Anti Biofouling Agent Oxidizing dan Non-Oxidizing

Dikutip dari handbook US Army Corp of Engineer dengan judul “zebra mussel chemical control guide” hal 2 sebagai berikut :

Berdasarkan literatur diatas bisa diketahu bahwa kerang (mussel) adalah biota laut yang umum hidup di perairan. Kerang masuk dalam kelas Mollusca (hewan lunak) ordo bivalvia dan tidak bisa tumbuh dengan baik di lingkungan kadar garam (saline) tinggi tetapi mampu beradaptasi dengan baik pada temperatur air 12 to 32 ^oC, pH 6,5 to 8 dan kekeruhan yang cukup tinggi.

Anti biofouling agent adalah agent/substansi yang bisa mencegah kegagalan/kerusakan yang disebabkan oleh biota hidup. Secara umum kasus PLTU dihubungkan dengan adanya pertumbuhan biota air disepanjang perpipaan sehingga membutuhkan special treatment untuk menghambat pertumbuhan bahkan mematikan biota tersebut. Sistem yang digunakan bisa berupa mechanical,chemicalatau biological namun fokus pembahasan ini terbatas pada chemical system yang sudah diterapkan PLTU.

Antibiofouling agent dibedakan menjadi 2 berdasarkan cara kerjanya sebagai berikut :

1.1 OXIDIZING AGENT

Oxidizing agent adalah substansi yang digunakan untuk anti biofouling yang memanfaatkan proses oksidasi dalam proses kimianya. Dikutip dari handbook US Army Corp of Engineerdengan judul “zebra mussel chemical control guide” hal 4 sebagai berikut :

Dikutip dari handbook US Army Corp of Engineer dengan judul “zebra mussel chemical control guide” hal 17-26 sebagai berikut :

Berdasarkan hal tersebut bisa diketahui bahwa chemical yang bisa mengalami proses oksidasi dan umum digunakan untuk anti biofouling adalah :

Chlorine (dalam bentuk gas dengan tabung khusus, dalam bentuk cair adalah NaOCl dan bentuk padat adalah Ca(OCl)₂
Chlor dioxide (ClO₂)
Chloramine (NH₂Cl)
Ozon (O₃)
Hydrogen piroxide (H₂O₂)
Bromine (Br₂)
Potassium hypochlorite (KOCl)

Mengacu terhadap hal tersebut dan banyak unit menggunakan injeksi chlorine dan memang menurut jurnal tersebut chlorine bisa mematikan dan menghambat penempelan kerang di perpipaan dan kerang dewasa akan mati pada dosis 1 to 2 ppm selama 2 minggu. Chlorine yang digunakan untuk injeksi di PLTU pada umumnya yang berfungsi sebagai anti biofouling adalah oksidasi Cl. Fase senyawa Cl adalah gas namun karena handling sulit karena harus ditempatkan dalam tabung maka dicarikan alternatif yaitu bentuk cair (NaOCl) dan padatan Ca(OCl)₂.

PLTU umumnya menggunakan fase cair untuk mendapatkan Cl karena handlingyang mudah dan tidak mudah menguap sehingga aman untuk operator dan lingkungan secara langsung. NaOCl didapatkan dari proses elektrolisis dengan reaksi sebagai berikut :

Umpan adalah air laut yaitu NaCl + H₂O

Disosiasi reaksi : 2 NaCl ----> 2 Na⁺ + 2 Cl^-

Reaksi di chlropack (electrochlorination plant) :

Katoda (-) : 2 H₂O + 2e ---> H₂ + 2 OH^- (karena Na dalam fase liquid tidak tereduksi dan airnya saja yang mengalami reaksi)
Anoda (+) : 2 Cl^- ---> Cl₂ + 2e

Sehingga reaksi akhir : 2 NaCl + 2 H₂O ---> 2 NaOCl + 2 H₂

Produk NaOCl inilah yang digunakan sebagai istilah yang dinamakan injeksi chlorin dan saat diinjeksikan NaOCl maka terjadi disosiasi sesuai reaksi : (Sprecher and Getsinger, 2000)

NaOCl (injeksi) + H₂O (air pendingin) ---> HOCl+ NaOH

HOCl ---> OCl^- + H⁺

OCl^- + H₂O + 2e ---> Cl^- + 2 OH^-

Senyawa Cl^- tersebut yang bersifat oksidatif sehingga bisa menghambat pertumbuhan biota laut

Berdasarkan jurnal tersebut, injeksi chlorin yang mempengaruhi kerang karena efek produk chlorinedan free chlorine sehingga untuk mengetahui keefektifan antibiofoulingyang berbasis chlorination maka 2 parameter tersebut yang harus terukur. Pernyataan ini juga diperkuat oleh jurnal Venketesan dan Murthy (2009) berikut kutipannya :

Dosis pemakaian chlorine adalah 0,5 to 1 ppm (expressed as Cl₂) sehingga apapun jenis zat kimia injeksi chlorine maka kadar tersebut yang menjadikan tingkat keefektifan anti biofouling agent.

