Daur Ulang Air

Artikel ini memaparkan teknologi distilator surya yang digunakan baik untuk pemurnian air, maupun merubah air laut menjadi air tawar (desalinasi). Teknologi ini bisa digunakan dimana saja asalkan tempat tersebut mendapat penyinaran matahari. Pada dasarnya teknologi ini beoperasi melalui proses penguapan yang diikuti oleh pengembunan. Distilasi surya sangat berguna untuk memurnikan air dari polutan-polutan berbahaya. Ketika mengalami pemanasan, air menguap sedangkan polutan tertinggal, karena perbedaan volatilitas. Dalam kasus desalinasi, air murni (tidak mengandung garam) menguap kemudian mengembun sedangkan garam dan mineral lainnya akan tersisa. Dengan demikian akan diperoleh destilat air yang relatif sangat murni dan tidak asin sama sekali.

Konstruksi Distilator Surya

Distilator surya dibuat dengan bentuk tadahan-tadahan (lihat Gambar 1) air sebagai tempat menuangkan air yang akan didistilasi. Tadahan-tadahan tersebut berhubungan melalui pipa penghubung dan disusun sedemikian rupa sehingga saling bersambung dan saling membawahi sehingga membentuk sudut kemiringan 30°. Hal ini menyebabkan air bisa mengalir dari penadah atas ke bawah akibat gaya gravitasi. Pada bagian atas, susunan tadahan tersebut ditutup dengan penutup transparan (Kaca, mika, akrilik, plastik). Dengan demikian, cahaya matahari dapat masuk memanskan air, sehingga menyebabkan terjadinya penguapan air. Uap air yang terbentuk naik ke atas, dan akibat terhalang oleh permukaan bawah/dalam penutup yang memiliki temperatur yang lebih rendah, berakibat uap air terkondensasi membentuk butir-butir air (kondensat).  Karena posisi pemasangan penutup dibuat miring, butir-butir kondensat tersebut mengalir sepanjang penutup dan jatuh di bagian ujung untuk selanjutnya ditampung.  Demonstrasi yang menjelaskan prinsip kerja distilator surya dapat dilihat pada link video berikut ini. Untuk lebih jelasnya perhatikan Gambar 1.

Gambar 1: Ilustrasi konstruksi Distilasi Surya

Produktifitas

Flux energy surya yang sampai ke permukaan atmosfer bumi rata-rata adalah 1.4 kW/m².  Namun demikian karena berbagai faktor, hanya kurang dari 1 kW/m² yang benar-benar sampai ke permukaan tanah pada siang hari. Jumlah flux energy yang diterima oleh distilator surya tergantung pada kemiringan, kondisi cuaca, lokasi, dan lain-lain. Flux maksimum energy yang bisa diterima oleh distilator surya kira-kira 8kW jam/m²/hari. Namun demikian, pada banyak distilator surya satu yang telah dibuat, paling banyak menerima 6kW/m²/hari (perkiraan di Indonesia, di USA hanya 5 6kW/m²/hari). Energy ini cukup besar untuk digunakan menguapkan air. Untuk menguapkan air diperlukan energi sebesar 540 kalori/gram. Jadi untuk menguapkan 1 liter air diperlukan energi sebesar 0,628 kW jam/m²/day pada temperatur konstan. Jadi jika 6kW jam/m²/hari digunakan untuk distilasi, maka diperoleh 9,6 liter/m2/hari. Dari perhitungan ini dapat dihitung luas distilator surya yang diperlukan untuk memenuhi kebutuhan air sehari-hari.

Distilator surya multi tahap

Pada distilator surya satu tahap, energi matahari hanya digunakan satu kali penguapan saja. Pada saat kondensasi, kalor laten dari uap air terbuang ke lingkungan sehingga berubah facse menjadi cair berupa kondensat. Pembuangan energi ini membuat sistem satu tahap relatif kurang efisien. Untuk meningkatkan produktifitas distilator surya dapat digunakan sistem multi tahap seperti diilustrasikan pada Gambar 2. Pada sistem multi tahap, proses berlangsung secara multi efek. Pada tahap satu, pancaran cahaya matahari yang masuk ke lapisan paling bawah digunakan untuk penguapan air. Uap air tersebut terkondensasi di bagian bawah penutup tahap 2 dan mentransfer panasnya untuk memanaskan air ditahap ke dua, demikian seterusnya. Pada sistem ini kehilangan energi tidak terlalu banyak sehingga praduktifitasnya meningkat. Umumnya distilator surya 3 tahap dapat meningkatkan produktifitas destilat 2.5 kali distilator surya satu tahap. Dengan kata lain, setiap 1 m² dari distilator surya 3 tahap dapat menghasilkan kurang lebih 24 liter destilat per hari. Untuk destilator surya dengan dimensi 3 x 3 (panjang x lebar) dengan luas 9 m² akan menghasilkan destilat 216 liter per hari. Jumlah ini sudah cukup untuk memenuhi kebutuhan air domestik satu keluarga. Selain itu juga kualitas airnya terjamin bagus, jauh lebih bagus dibandingkan air dari PDAM.

 

Gambar 2: Distilator surya multi tahap

Pemanfaatan

1.      Pengolahan air minum: Seperti kita ketahui bersama kualitas air dari PDAM sangat rendah. Distilator surya ini dapat digunakan untuk memurnikan air PDAM dan distilat digunakan sebagai air minum. Jadi tidak perlu lagi membeli air minum galonan

2.      Daur ulang air: Pada daerah yang jarang air, teknologi ini juga dapat digunakan untuk daur ulang air. Air yang telah digunakan untuk mencuci atau mandi dapat ditampung dan di distilasi ulang untuk digunakan kembali.

3.      Konversi air laut menjadi air tawar: Untuk daerah pinggir laut yang suplai air tawarnya kurang, teknologi ini snagat berguna untuk merubah air laut menjadi air tawar. Terlebih lagi ditunjang oleh temperatur di permukaan laut yang relatif lebih tinggi dengan tingkat pencahayaan matahari yang tinggi.

 

Gambar 3: Beberapa contoh distilator surya

Wallahu A’lam!!!!

Bagi yang tertarik mengembangkan dan perlu referensi lebih lengkap bisa merujuk pada sumber berikut:

US Patent 4,406,749: Solar water destilation apparatus

US Patent 6,355,144: High Output solar water distillation system