Debu merupakan partikel padat yang berukuran sangat kecil dan sering terbawa oleh udara. Partikel tersebut biasa dihasilkan oleh suatu proses disintegrasi seperti penggilingan, atau penghancuran benda padat. Debu yang dihasilkan biasanya tidak mengalami perubahan secara kimia ataupun fisika dari bahan padatan aslinya dan hanya tersuspensi di udara. Pelepasan debu secara berlebihan ke udara dapat menyebabkan berbagai gangguan kesehatan dan masalah di industri tersebutm seperti penyakit pernapasan, iritasi pad mata, telinga, hidung, kulit, dan tenggorokan, resiko kebakaran, merusak peralatan dan menganggu penglihatan. Oleh sebab itu, suatu industri biasanya menerapkan sistem perangkap debu yang biasa disebut sebagai dust collector.
Pemisahan debu dilakukan untuk pertimbangan kesehatan, kebersihan lingkungan, dan pertimbangan ekonomi seperti untuk mendapatkan debunya. Cara pemisahan debu (padat-gas) dapat dilakukan dengan beberapa prinsip seperti pengendapan oleh gaya berat, pengendapan gaya berat+gaya sentrifugal, pengendapan secara elektrostatik, penyaringan, dan pembahasan. Perimbangan pemilihan alat dust collector dipilih berdasarkan ukuran partikel debu, kapasitas, sifat debu, konsentrasi gas buang, dan efisiensi pemisahan. Berikut merupakan beberapa alat dust collector :
A. Settling Chamber
Settling chamber merupakan perangkat pertama yang digunakan untuk mengontrol emisi partikel. Prinsip pemisahan partikulat dalam settling chamber yaitu gas yang mengandung partikulat dialirkan menuju suatu ruang (chamber) dengan kecepatan rendah sehingga memberikan waktu untuk partikulat mengendap secara gravitasi turun ke bagian pengumpul debu. Alat ini diaplikasikan untuk debu berukuran besar atau kasar dengan ukuran >750μm. Pengendapan hanya memanfaatkan gaya berat (gravitasi), dan biasanya hanya digunakan pada bagian awal rangkaian sistem pemisahan debu.
Settling chamber memiliki kelebihan yaitu desain alat yang sederhana, mudah dibuat konstruksinya dan pemeliharaan yang murah. Namun, alat ini juga memiliki beberapa kekurangan yaitu ukurannya yang besar sehingga memerlukan lahan yang luas, harus dibersihkan secara manual secara berkala, dan hanya efektif menyisihkan partikel berukuran besar.
Gambar 1. Mekanisme kerja Settling Chamber
B. Cyclone
Cyclone merupakan alat yang digunakan untuk memisahkan partikel padat denga ukuran relatif besar dari suatu aliran gas berdasarkan perbedaan massa jenis dan ukuran. Dalam pemisahannya cyclone memiliki prinsip pemisahan berdasarkan gaya gravitasi dan sentrifugal. Secara garis besar pemisahan dengan cylone dilakukan dengan cara mengalirkan gas buang memasuki suatu ruang khusus berbentuk kerucut dari atas dan bergerak ke bawah akibat gaya sentrifugal dan gaya inersia dengan aliran berbentuk spiral, sedangkan partikel berukuran tertentu akan terlempar ke luar aliran spiral dan berbenturan dengan dinding cyclone lalu terendapkan pada bagian dasar cyclone. Di dekat dasar cylone, aliran gas berbalik arah bergerak ke bagian atas dalam putaran spiral dan keluar pada bagian atas cylone meningkalkan partikulat didasar alat.
Cylone diaplikasikan untuk debu yang berukuran sedang dengan ukuran ≥10μm. Efisiensi pemisahan pada cylone cukup besar yaitu sekitar 80 – 90%. Dalam suatu industri, untuk meningkatkan efisiensi pemisahan diatas 90% maka digunakan dua cyclone yang digabungkan sehingga disebut multi cyclone. Cylone banyak digunakan di industri-industri karena memiliki kelebihan seperti capital cost yang rendah, sederhana, dapat dioperasikan pada temperatur tinggi, pemeliharaan yang mudah, dam kebutuhan lahan relatif tidak luas. Namun cylone juga memeiliki beberapa kekurangan diantaranya efisiensinya rendah untuk partikel yang sangat kecil dan biaya operasionalnya tinggi karena tingginya pressure drop.