Berdasarkan jurnal tersebut, hal-hal yang mempengaruhi tingkat keefektifan injeksi chlorine adalah :

Konsentrasi chlorine
Lamanya waktu kontak
Kualitas air
Temperatur air

Dosis tinggi penggunaan chlorinemembutuhkan operasi pada temperatur rendah <10 ^oC dan kontak waktu yang lama yang lebih diutamakan. Berdasarkan jurnal Venkatesan dan Murthy (2009) temperatur berefek pada keefektifan anti biofouling agent, berikut kutipannya :

Berdasarkan jurnal tersebut, 100% kematian kerang di cooling water system terjadi pada peningkatan temperatur dari 31,6 to 37,2 ^oC dan kontak selama 6 jam. Penggunaan injeksi chlorinedijaga residualnya pada 0,2 to 1 ppm dimana dosis tersebut efektif mematikan kerang pada 15 to 135 hari.

Berdasarkan jurnal tersebut didapatkan informasi untuk penanganan teknis NaOCl adalah :

Menjauhkan tangki/jerigen NaOCl jauh dari panas atau cahaya matahari langsung
Wadah NaOCl yang disarankan adalah polyethylene (PE) dilengkapi venting untuk mengeluarkan oksigen
Tidak boleh menggunakan wadah yang berbahan stainless steel (SS)
Jika membutuhkan pelarutan harus menggunakan air demin
Pompa yang disarankan adalah tipe diafragma
Fitting disarankan berbahan dari teflon
Pipa disarankan berbahan dari fiberglass

Berdasarkan jurnal diatas untuk menonaktifkan sisa chlorinagar tidak merusak membran ROdigunakan beberapa hal sebagai berikut :

Activated carbon filter atau MMF
Sodium sulphite (Na₂S₂O₅)
Sulphur dioxide (SO₂)
Sodium bisulphite (NaHSO₃)
Sodium sulphite (Na₂SO₃)

1.1 NON-OXIDIZING AGENT

Non-oxidizing agent adalah substansi yang digunakan untuk anti biofouling yang memanfaatkan sistem selain dengan proses oksidasi. Dikutip dari handbook US Army Corp of Engineer dengan judul “zebra mussel chemical control guide” hal 5-6 sebagai berikut :

Dikutip dari jurnal “Quaternary Ammonium Biocides : Efficacy in Application” sebagai berikut :

Berdasarkan jurnal tersebut diketahui bahwa quaternary ammonium compound (QAC) adalah agent non-oxidizing yang efektif dalam mengontrol fouling yang disebabkan Mollusca(contohnya kerang) untuk sistem peralatan pendingin satu kali lewatan (contohnya air pendingin condenserPLTU).

Panjang alkyl yang paling bagus dalam menghambat pertumbuhan mikroba adalah C12 to C16. Konsentrasi rendah (0,5 to 5 ppm) cocok untuk menghambat pertumbuhan alga, bakteri dan jamur sedangkan konsentrasi tinggi (10 to 50 ppm) bisa digunakan untuk menghambat jenis mikroba khusus.

Dikutip dari jurnal “QAC as antimicrobial agents protecting historical wood and brick” sebagai berikut :

Berdasarkan jurnal tersebut didapatkan informasi sebagai berikut :

Dodecyl dimethyl ammonium chloride (DDAC) dengan rumus kimia C₂₂H₄₈ClN berisi campuran asam karboksilat, alcohol dan fungicide sehingga umum disebut quartenary ammonium compound (QAC). Percobaan terhadap kayu dilakukan dengan perlakukan konsentrasi 10, 20 dan 30 %v/v
Keefektifan QAC ada di konsentrasi 30 %v/v dalam waktu 7 hari sedangkan sampai 28 hari sudah tidak ada efeknya
QAC mengandung senyawa alcohol yang berfungsi merusak membrane, denaturasi protein biota laut sehingga sel pecah (lisis). Konsentrasi alcohol yang rendah membuat kenyamanan dan meningkatkan aktifitas biocide lain sehingga kadar alcohol harus terkontrol

Kutip Artikel ini sebagai Referensi (Citation):

Feriyanto, Y.E. (2018). Anti Biofouling Agent Oxidizing dan Non-Oxidizing, Best Practice Experience in Power Plant. www.caesarvery.com. Surabaya

Referensi:

[1] Feriyanto, Y.E. (2018). Analisa Enjiniring Unit Pembangkitan dalam Evaluasi Biocide. Surabaya
[2] Gerba, C. (2015). Qauternary Ammonium Biocodes : Efficacy in Application. Journal Applied and Environmental Microbiology, Vol. 81, pp. 2

[3] Rajkowska, K., Kozirog, A., Otlewska, A., Piotrowska, M., Krawczyk, N., Brycki, B., Styczynska, A dan Gutarowska, B. (2016). Quaternary Ammonium Biocides as Antimicrobial Agents Protecting Historical Wood and Brick, Vol. 63, pp. 153-159

[4] Specher, S., dan Getsinger, K. (2000). Zebra Mussel Chemical Control Guide. US Army Corps of Engineers. Engineer Research and Development Center

[5] Venkatesan, R dan Murthy, P. (2009). Macrofouling Control in Power Plant. www.reserachgate.net