Metode Mengendalikan Emisi SO2 Pada Gas Buang Boiler

Sulfur secara alami melakukan siklus yang melibatkan tumbuhan dan hewan. Sebagian besar sulfur tersebar di atmosfer dalam bentuk hidrogen sulfida (H2S) yang dihasilkan dari proses pembusukan makhluk hidup. Gas tersebut perlahan teroksidasi membentuk SO2. Pada kondisi atmosfer, SO2 yang sangat reaktif akan secara alamiah berasimilasi kembali ke lingkungan. Hal tersebut sangat berbeda dengan gas SO2 hasil dari proses pembakaran bahan bakar fosil (batubara) yang jumlahnya terlalu banyak, sehingga kondisi alamiah lingkungan alam pun tidak dapat me-recycle-nya kembali ke alam sekitar.

20121227-091259 PM.jpg

Siklus Alamiah Sulfur

Bahan bakar fosil dengan kandungan alami sulfur paling banyak adalah batubara. Kandungannya dapat mencapai 10% maksimal tergantung dari kualitas batubara tersebut. Semakin tinggi kualitas batubara, maka kandungan sulfur di dalamnya semakin sedikit.

Penggunaan batubara sebagai bahan bakar utama pada boiler tidak akan pernah lepas dari permasalahan emisi SO2. Sekalipun yang digunakan adalah batubara dengan kualitas terbaik (kandungan sulfur rendah), emisi sulfur dioksida pasti akan terbentuk. Kita ambil contoh jika batubara yang digunakan pada sebuah boiler PLTU 640MW memiliki kandungan sulfur 5%, dan PLTU ini akan membutuhkan batubara sebanyak 260 ton per jamnya pada beban penuh. Maka dapat kita hitung dengan mudah, emisi sulfur dioksida yang terbuang tiap jam dapat mencapai 13 ton. Tentu jumlah ini sungguh luar biasa besarnya, dan akan sangat berbahaya jika SO2 dengan jumlah tersebut dibuang begitu saja ke udara tanpa ada sebuah perlakuan khusus agar lebih ramah lingkungan.

Untuk mengendalikan emisi gas buang SO2 yang dihasilkan oleh boiler ada tiga macam teknik, teknik pre-combustion, teknik modifikasi combustion, dan post-combustion. Untuk teknik yang pertama yakni modifikasi pre-combustion, adalah dengan jalan memodifikasi bahan bakar yang digunakan oleh boiler. Mengganti bahan bakar boiler dengan gas alam misalnya, akan mengurangi emisi SO2 sampai dengan 0%. Atau bisa juga diganti dengan solar (High Speed Diesel) sehingga dapat meminimalisir kandungan SO2 meskipun tidak sampai 0%. Kandungan sulfur yang rendah pada solar dan gas alam memang menjadi keuntungan di sini, namun karena sifat kedua bahan bakar tersebut yang volatil (mudah menguap) dan ketersediaannya yang terbatas membuat teknik ini menjadi tidak efisien. Mengganti bahan bakar boiler dari batubara menjadi solar atau gas alam, membutuhkan perhatian khusus dalam pengadaan sarana penyimpanan bahan bakar, saluran pendistribusiannya, peralatan proses pembakaran (burner), termasuk desain boiler dan keselamatannya. Sehingga teknik ini akan membutuhkan biaya yang cukup besar.

Teknik yang kedua adalah dengan memodifikasi proses pembakaran yang terjadi. Salah satunya adalah dengan menggunakan sistem Fluidized Bed Combustion, sistem ini mencampurkan udara dengan gas buang dan mengarahkan campuran tersebut ke material penyerap sulfur seperti limestone dan dolomite. Sistem ini dapat menyerap sulfur hingga 95% dari keseluruhan polutan sulfur yang dihasilkan dari proses pembakaran batubara.

20130104-110738 AM.jpg

Fluidized Bed Combustion System

Teknik terakhir untuk mengendalikan emisi sulfur dioksida adalah dengan memodifikasi sistem setelah proses pembakaran. Setelah proses pembakaran, maka berbagai jenis emisi yang telah saya jelaskan pada artikel sebelumnya telah terbentuk. Sehingga sistem kontrol emisi yang digunakan pada jenis ini berfungsi untuk menyerap polutan-polutan berbahaya yang dihasilkan oleh proses pembakaran batubara. Berikut adalah sistem-sistem tersebut:

Flue Gas Desulphurization

Ada dua tipe Flue Gas Desulphurization yang umum digunakan pada berbagai jenis boiler, yaitu tipe basah (Wet Flue Gas Desulphurization) dan tipe kering (Dry Flue Gas Desulphurization). Untuk yang tipe basah, FGD menggunakan bahan baku air laut sebagai media penyerap emisi sulfur. Flue gas yang keluar dari boiler, dialirkan ke sistem Flue Gas Desulphurisation (FGD) dan disemprot dengan menggunakan air laut sehingga terjadi reaksi kimia berikut:

SO2 + H2O → H+ + HSO3-

Proses selanjutnya adalah proses oksidasi. Dengan menggunakan oksidation air blower, udara dari atmosfer dimasukkan ke dalam tangki larutan campuran antara air laut dengan hasil dari reaksi kimia sebelumnya. Pada fase ini terjadi reaksi kimia berikut:

HSO3- + ½O2 → HSO4-

Dan pada akhir proses, terjadi reaksi kimia secara alami di naturalisation basin, yaitu:

HSO4- + HCO3- → SO42+ + H2O + CO2

Dan seperti yang Anda lihat hasil reaksi kimia di atas merupakan zat-zat yang menjadi penyusun alami air laut. Dan menurut hasil penelitian, penambahan zat-zat tersebut ke dalam air laut masih tidak berpengaruh terhadap keseimbangan air laut.

20130106-100550 AM.jpg

Flue Gas Desulphurization Tipe Basah

Pada Flue Gas Desulphurization tipe kering, udara flue gas dimasukkan ke dalam sistem dan disemprot dengan zat kimia absorber sulfur. Zat kimia absorber yang digunakan bukan air laut, melainkan bahan-bahan kimia seperti CaCO3 (limestone) dengan reaksi kimia absorbsi berikut:

CaCO3 (solid) + SO2 (gas) → CaSO3 (solid) + CO2 (gas)

Selain menggunakan CaCO3 juga dapat digunakan Ca(OH)2 dan Mg(OH)2 (magnesium hidroksida). Materi absorbsi tersebut dikabutkan oleh sebuah bagian bernama ratary atomizer sehingga didapatkan ukuran partikel yang cukup kecil untuk mengoptimalkan proses penyerapan SO2.

20130106-101640 PM.jpg

Flue Gas Desulphurization Tipe Kering

Sistem CSNOx

Sistem CSNOx merupakan sebuah sistem terbaru yang telah dikembangkan dan dipatenkan oleh Ecospec Global Technology, sebuah perusahaan riset dan teknologi yang berkantor pusat di Singapura. Sistem ini diklaim sebagai sebuah sistem pengendali emisi pertama di dunia yang mampu menyerap tiga sekaligus emisi gas buang yakni karbon dioksida (CO2), Sulfur dioksida (SO2, dan sekaligus NOx. Bukan hanya itu kelebihan CSNOX, sistem ini mampu menyerap polutan-polutan tersebut dengan jumlah yang melebihi FGD. Dalam uji cobanya yang dipasangkan ke dalam sebuah kapal tanker Alframax pada bulan Februari 2010, CSNOx mampu menyerap 99% SO2, 77% CO2, dan 66% untuk NOx.

20130106-112053 PM.jpg

Sistem Kerja CSNOx

Prinsip kerja utama dari CSNOx adalah penggunaan gelombang frekuensi ultra rendah / Ultra Low Frequency (ULF) yang dipancarkan ke air sebagai media kerjanya. Air tersebut selanjutnya direaksikan dengan gas buang boiler untuk menyerap SO2, CO2, dan NOx. CSNOx memiliki komponen-komponen utama sebagai berikut:

  1. Bio Fouling Control, berfungsi untuk mengendalikan organisme-organisme air (laut) pada air sehingga tidak mengganggu proses selanjutnya.
  2. SOx Absorption Enhancer, komponen untuk mengoptimalkan proses penyerapan polutan sulfur oleh air.
  3. pH Exciter, berfungsi untuk mengontrol pH air sebelum proses penyerapan polutan.
  4. Ultra Low Frequency Electrode, berfungsi memancarkan gelombang ultra rendah pada air.
  5. Mineral Scale Control, berfungsi untuk mencegah pembentukan kerak pada pipa-pipa.
  6. CO2 dan NOx Reducer, berfungsi untuk mengoptimalkan proses penyerapan CO2 dan NOx.
  7. Discharge Mixing Tank, berfungsi untuk penampung air hasil proses penyerapan sebelum dikembalikan ke laut.

Free eBook Pengendalian Emisi SO2:

  1. Wet Flue Gas Desulphurization System
  2. Spray Dry Flue Gas Desulphurization System
  3. CSNOx

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *