pengaliran air yang vertikal. Setelah itu, air tawar akan dialirkan ke garis dan pompa air yang digunakan untuk membawa air tersebut ke sisi luar garis kepala aerasi. Berikut ilustrasi gambar 3.

image006
Gambar 3
(https://www.deltares.nl/en/projects/bubble-screen-separates-salt-fresh-water/)

Setelah menggunakan bubble screen, air tawar juga dimasukkan ke dalam ruang kunci selama perjalanan kapal dengan cara mengalirkan air tersebut ke gerbang kunci untuk mendorong kembali air garam. Komponen ini akan bergerak ke sisi air tawar untuk mencegah massa air garam yang lebih berat. Dengan cara ini, akan mampu dilakukan penyaringan garam dari air tawar selama kapal berjalan.

Setelah pengujian di lock Stevin di Afsluitdijk Barrier Dam, inovasi ini juga akan diterapkan di lock Krammen untuk memisahkan air garam dari Scheldt Timur dari air tawar dari Volkerak dan Zoommeer. Teknologi ini dapat menjadi suatu upaya dalam melakukan penghematan karena tidak memerlukan biaya besar dalam pengerjaan dan pemeliharannya. Sistem ini juga dapat digunakan di tempat lain. Belanda memiliki 23 lock yang memisahkan kandungan garam dari air tawar.

Referensi

http://www.artikellingkunganhidup.com/5-macam-sumber-air.html

http://health.detik.com/read/2010/12/08/160110/1511834/763/jumlah-air-layak-minum-di-bumi-kurang-dari-1-persen

http://sains.kompas.com/read/2010/08/19/12293414/Komposisi.Air.Tawar.Bumi.Hanya.2.5.Persen.

https://www.deltares.nl/en/projects/bubble-screen-separates-salt-fresh-water/

http://kanat.jsc.vsc.edu/student/spatafora/setup.htm

http://www.government.nl/documents-and-publications/leaflets/2014/03/01/water-innovations-in-the-netherlands.html

http://www.royalhaskoningdhv.com/en-gb/innovation/maritime-day/innovative-saltwater-intrusion-prevention-at-the-krammer-locks