Carbon Capture Storage CCS dengan Fotobioreaktor FBR

Perubahan iklim semakin hari kian mengkhawatirkan. Peningkatan tinggi permukaan air laut menyebabkan abrasi di banyak garis pantai di dunia, bahkan daerah pesisir yang dulu tidak pernah terkena banjir rob air laut saat ini mulai terkena. Berbagai penelitian juga menyebutkan bahwa suhu bumi semakin meningkat akibat efek rumah kaca hasil dari pencemaran udara. Hal ini membuat es abadi di kutub utara dan selatan mencair dan makin menambah ketinggian air laut. Jika hal ini tidak diatas maka bumi akan mengalami kerusakan ekosistem yang masif yang dapat mengganggu kehidupan biota didalamnya termasuk manusia. Salah satu hal yang dituding sebagai biang kerok terhadap perubahan iklim ini adalah masifnya penggunaan bahan bakar fosil. Bahan bakar fosil adalah sumber energi tidak terbarukan dan tidak berkelanjutan yang digunakan sebagai bahan bakar motor untuk berbagai tujuan seperti transportasi, pembangkit listrik, dan pertanian.

Dunia melalui forum kerjasama G20 berkomitmen dan berupaya menekan penggunaan bahan bakar fosil melalui pengembangan electric vehicle (EV). Diawali dengan pengembangan mobil listrik Tesla yang begitu fenomenal seolah menjadi starting point pengembangan electric vehicle bagi perusahaan otomotif besar lain seperti Hyundai, Nissan bahkan Xiaomi yang selama ini bergerak dibidang teknologi mobile kini ikut meramaikan pengembangan kendaraan listrik. 

Namun sayangnya listrik yang digunakan untuk menggerakan kendaraan-kendaraan tersebut bukan merupakan energi independen yang artinya baterai yang digunakan pada kendaraan tersebut harus tetap dicharge ataupun disuplai oleh pembangkit listrik. Pada mobil elektrik murni maka baterai harus diisi kembali setelah menempuh perjalanan sekian kilometer dan pada kendaraan hybrid ada yang menggunakan mesin berbahan bakar fosil sebagai pembangkit listrik untuk mengisi baterai yang dimilikinya. Energi listrik yang dihasilkan oleh pembangkit ini sebagian dihasilkan dari alam dan sebagian besar masih dihasilkan dari pembangkit listrik berbahan bakar fosil. Artinya, meskipun kebutuhan akan bahan bakar fosil untuk transportasi darat berkurang akan tetapi kebutuhan untuk pembangkit listrik bisa jadi meningkat. Kebutuhan bahan bakar fosil untuk transportasi udara dan laut masih tetap tinggi karena pengembangan ke arah kendaraan elektrik belum begitu berkembang. Penggunaan bahan bakar fosil yang kemungkinan tetap tinggi dihadapkan pada permasalahan menipisnya cadangan bahan bakar fosil yang ada dan dunia ditantang untuk mencari bahan bakar alternatif lain yang lebih ramah lingkungan. 

Salah satu energi alternatif yang sudah dikembangkan adalah biodiesel. Secara global, biodiesel sebagian besar diproduksi dari minyak sawit (31%), kedelai (27%), minyak lobak (20%), dan minyak goreng bekas (10%). Di Uni Eropa, biodiesel dihasilkan dari minyak lobak (44%), minyak sawit (29%), minyak goreng bekas (15%), dan minyak kedelai (5%) dan sisanya berasal dari bunga matahari, kelapa, kacang tanah, rami, jarak pagar, jagung dan alga.

Pemanfaatan alga sebagai sumber energi alternatif terbarukan disamping sebagai carbon capture storage

Penelitian tentang Carbon Capture Storage (CCS) telah menjadi perhatian utama di kalangan ilmuwan dan akademisi dalam kurun waktu 5-10 tahun belakangan ini. Topik ini pada tahun-tahun mendatang diprediksi akan semakin menonjol mengingat semakin banyak pihak yang tertarik pada teknologi ini dalam upaya pencegahan terhadap gejala pemanasan global.

Gas karbondioksida (CO2) merupakan salah satu gas rumah kaca yang dominan diduga sebagai penyebab dalam permasalahan pemanasan global. Secara luas telah diketahui bahwa setiap aktivitas pembakaran bahan bakar fosil, khususnya dari industri, akan menghasilkan emisi CO2 dalam konsentrasi yang cukup tinggi (10-12%), yang membutuhkan penanganan yang serius.

Di Indonesia upaya penelitian tentang CCS lebih berkembang ke arah teknologi secara biologi dengan mengunakan fotobioreaktor (FBR). FBR merupakan reaktor yang dirakit dari bahan tembus pandang (gelas, akrilik, plastik) yang dilengkapi dengan instalasi suplay media dan emisi gas untuk mengkultur mikroalga dalam rangka penyerapan gas CO2. Teknologi FBR yang diterapkan pada mikroalga dinilai efektif mereduksi emisi CO2 karena kemampuan mikroalga dalam mengabsorbsi CO2 dalam proses fotosintesisnya.

Proses penyerapan CO2 oleh mikroalga terjadi pada saat fotosintesis, dimana CO2 digunakan untuk reproduksi sel-sel tubuhnya. Pada proses fotosintesis tersebut selain memfiksasi gas CO2, juga memanfaatkan nutrien yang ada dalam badan air. Nutrien dalam proses ini dapat berasal dari material yang sengaja ditambahkan atau dapat juga berasal dari material limbah cair. Penggunaan limbah cair sebagai input nutrien akan mengurangi biaya operasional FBR sekaligus meningkatkan performance FBR sebagai piranti penyerap emisi gas CO2 sekaligus memperbaiki kulitas limbah cair dalam suatu areal industri.

Beberapa keuntungan penggunaan alga dalam proses pengolahan limbah cair dalam industri antara lain, prinsip proses pengolahannya berjalan alami seperti prinsip ekosistem alam sehingga sangat ramah lingkungan dan tidak menghasilkan limbah sekunder. Keunggulan lainnya adalah pada proses ini daur ulang nutrien berjalan sangat efisien dan menghasilkan biomass yang dapat dimanfaatkan untuk berbagai kepentingan.

Dalam tulisan berjudul The Perspective of Large-Scale Production of Algae Biodiesel yang dipublikasikan pada 2020, Bosnjakovic dan Sinaga menyatakan bahwa penggunaan alga sebagai bahan baku produksi biodiesel memiliki hasil yang lebih tinggi dibandingkan dengan tanaman darat sebagai bahan bakunya. Beberapa spesies alga sperti Schizochytrium sp., Nitzschia sp., dan Botyococcus braunii mengandung lebih dari 50% minyak dalam biomassanya dan dapat diekstrak dan diproses menjadi baban bakar. Beberapa bahan bakar yang dapat diproduksi dari alga diantaranya bioetanol, biodiesel, metana, kerosen, biobutanol, biogas dan biodiesel ramah lingkungan. 

Proses pembuatan biofuel dari alga diawali dengan penumbuhan dan produksi alga dalam FBR. Hal yang perlu diperhatikan dalam tahap ini adalah kecukupan nutrient, CO2 dan sinar matahari. Seperti tanaman pada umumnya, alga membutuhkan sinar matahari dan CO2 untuk melakukan fotosintesis dan nutrien untuk pertumbuhannya. Tahap berikutnya adalah seleksi dan pemanenan. Seleksi dilakukan untuk memilah alga yang memiliki kandungan biofuel yang tinggi dalam biomassanya. Setelah dilakukan pemanenan, alga kemudian dikeringkan dan lemak diekstrak dengan cara merusak sel secara kimiawi maupun mekanis. Tahap selanjutnya adalah memisahkan lemak dengan asam lemak untuk diproses menjadi biodiesel. 

Namun, hingga saat ini, belum ada pihak yang benar-benar serius melakukan pembudidayaan alga secara besar. Di samping budidaya, hal lain yang perlu menjadi perhatian dalam wacana pemanfaatan alga sebagai sumber biofuel adalah proses ekstraksi minyak yang tidak mudah. 

Hal yang menjadi tantangan  adalah ukuran alga yang sangat kecil sehingga untuk memisahkan minyak dari cangkangnya membutuhkan usaha yang tidak mudah. Belum lagi, dengan ukurannya yang sangat kecil, saat ini belum ditemukan teknik untuk bisa melakukan pengekstakan secara masif.

Kalaupun saat ini sudah ada teknik pengekstrakan minyak dari alga, hal tersebut masih dalam skala laboratorium dan belum bisa diimplementasikan untuk skala besar.  Pengesktrakan minyak dari alga membutuhkan kerja sama dengan berbagai pihak dari bidang elektro untuk bisa memberi efek kejut dengan tujuan akhir melakukan pemisahan minyak dari alga. Namun, detail terkait teknik ini pun masih memerlukan penelitian lebih lanjut. Untuk itu, guna merealisasikan pembiakan maupun ekstraksi sebagai sumber biofuel diperlukan kerja sama dengan industri baik untuk melakukan riset juga implementasinya kelak.

Foto :

Biomass Accumulation of Chlorella Zofingiensis G1 Cultures Grown Outdoors in Photobioreactors
June 2018
Frontiers in Energy Research 6

Elutriator

  

        Elutriasi adalah proses untuk memisahkan partikel berdasarkan ukuran, bentuk, dan kepadatan sedimentasi, menggunakan kolom yang dialiri fluida, yang mengalir ke arah yang biasanya berlawanan dengan arah sedimentasi.Dalam metode ini, partikel ditempatkan dalam tabung vertikal di mana air (atau cairan lain) mengalir perlahan ke atas dengan jalan memanfaatkan gaya sentrifugal dan gaya tarik aliran berlawanan. Kolom atau tabung elutriasi adalah peralatan yang memungkinkan aliran partikel melalui ruang selama sentrifugasi.

        Pemisahan mulai terjadi saat kecepatan linear fluida lebih besar dari kecepatan terminal partikel. Kecepatan linear fluida dapat mengatasi gaya apung benda sehingga partikel yang memiliki density besar akan terdorong ke bawah. Partikel akan mencapai kecepatan terminal saat gaya gravitasi, gaya apung serta gaya gesek dalam keadaan seimbang. Jika fluida dialirkan ke atas melalui butiran tunggal dengan kecepatan yang sama dengan kecepatan terminalnya maka butiran tersebut akan tetap diam. Agar butiran tersebut bergerak ke atas diperlukan kecepatan linear fluida yang lebih besar.

elutriator skema

       Partikel dimasukkan ke tabung elutriasi  dan dipaksa ke tepi ruang oleh gaya sentrifugal. Partikel jatuh melalui air dengan kecepatan yang bervariasi dengan ukuran dan kepadatan.  Jika laju aliran air diperbesar secara perlahan, partikel yang paling lambat tenggelam akan tersapu ke atas dengan aliran fluida dan dikeluarkan dari tabung hal ini disebabkan gaya tarik aliran balik menjadi lebih kuat daripada gaya sentrifugal. Partikel yang lebih besar tetap berada di dalam chamber dan dapat diambil setelah elusi selesai.

        Partikel menengah akan tetap diam, dan partikel terbesar atau terpadat akan terus bermigrasi ke bawah. Aliran dapat ditingkatkan lagi untuk menghilangkan ukuran partikel terkecil berikutnya. Dengan demikian, dengan kontrol aliran yang hati-hati melalui tabung, partikel dapat dipisahkan kontinu menurut ukurannya.

Floto elutriation

hydrocyclone

        Pada pengolahan air atau liquid tersuspensi lainnya, proses pemisahan antara air dengan partikel diskrit salah satunya dilakukan dengan sedimentasi. Proses sedimentasi yang umum digunakan yaitu sedimentasi konvensional (prasedimentasi) yang proses pemisahannya dengan gaya gravitasi. Namun cara ini tentunya kurang efisien dalam segi waktu dan ruang.

        Teknologi pemisahan lain yang dapat digunakan yaitu proses pemisahan melalui perpaduan gaya gravitasi dan gaya sentrifugal, salah satunya adalah hydrocyclone. Hydrocyclone merupakan alat yang digunakan untuk memisahkan partikel diskrit dengan air dengan prinsip gaya sentrifugal. Karena memiliki keuntungan antara lain strukturnya sederhana, biayanya rendah, kapasitasnya besar dengan luas lahan yang kecil, dan mudah dalam pemeliharaan sehingga hydrocyclone banyak digunakan di industri pertambangan, kimia, perminyakan, tekstil, dan metal. 

        Hydrocyclone terdiri dari bagian silinder dan bagian cone. Silinder berperan dalam menciptakan gaya sentrifugal karena melekat langsung dengan pipa inlet. Sedangkan bagian cone merupakan bagian yang berpengaruh dalam hydrocyclone karena dengan memodifikasi bagian cone pada hydrocyclone dapat mengubah performance dari unit tersebut. Besar sudut cone sangatlah penting karena mempengaruhi efisiensi pemisahan salah satunya dikarenakan waktu tinggalnya. Sehingga efisiensi akan berubah apabila besar sudut cone berubah. Dengan memvariasikan kemiringan dan panjang cone, dapat diperoleh peningkatan kapasitas dan efisiensi pemisahan pada hydrocyclone.