Gambar 2. Mekanisme kerja Cyclone
C. Elektrostatic Precipitator (ESP)
Electrostatic Precipitator (ESP) adalah alat yang digunakan untuk menangkap partikel-partikel (misalnya debu) dengan menggunakan prinsip gaya elektrostatis. Gaya elektrostatik adalah gaya yang menarik atau menolak di antara partikel yang disebabkan oleh muatan listriknya. Prinsip kerja ESP yaitu dengan memberi muatan negatif kepada partikulat dalam gas melalui beberapa elektroda (biasa disebut discharge electrode). Jika partikulat tersebut dilewatkan lebih lanjut ke dalam sebuah kolom yang terbuat dari plat yang memiliki muatan lebih positif (biasa disebut collecting electrode), maka secara alami partikulat tersebut akan tertarik oleh collecting electrode karena berada pada suatu medan listrik. Setelah partikulat terakumulasi pada plat, sebuah sistem rapper khusus akan membuat partikulat jatuh ke bawah dan keluar dari sistem ESP.
Electrostatic precipitator memiliki kemampuan untuk memisahkan debu berukuran sangat kecil hingga 0,1μm dengan efisiensi mendekati 99 – 100%. Alat ini memiliki kelebihan dimana memiliki biaya operasi yang rendah kecuali hendak mencapai efisiensi yang tinggi, efsiensi sangat tinggi untuk partikel yang berukuran sangat kecil, dapat mengatasi volume gas yang tinggi dengan penurunan tekanan yang rendah, dan dapat melakukan dry colection untuk material yang akan digunakan. Selain kelebihan, ESP juga memiliki beberapa kelemahan diantaranya harganya mahal, tidak dapat mengontrol emisi gas, sangat tidak fleksibel untuk berubah sesuai kondisi operasional, memerlukan tempat yang luas, dan tidak bekerja pada partikulat dengan resistivitas elektrikal yang tinggi.
Gambar 3. Mekanisme kerja Electrostatic Precipitator
D. Bag Filter
Bag filter merupakan salah satu jenis filter udara yang menggunakan kantong yang terbuat dari bahan berpori untuk menangkap partikulat saat udara melewatinya. Cara kerja dari bag filter sangat sederhana, dimana gas yang berdebu dilewatkan ke medium berpori sehingga debunya tertahan dalam medium dan gas keluar melewati medium berpori. Bag filter diaplikasikan untuk menangkap debu halus dan sangat diminati oleh berbagai kalangan karena efisiensinya yang tinggi dan dapat mencapai 99%. Selain efisiensi, bag filter memiliki kelebihan lain seperti perawatan yang minim, mudah dipasang, dan hemat biaya. Namun, bag filter memiliki beberapa kekurangan seperti terdapat kapasitas maksimum fluida yang dilewatkan dan harus dibersihkan secara berkala.
Gambar 4. Mekanisme kerja Bag Filter
E. Scrubber
Scrubber merupakan alat yang berfungsi memisahkan atau mengendalikan polusi dengan menggunakan cairan. Udara yang mengandung debu akan dikontakan dengan cairan (biasanya air) sehingga debu akan terbawa oleh air dab udara menjadi bebas debu. Proses pemfilteran gas buang dengan cairan ini disebut absorpsi, karena partikel pada gas buang diserap oleh cairan pencucinya. Tingkat kelarutan cairan yang digunakan akan mempengaruhi sejauh mana partikel dapat diserap.
Scrubber dengan menggunakan air sebagai medianya disebut sebagai wet scrubber, diaplikasikan untuk debu halus dan memiliki efisiensi diatas 90%. Kelebihan dari wet scrubber adalah dapat membersihkan berbagai macam polutan dari debu hingga zat asam, scrubber kokoh ditempatkan dalam berbagai suhu sehingga adaptif terhadap lingkungan, dan udara bersih yang dihasilkan memiliki suhu yang rendah karena otomatis sama dengan melakukan pendinginan. Selain kelebiham, wet scrubber juga memiliki kekurangan diantaranya rentan akan korosi sehingga harus dilakukan perawatan berkala, dan debu yang dihasilkan basah karena terikat oleh air sehingga untuk memperoleh debu kering perlu dilakukan proses pengeringan.
Gambar 5. Mekanisme kerja Wet Scrubber
Daftar Pustaka
Abdullah, Taufik. Unit-unit Pengendali Debu. (online). Diakses dari : https://www.academia.edu/22718946/Unit_unit_Pengendali_Debu_Partikulat
Anonim. 2024. Pengertian Scrubber, Cara Kerja, Jenis Beserta Fungsinya. (online). Diakses dari : https://madenginer.com/scrubber-adalah/#google_vignette
Huda Miftahul, 2017. Cara Kerja ESP (ElectroStatic Precipitator) pada Pembangkit Listrik PLTU. (online). Diakses dari : https://pengetahuan-listrik.blogspot.com/2017/03/cara-kerja-esp-electrostatic.html
Kurniawan, Ronny. 2021. Materi Alat Klasifikasi. Prodi Teknik Kimia. Fakultas Teknologi Industri. Institut Teknologi Nasional Bandung.
Posting Komentar