        Selain melalui modifikasi bentuk, proses operasi juga mempengaruhi efisiensi. Hydrocyclone mempunyai prinsip kerja menggunakan gaya sentrifugal yang dipengaruhi massa partikel dan kecepatan putaran, sehingga perbedaan tekanan akan berpengaruh pada kinerja alat tersebut. Tekanan yang terjadi di dalam hydrocyclone dapat mempengaruhi efisiensi. Prinsip operasi hydrocyclone tergantung pada gaya sentrifugal. Pada hydrocyclone, zat cair dimasukkan ke sebuah cone menghasilkan kecepatan tangensial. Aliran memutar yang terjadi di dalam hydrocyclone membentuk gaya sentrifugal sehingga mempermudah pemisahan akibat adanya perbedaan densitas. Prinsip kerja dari hydrocyclone adalah sebagai berikut :

1. Fluida diinjeksikan melalui pipa input, fluida memasuki silinder dengan cara tangensial. 

2. Bentuk kerucut hydrocyclone menginduksikan aliran fluida untuk berputar, menciptakan vortex.

3. Partikel dengan ukuran atau massa jenis yang lebih besar didorong ke arah luar vortex

4. Gaya gravitasi menyebabkan partikel tersebut jatuh ke sisi kerucut menuju tempat pengeluaran 

5. Partikel dengan ukuran atau kerapatan yang lebih kecil keluar melalui bagian atas dari hydrocyclone melalui pusat yang bertekanan rendah.

6. Hydrocyclone membuat suatu gaya sentrifugal yang berfungsi untuk memisahkan padatan. 

        Gaya sentrifugal timbul saat padatan di dalam fluida masuk ke puncak kolektor silindris pada suatu sudut dan diputar dengan cepat mengarah ke bawah seperti pusaran air. Aliran fluida mengalir secara melingkar dan partikel yang lebih berat mengarahkan ke bawah setelah menabrak ke arah dinding hydrocyclone dan meluncur ke bawah dan keluar di underflow. Di dekat dasar hydrocyclone, air bergerak berbalik arah ke atas dalam bentuk spiral dan keluar dari bagian overflow. 

cyclone skema

Vortex yang juga dikenal sebagai pusaran adalah aliran air yang dapat terjadi akibat dari aliran rotasional. Vortex digambarkan sebagai pusaran air yang bergerak berputar terhadap sumbu vertikal. Aliran vortex dapat berupa aliran vortex paksa atau aliran vortex bebas, tergantung pada ada tidaknya gaya yang bekerja membentuk aliran vortex. Ketika air dalam tabung diputar maka akan bekerja gaya-gaya yaitu gaya gravitasi gaya ini dipengaruhi berat partikel, dan gaya sentrifugal, arah gaya ini menjauhi pusat putaran. Bekerjanya gaya selain gaya gravitasi pada air dalam tabung menghasilkan aliran vortex yang dikenal sebagai vortex paksa. Bagian penting pada alat hidrocyclone mencakup struktur inlet silinder, cone, dan underflow. Struktur inlet yang umum digunakan adalah tangensial, Fluida yang masuk hydrocyclone akan memiliki gaya sentrifugal yang diciptakan dengan bantuan tangensial inlet. 

        Struktur silinder juga berperan sebagai bagian pra-pemisahan. Bagian silinder berkaitan dengan waktu tinggal bagi partikel untuk mengalami gaya sentrifugal, sehingga partikel kasar akan menuju ke arah dinding hydrocyclone. Struktur tersebut mengubah gerakan fluida yang awalnya linear menjadi gerakan angular sehingga dapat tercipta kecepatan sentrifugal. Efisiensi hidrocyclone juga dapat ditingkatkan dengan mengubah sudut cone. Dengan memvariasikan kemiringan dan panjang cone, dapat diperoleh peningkatan kapasitas dan efisiensi pemisahan pada hydrocyclone. Bila diameter cone diturunkan maka gaya sentrifugal meningkat. Cone menyebabkan aliran tertarik ke bawah, selanjutnya membentuk pusaran yang mengalir ke atas di pusat pusaran hydrocyclone.

                                                                animasi hydrocyclone

Di workshop sederhana kami bekerja dengan menggunakan material plastik akrilik untuk membuat peralatan pendukung laboratorium, training dan penelitian. Akrilik lembaran selanjutnya dibentuk menyerupai tabung kolom ataupun yang lebih rumit. Kelebihan material plastik akrilik adalah sifatnya yang ringan dan transparan, dan juga anti korosi. Karena sifat transparannya maka hal yang akan diamati jadi mudah diobservasi.

Silakan follow instagram kami dengan meng-klik ikon ini :

snoezzelen terapi

Snoezzelen adalah konsep  terapi yang dikembangkan di Belanda sekitar tahun 1970 di Hartenberg Institute oleh Jan Hulsegge dan Ad Verhuel. Terapi ini menawarkan konsep ‘lingkungan’ yang salah satunya dapat memberikan efek tenang (relaksasi) pada individu yang dikenakan perlakuan terapi tersebut.  Snoezelen merupakan sebuah mekanisme terapi yang erat kaitannya dengan sistem multisensory yang memengaruhi susunan sistem saraf pusat. Terapi ini mengedepankan pemberian stimulus yang proporsional (cukup, tidak kurang, tidak lebih atau dengan kata lain takarannya dibuat pas) pada sistem sensori primer dan sistem sensori sekunder manusia.

Sistem sensori primer terdiri dari mata (penglihatan), telinga (pendengaran), hidung (penciuman), lidah (pengecap atau perasa), dan yang terakhir adalah sensor peraba yaitu, kulit kita. Dua sistem sensori yang tersisa (sekunder) adalah vestibular (keseimbangan) dan yang terakhir, proprioseptif yang adalah kesadaran diri akan lingkungan.

Snoezelen sendiri adalah istilah yang berasal dari kata snoeffelen yang artinya mencium aroma dan dozalen yang artinya tidur sejenak, relaksasi. Snoezelen memberikan perlakuan dengan setting lingkungan yang dapat ‘mengembangkan’ aktivitas multisensoris kita dengan cara menenangkan (relaksasi) diri. Untuk itu dibutuhkan ruangan relaksasi yaitu ‘snoezzelen room’

Contoh terapi atau perlakuan yang bisa dilakukan dengan dasar Snozelen.

Modalitas Sensor Visual

Sensor terang dan gelap, sudut atau bentuk akan memberikan sejumlah stimulus pada individu. Kita bisa menggunakan warna / pencahayaan di sebuah ruangan. Dasar pemberiannya bisa mengikuti kaidah warna hangat (warm) dan warna dingin (cool). Merah, kuning, oranye bisa memberikan efek stimulus yang meningkatkan semangat dan memberi rasa hangat. Sebaliknya biru, hijau dan warna spektrum lembut lainnya dapat memberi efek menurunkan denyut jantung, tekanan darah, serta relaksasi dan membawa pada efek meditasi. Warna atau pencahayaan di sebuah ruangan akan menentukan hasil respon yang sesuai dengan yang diinginkan.

Modalitas Sensor Penciuman

Sebuah ruangan dapat kita setting sedemikian rupa dengan menggunakan aromatherapy yang membangun kondisi relaksasi, positif, dan energi-energi baik lain dari stimulus yang satu ini. Sebagai contoh kita menggunakan lilin atau minyak esensial yang menebarkan aroma peppermint dan chamomile yang membawa efek relaksasi tubuh.

Modalitas Sensor Pendengaran

Musik merupakan rangsangan pendengaran yang sangat efektif. Memberi stimulus musik-musik bernuansa halus, easy listening bisa memberikan efek relaksasi pada tubuh. Sebaliknya untuk memberikan stimulus dinamis, kuat, semangat, setting musik bergenre riang, mars, dan nge-beat disarankan pada Snoezelen.

Modalitas sensor sentuhan/peraba/taktil

Permukaan sesuatu menjadi pemicu timbulnya respon atas rangsangan tertentu. Baik permukaan kasar, lembut, kering , atau basah, dan sebagainya memunculkan respon yang berbeda. Terkait relaksasi, kain dengan tekstur lembut dan tidak panas untuk alas duduk atau istirahat dapat membantu kita sedikit lebih tenang

Snoezelen akhirnya lebih popular digunakan sebagai media terapi bagi anak-anak dengan beberapa gangguan khas seperti ADHD/ADD, Autism, Cerebral Palsy, dan sebagainya dalam membangun kesadaran, membangun kepercayaan diri, membantu anak memberikan fasilitas relaksasi diri, juga eksplorasi, dan juga fokus.

Namun demikian, snoezelen juga relevan untuk diterapkan pada masa-masa ini. Snoezelen bisa bermanfaat juga dalam meredakan gejala-gejala impulsif yang muncul terkait kondisi pandemi. Selain itu Snoezelen dapat meningkatkan derajat relaksasi dan ketenangan diri, sehingga kesadaran positif tumbuh lebih dominan. Bila kesadaran tumbuh lebih dominan maka kekuatan logis bisa mengatur langkah-langkah rasional yang ditempuh.

Salah satu perlengkapan dalam snoezzelen room yang sering dipakai yaitu buble tube (gelembung udara dalam kolom tabung akrilik) dengan penambahan lampu led yang berwarna warni. 

Video buble led instagram aquascapedecor

link : led buble tube snoezzelen

Untuk konsultasi pembuatan tabung akrilik dapat mengklik pada bilah kontak terimakasih.

Gelembung Nano (Nano Bubble Generator)

Nano dalam istilah ilmiah berarti satu per satu milyar (0,000000001). Satu nanometer adalah seper seribu mikrometer, atau seper satu juta milimeter, atau seper satu milyar meter. Nanosains didefinisikan sebagai studi tentang fenomena dan manipulasi bahan pada skala molekuler dan makromolekuler, dimana sifatnya berbeda secara signifikan dari bahan yang berada di skala yang lebih besar. Nanoteknologi didefinisikan sebagai desain, karakterisasi, produksi dan penerapan struktur. perangkat dan system dengan mengontrol bentuk dan ukuran pada skala nanometer.

Nanopartikel didefinisikan sebagai partikulat yang terdispersi atau partikel-partikel padatan dengan ukuran partikel berkisar 10 – 100 nm. Ukuran yang sangat kecil tersebut dimanfaatkan untuk mendesain dan menyusun atau memanipulasi material sehingga dihasilkan material dengan sifat dan fungsi baru. Material nano partikel telah banyak menarik peneliti karena material nano partikel menunjukkan sifat fisika dan kimia yang sangat berbeda dari bulk materialnya, seperti kekuatan mekanik, elektronik, magnetic, kestabilan thermal, katalitik, dan optic. Ada dua hal utama yang membuat nano partikel berbeda dengan material sejenis dalam ukuran besar (bulk) yaitu : karena ukurannya yang kecil, nano partikel mempunyai nilai perbandingan antara luas permukaan dan volume yang lebih besar  jika dibandingkan dengan partikel sejenis dalam ukuran besar. Ini membuat nano partikel bersifat lebih reaktif. Reaktifitas material ditentukan oleh atom atom di permukaan, karena hanya atom atom tersebut yang bersentuhan langsung dengan material lain. Ketika ukuran menuju orde nano meter hukum fisika yang  berlaku lebih didominasi oleh hukum hukum fisika quantum.

Nanoteknologi mempunyai banyak keunikan yang dapat diaplikasikan dalam bidang teknologi informasi, farmasi dan kesehatan, pertanian, industry dan lain lain. Selain itu nanopartikel memiliki banyak kegunaan antara lain sebagai detector, katalis, zat pelapis permukaan dan anti bakteri.

Dalam bidang waste water treatment (pengolahan air limbah) dan perikanan teknologi nano partikel telah diaplikasikan untuk membuat gelembung udara berukuran nano buble sehingga membuat kadar oksigen terlarut volumenya semakin besar dan bertahan lama dalam air.

nanobuble generator Masayoshi Takahashi (Kaneo Chiba Research)

Indonesia sudah memiliki pusat penelitian nano bertempat di Kecamatan Setu Kota Tangerang Selatan Banten : Nano Center Indonesia ,bahkan telah memiliki produk yang juga telah dipasarkan secara massal yaitu generator nano buble  :

Nano bubble generator adalah perangkat yang digunakan untuk menghasilkan gelembung-gelembung udara dengan ukuran nano (sekitar 1 hingga 100 nanometer) dalam air atau cairan lainnya. Gelembung-gelembung nano ini memiliki ukuran yang sangat kecil dan tahan lama di dalam cairan, dan mereka memiliki sifat-sifat unik yang berbeda dari gelembung udara konvensional yang lebih besar.

Berikut adalah beberapa karakteristik dan prinsip kerja utama dari nano bubble generator:

1. Ukuran Nano: Nano bubble generator menghasilkan gelembung-gelembung udara dengan ukuran yang sangat kecil, yaitu dalam skala nanometer. Ukuran yang sangat kecil ini memberikan luas permukaan yang besar untuk interaksi dengan zat-zat terlarut dalam cairan.

2. Stabilitas: Nano bubble memiliki stabilitas yang lebih tinggi daripada gelembung udara biasa. Mereka cenderung bertahan dalam cairan untuk waktu yang lebih lama, karena ukurannya yang sangat kecil mencegah mereka untuk cepat naik ke permukaan dan pecah.

3. Konsentrasi Oksigen Tinggi: Gelembung-gelembung nano memiliki konsentrasi oksigen yang tinggi di dalamnya karena luas permukaan yang besar dan sifat gas terlarut dari oksigen. Hal ini membuat mereka efektif dalam meningkatkan konsentrasi oksigen dalam air atau cairan.

4. Reaksi Kimia dan Pengolahan Air: Nano bubble generator dapat digunakan dalam berbagai aplikasi seperti pengolahan air, pemulihan zat terlarut, pemecahan polutan organik, peningkatan pertumbuhan mikroorganisme, dan peningkatan transfer massa. Mereka dapat meningkatkan efisiensi reaksi kimia dan pemisahan zat terlarut dalam berbagai proses.

5. Aplikasi Potensial: Nano bubble generator telah digunakan dalam berbagai bidang, termasuk industri perikanan dan akuakultur, pengolahan air limbah, pertanian hidroponik, peningkatan produksi tanaman, dan pengolahan air minum. Mereka dapat membantu dalam meningkatkan pertumbuhan mikroorganisme yang menguntungkan, penghilangan polutan, pengoksigenan air, dan meningkatkan kualitas air.

Nano bubble generator umumnya bekerja dengan menggunakan prinsip seperti tekanan tinggi, penghancuran gelembung, elektrolisis, atau teknologi ultrasonik untuk menciptakan gelembung-gelembung nano di dalam cairan. Perangkat ini dapat memiliki berbagai desain dan konfigurasi, tergantung pada aplikasi dan kebutuhan spesifik.

Penggunaan nano bubble generator terus berkembang sebagai teknologi yang menjanjikan dalam berbagai bidang, dan penelitian lebih lanjut sedang dilakukan untuk memahami manfaat dan potensi aplikasi yang lebih luas dari gelembung-gelembung nano dalam pengolahan air dan proses industri lainnya.

STHE Shell and Tube Heat Exchanger

gambar shell tube heat exchanger

Tipe alat penukar kalor (Heat Exchanger) yang paling banyak digunakan di dunia industri adalah tipe shell dan tube karena dari konstruksinya yang simpel. Alat ini terdiri dari sebuah shell silindris di bagian luar dan sejumlah tube di bagian dalam. Tipe STHE sangat luas dipakai dalam industri seperti kilang minyak, pabrik kimia maupun petrokimia, industri gas alam, refrigerasi, maupun pembangkit listrik.

Shell and tube heat exchanger (STHE) adalah suatu alat yang memungkinkan perpindahan panas dan bisa berfungsi sebagai pemanas maupun pendingin. Biasanya medium pemanas dipakai uap lewat panas (super heated steam) dan air biasa sebagai pendingin. Penukar panas dirancang sebisa mungkin agar per pindahan panas antar fluida dapat berlangsung secara efisien. Pertukaran panas terjadi karena adanya kontak, antar fluida yang terdapat dalam dinding tube dan shell. 

Dalam suatu shell and tube heat exchanger, fluida yang satu mengalir dalam pipa-pipa kecil (tube) dan fluida yang lain mengalir melalui selongsong (shell). Perpindahan panas dapat terjadi di antara kedua fluida, dimana panas akan mengalir dari fluida bersuhu lebih tinggi ke fluida bersuhu lebih rendah. Umumnya, aliran fluida dalam shell and tube heat exchanger adalah paralel atau berlawanan. Untuk membuat aliran fluida dalam shell-and-tube heat exchanger menjadi cross flow biasanya ditambahkan penyekat atau baffle. Aliran cross flow yang didapat dengan menambahkan baffle akan membuat luas kontak fluida dalam shell dengan dinding tube makin besar, sehingga perpindahan panas di antara kedua fluida meningkat. Selain untuk mengarahkan aliran agar menjadi cross flow, baffle juga berguna untuk menjaga supaya tube tidak melengkung(berfungsi sebagai penyangga) dan mengurangi kemungkinan adanya vibrasi atau getaran oleh aliran fluida. Secara teoritis, baffle yang dipasang terlalu berdekatan akan meningkatkan perpindahan panas yang terjadi di antara kedua fuida, namun hambatan yang terjadi pada aliran yang melalui celah antar baffle menjadi besar sehingga penurunan tekanan menjadi besar. Sedang jika baffle dipasang terlalu berjauhan penurunan tekanan yang terjadi akan kecil, namun perpindahan panas yang terjadi kurang baik dan timbul bahaya kerusakan pipa-pipa karena melengkung atau vibrasi. Hal ini menunjukkan bahwa jarak antar baffle tidak boleh terlalu dekat ataupun terlalu jauh, ada jarak tertentu yang optimal untuk heat exchanger tertentu.

Berikut prototipe alat bantu penelitian/ training sthe menggunakan material akrilik :

shell and tube heat exchanger

Penggunaan tabung akrilik untuk pembuatan shell tube heat exchanger sebagai alat pembelajaran aliran fluida memiliki beberapa keuntungan, terutama dalam konteks pendidikan atau demonstrasi di lingkungan pembelajaran. Berikut adalah beberapa keuntungannya:

1. Transparansi: Akrilik adalah bahan transparan yang memungkinkan siswa atau peserta pelatihan untuk melihat dengan jelas aliran fluida di dalam tabung heat exchanger. Dengan melihat secara langsung bagaimana fluida bergerak dan berinteraksi di dalam heat exchanger, siswa dapat dengan mudah memahami konsep aliran fluida, termasuk pola aliran, kecepatan aliran, dan perilaku fluida saat mengalami perpindahan panas.
2. Visualisasi Proses: Transparansi akrilik memungkinkan siswa melihat langsung proses perpindahan panas dan aliran fluida. Ini membantu memvisualisasikan bagaimana panas ditransfer dari satu fluida ke fluida lainnya melalui dinding tabung, memahami efek perubahan suhu, dan melihat dampaknya pada aliran fluida.
3. Memperkuat Pemahaman Teori: Dengan menggunakan alat yang transparan, siswa dapat mengkaitkan teori aliran fluida dan perpindahan panas yang dipelajari dengan fenomena yang terjadi di dalam tabung. Ini memperkuat pemahaman mereka tentang konsep-konsep tersebut dan meningkatkan tingkat keterlibatan dalam pembelajaran.
4. Interaktif dan Menarik: Visualisasi aliran fluida dan perpindahan panas yang dapat diamati secara langsung oleh siswa dapat membuat pembelajaran menjadi lebih menarik dan interaktif. Hal ini dapat memicu minat dan rasa ingin tahu siswa untuk memahami lebih dalam tentang mekanisme aliran fluida dan perpindahan panas.

Meskipun tabung akrilik memiliki banyak keuntungan sebagai alat pembelajaran, perlu diingat bahwa pembuatan heat exchanger dengan tabung akrilik mungkin memiliki batasan dalam hal kemampuan tahan panas, kekuatan mekanis, dan ketahanan korosi. Oleh karena itu, penggunaan tabung akrilik lebih sesuai untuk demonstrasi atau pembelajaran konsep-konsep dasar aliran fluida dan perpindahan panas, dan tidak cocok untuk aplikasi industri atau lingkungan yang memerlukan performa tinggi.

Scrubber

Scrubber dapat di definisikan sebagai alat pemisahan suatu partikel solid (debu) yang ada di gas atau udara dengan menggunakan cairan sebagai alat bantu. Air adalah cairan yang pada umumnya digunakan dalam proses scrubbing, meskipun dapat juga digunakan cairan lainnya. Wet Scrubber berfungsi untuk mengurangi polutan udara yang dihasilkan oleh gas buang industri. dan bekerja seperti layaknya air hujan yang mengikat asap ketika terjadi kabut asap.
Di dalam sebuah wet scrubber terdapat beberapa komponen penting yakni :

1. Lubang gas ( tempat masuknya gas kotor )
2. Spray air ( berfungsi untuk mengikat asap/gas kotor )
3. Sebuah pompa/ blower.

Urutan cara kerja wet scrubber :

Udara kotor yang keluar dari proses dalam suatu pabrik dimasukkan ke dalam lubang (ruang gas), posisinya tentu di bawah sprinkler ( pembuat spray air ) 

Udara kotor yang mengandung zat berbahaya tadi kemudian di lewatkan ke percikan air , akibatnya gas yang mengandung logam berat akan diikat menggunakan percikan air tadi . 

Udara yang sudah melewati percikan air akan menjadi bersih , dan siap untuk  dilepas ke udara bebas. 

Dalam skala pabrik sesungguhnya secara fisik cara kerja scrubber antara lain :

1. Impingement (pengontakan) : Suatu campuran gas dengan partikel solid (debu) masuk dengan cepat melalui inlet lalu dikontakkan dengan cairan dengan cara dispray sehingga partikel debu akan tersangkut dalam cairan.
2. Difusi (penyebaran) : Partikel-partikel solid tersebut dialiri oleh gas yang kemudian menyebabkan partikel tersebut menyebar berupa tetesan-tetesan.
3. Humidifikasi (melembabkan) : Tetesan-tetesan tersebut lalu difloatasikan (melayang) dengan cara humidifikasi, yaitu mengubah permukaan tetesan-tetesan tersebut menjadi
4. elektrostatis. Lalu, memisahkannya berdasarkan ukuran tetes (besar dan kecil), cara seperti ini biasanya digunakan untuk debu berkosentrat tinggi dan tergantung pada kondisi spesifik debu dan gas-gas lain yang terlibat.
5. Kondensasi (pengembunan) : Apabila tetesan-tetesan itu telah mencapai dew point (titik jenuh pengembunan), maka akan terjadi peristiwa pengembunan. Proses yang dilakukan secara mekanik ini akan mengembunkan tetesan lebih efektif dan ukurannya lebih seragam. Mekanisme ini penting untuk gas panas dengan kosentrasi debu yang kecil. Untuk kosentrasi yang lebih besar perlu ditambahkan jumlah proses kondensasi tersebut.
6. Wetting (pembasahan) : Proses ini sebenarnya tidak berperan penting dalam scrubber. Ini dilakukan agar tidak terjadi naiknya kembali partikel debu setelah menjadi tetesan. (proses pembasahan di lakukan agar partikel-partikel debu yang telah menjadi tetesan tidak ikut keluar bersama gas lagi).