Fungsi Scrubber Kapal Dan Penggunaannya Dalam Dunia Maritime

Scrubber kapal atau Exhaust Gas Cleaning System (EGCS) menjadi salah satu teknologi yang digunakan industri pelayaran untuk mengurangi emisi polutan dari gas buang mesin kapal.

Teknologi ini digunakan untuk menurunkan emisi sulfur oxides (SOx) yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar minyak dengan kandungan sulfur tinggi.

Penerapan teknologi ini semakin penting setelah diberlakukannya batas sulfur bahan bakar kapal melalui MARPOL Annex VI.

Apa Itu Scrubber Kapal

Scrubber kapal adalah sistem pembersihan gas buang yang dipasang pada jalur exhaust mesin untuk mengurangi kandungan polutan sebelum gas tersebut dilepaskan ke atmosfer.

Pada kapal, umumnya dipasang pada exhaust system yang berasal dari Main Engine (ME), Auxiliary Engine (AE), Boiler dan sumber gas buang lain sesuai desain sistem

Polutan utama yang menjadi target EGCS adalah SOx, terutama sulfur dioxide (SO₂) dan sebagian sulfur trioxide (SO₃).

Selain SOx, sistem wet juga dapat membantu mengurangi sebagian particulate matter (PM). Namun, SOx tidak boleh dianggap sebagai sistem utama untuk menghilangkan NOx atau CO₂.

Secara global, batas kandungan sulfur dalam fuel oil kapal ditetapkan sebesar 0,50% m/m, sedangkan batas yang lebih ketat, yaitu 0,10% m/m, berlaku di wilayah tertentu yang ditetapkan sebagai Emission Control Area (ECA) untuk sulfur.

Salah satu keuntungannya adalah kapal dapat menggunakan bahan bakar dengan kandungan sulfur lebih tinggi, seperti High Sulfur Fuel Oil (HSFO), selama sistem EGCS yang digunakan memenuhi persyaratan dan mampu menghasilkan tingkat emisi yang setara dengan ketentuan yang berlaku.

Mengapa Kapal Menggunakan Scrubber

Ketika bahan bakar yang mengandung sulfur dibakar di dalam mesin diesel, sulfur yang terdapat dalam fuel akan mengalami oksidasi dan menghasilkan sulfur oxides.

SOx merupakan salah satu polutan udara yang berkontribusi terhadap pembentukan sulfur compounds di atmosfer dan dapat menyebabkan dampak terhadap kesehatan manusia serta lingkungan. IMO menetapkan batas emisi sulfur melalui MARPOL Annex VI.

Untuk memenuhi aturan tersebut, operator kapal secara umum mempunyai beberapa pilihan, antara lain:

Menggunakan fuel oil yang memenuhi batas sulfur
Menggunakan bahan bakar alternatif yang memenuhi persyaratan
Menggunakan sistem EGCS yang disetujui
Menggunakan teknologi energi dan propulsion lain yang sesuai dengan persyaratan kapal

Hal ini menjadi menarik bagi sebagian operator karena memungkinkan kapal tetap menggunakan HSFO, terutama apabila perbedaan harga antara HSFO dan compliant fuel cukup besar untuk mengimbangi investasi dan biaya operasional sistem EGCS.

Fungsi Penggunaan Scrubber

1. Memenuhi Persyaratan Emisi SOx

Keuntungan paling utama adalah kemampuan EGCS untuk mengurangi SOx dari exhaust gas sehingga kapal dapat memenuhi persyaratan sulfur emission yang berlaku, apabila sistem tersebut dirancang, disetujui, dan dioperasikan sesuai ketentuan.

2. Memungkinkan Penggunaan Fuel dengan Sulfur Lebih Tinggi

Dengan EGCS yang memenuhi persyaratan, kapal dapat menggunakan fuel oil dengan sulfur lebih tinggi dibandingkan compliant fuel oil, sesuai aturan yang berlaku.

Hal ini dapat menjadi keuntungan ekonomi ketika harga HSFO lebih rendah dibandingkan fuel oil yang memenuhi batas sulfur.

3. Potensi Penghematan Biaya Bahan Bakar

Penghematan tidak otomatis terjadi pada semua kapal.

Profitabilitas dipengaruhi oleh:

Harga HSFO
Harga compliant fuel
Konsumsi bahan bakar
Biaya NaOH
Konsumsi listrik
Biaya maintenance
Biaya disposal
Biaya pemasangan
Pola operasi kapal.

Karena itu, pemilik kapal perlu melakukan economic assessment sebelum memutuskan pemasangan EGCS.

4. Pengaruh terhadap Back Pressure Mesin

Pemasangan scrubber pada exhaust line menambahkan komponen dan hambatan aliran pada sistem gas buang.

Karena itu, desain EGCS harus mempertimbangkan exhaust back pressure.

Back pressure yang terlalu tinggi dapat memengaruhi proses pembuangan gas hasil pembakaran dari silinder dan berpotensi memengaruhi performa mesin.

Marine engineer perlu memperhatikan:

Exhaust gas temperature
Exhaust pressure
Differential pressure
Turbocharger performance
Engine load
Kondisi demister

Jika terjadi kenaikan pressure drop yang tidak normal, penyebabnya perlu diperiksa sebelum kondisi berkembang menjadi masalah yang lebih besar.

Prinsip Kerja Scrubber Kapal

Prinsip kerja wet scrubber relatif sederhana. Gas buang panas dari mesin diarahkan menuju tower atau unit pencuci gas.

Di dalam unit tersebut, gas buang dikontakkan dengan media pencuci, biasanya air laut atau air tawar yang telah dikondisikan.

Secara umum prosesnya berlangsung sebagai berikut:

Exhaust gas - Scrubber - Kontak dengan washwater - Penyerapan SOx - Gas yang telah dibersihkan - Exhaust outlet

Ketika gas buang bersentuhan dengan air, sulfur oxides larut dan mengalami reaksi kimia sehingga menghasilkan senyawa sulfur yang lebih mudah ditangani dalam sistem washwater.

Pada sistem yang menggunakan air laut, alkalinitas alami air laut membantu proses netralisasi.

Sementara itu, pada sistem closed loop, bahan alkali seperti sodium hydroxide (NaOH) digunakan untuk menjaga kemampuan netralisasi washwater.

Salah satu komponen utama gas buang hasil pembakaran sulfur adalah SO₂. Ketika SO₂ bersentuhan dengan air, sebagian gas tersebut larut dalam washwater dan membentuk spesies sulfur terlarut.

Proses selanjutnya dipengaruhi oleh kondisi kimia air, termasuk alkalinitas dan pH. Dalam open-loop, air laut memiliki kandungan alkalinitas yang membantu proses tersebut. Dalam closed-loop, kemampuan netralisasi ditingkatkan dengan penambahan bahan alkali.

Jenis-Jenis Scrubber Kapal

Berdasarkan cara pengoperasiannya, jenis wet yang umum digunakan pada kapal dapat dibagi menjadi open loop, closed loop, dan hybrid.

1. Open-Loop Scrubber

Open-loop menggunakan air laut sebagai media pencuci gas buang. Air laut dipompa menuju tower dan disemprotkan ke aliran exhaust gas. Setelah menyerap polutan, washwater dikumpulkan dan diproses melalui treatment system sebelum dapat dibuang sesuai persyaratan yang berlaku.

Salah satu kelebihan open loop adalah sistemnya relatif sederhana karena tidak membutuhkan sirkulasi air tawar dengan penambahan NaOH secara terus-menerus.

Namun, sistem ini sangat bergantung pada kondisi air laut, termasuk alkalinitas dan karakteristik perairan.

Kelebihan Open Loop:

Tidak membutuhkan konsumsi NaOH dalam operasi normal
Struktur sistem relatif sederhana
Tidak memerlukan penyimpanan washwater dalam jumlah besar selama discharge diperbolehkan
Cocok untuk operasi di perairan yang memenuhi persyaratan pembuangan washwater

Kekurangannya adalah Kapal tidak selalu dapat menggunakan open-loop discharge di setiap wilayah.

Beberapa pelabuhan, negara, atau wilayah perairan dapat menerapkan persyaratan yang lebih ketat atau melarang pembuangan washwater dari EGCS.

Karena itu, kru harus mengetahui local regulations dan port requirements sebelum mengoperasikan sistem dalam mode open loop.

2. Closed-Loop Scrubber

Berbeda dengan open loop, closed-loop menggunakan air tawar yang disirkulasikan kembali dalam sistem. NaOH umumnya ditambahkan untuk mempertahankan kemampuan netralisasi air pencuci.

Washwater yang telah digunakan tidak langsung dibuang seluruhnya. Sebagian besar disirkulasikan kembali sehingga konsumsi air dapat dikendalikan.

Sebagian kecil aliran dapat dikeluarkan sebagai bleed-off untuk menjaga kualitas air sistem. Bleed-off tersebut kemudian menjalani proses pengolahan sesuai desain EGCS.

Kelebihan Closed Loop:

Tidak bergantung sepenuhnya pada alkalinitas air laut
Lebih fleksibel ketika open-loop discharge tidak diperbolehkan
Washwater dapat disirkulasikan kembali
Cocok untuk operasi di wilayah dengan pembatasan pembuangan.

Kekurangan Closed Loop:

Membutuhkan konsumsi NaOH
Membutuhkan tanki dan peralatan tambahan
Sistem lebih kompleks
Menghasilkan sludge atau residu yang harus dikelola dengan benar
Biaya operasi dan maintenance dapat lebih tinggi

3. Hybrid Scrubber

Jenis hybrid menggabungkan kemampuan open loop dan closed loop dalam satu sistem. Kapal dapat memilih mode operasi sesuai kondisi lingkungan dan persyaratan wilayah pelayaran.

Misalnya, ketika kapal berada di laut terbuka dan discharge diperbolehkan, sistem dapat beroperasi dalam open-loop mode.

Ketika kapal memasuki area yang memiliki pembatasan discharge, sistem dapat beralih ke closed-loop mode.

Fleksibilitas inilah yang membuat hybrid menarik bagi kapal yang beroperasi pada rute internasional.

4. Dry Scrubber

Sistem ini tidak menggunakan washwater sebagai media utama. Gas buang dialirkan melalui material penyerap berbasis alkali, misalnya material yang mengandung calcium compounds.

SOx bereaksi dengan material tersebut dan menghasilkan residu padat.

Keuntungan:

Tidak menghasilkan washwater
Tidak membutuhkan sistem pengolahan air seperti jenis wet
Dapat mengurangi masalah terkait pembuangan cairan

Kekurangannya:

Membutuhkan penyimpanan material penyerap
Menghasilkan residu padat
Membutuhkan ruang
Sistem penanganan material dan residu harus dikelola dengan baik

Karena karakteristik tersebut, jenis wet masih lebih umum ditemukan pada kapal dibandingkan jenis dry.

Apakah SCR Termasuk Scrubber

Selective Catalytic Reduction (SCR) bukan jenis scrubber untuk SOx. Hal ini perlu diluruskan karena keduanya sering disebut bersamaan dalam pembahasan emisi kapal.

SCR merupakan teknologi yang digunakan terutama untuk mengurangi nitrogen oxides (NOx).

Pada sistem SCR, gas buang dicampurkan dengan reducing agent, biasanya urea solution, sebelum melewati catalytic reactor.

Di dalam katalis, NOx direduksi menjadi nitrogen dan air.

SCR banyak digunakan untuk memenuhi persyaratan IMO NOx Tier III pada kapal yang beroperasi di wilayah yang memberlakukan persyaratan tersebut.

Dengan demikian:

EGCS, terutama mengendalikan SOx
SCR, mengendalikan NOx
Carbon capture, ditujukan untuk menangkap CO₂

Ketiga teknologi tersebut memiliki fungsi yang berbeda meskipun dapat ditemukan pada kapal yang sama.

Komponen Utama Scrubber Kapal

Sebagai sebuah sistem engineering, scrubber terdiri dari sejumlah komponen yang saling berhubungan.

Komponen dapat berbeda berdasarkan desain dan produsen, tetapi secara umum meliputi:

Tower, Merupakan tempat utama terjadinya kontak antara exhaust gas dan washwater.
Washwater Pump, Berfungsi mensirkulasikan atau memasok air pencuci menuju scrubber.
Nozzle, Nozzle menyemprotkan washwater ke dalam tower sehingga kontak antara gas dan cairan menjadi efektif.
Demister, Demister digunakan untuk membantu mengurangi carry-over droplet air dari gas yang telah dibersihkan.
Washwater Treatment Unit, Pada sistem tertentu, washwater harus diproses sebelum dibuang atau disirkulasikan kembali.
Monitoring Equipment, Sensor dan analyzer digunakan untuk memantau parameter operasi, misalnya SO₂/CO₂ ratio, pH, temperatur, pressure, washwater flow, turbidity dan parameter lain sesuai desain serta persyaratan sistem.
Control System, PLC atau automation system mengatur operasi pompa, valve, sensor, alarm, interlock, dan mode operasi.

Kekurangan Penggunaan Scrubber

1. Investasi Awal Tinggi

Pemasangan EGCS membutuhkan investasi besar. Biayanya sangat bergantung pada ukuran kapal, jumlah mesin yang akan dilayani, tipe dan jenis, konfigurasi exhaust system, serta kebutuhan modifikasi kapal.

Selain harga equipment, biaya shipyard modification, piping, electrical system, automation, foundation, dan commissioning juga harus diperhitungkan.

2. Membutuhkan Ruang

Tower, pump, tank, piping, control equipment, dan sistem treatment membutuhkan ruang tambahan. Pada kapal yang sudah beroperasi, penentuan lokasi pemasangan dapat menjadi tantangan engineering tersendiri.

3. Konsumsi Energi

Pompa washwater, sistem treatment, dosing system, dan peralatan lainnya menggunakan energi listrik. Artinya, tidak sepenuhnya "gratis" dari sisi energi.

Konsumsi listrik tersebut harus dimasukkan ke dalam perhitungan efisiensi dan operating cost kapal.

4. Risiko Korosi

Air laut, washwater yang bersifat asam, dan lingkungan operasi yang keras dapat meningkatkan risiko korosi pada komponen tertentu.

Pemilihan material, coating, inspection, dan maintenance menjadi sangat penting.

5. Washwater dan Sludge

Sistem wet menghasilkan washwater yang mengandung hasil tangkapan dari gas buang. Pada kondisi tertentu, residu atau sludge juga dapat dihasilkan.

Pengelolaannya harus mengikuti persyaratan yang berlaku. Kru tidak boleh menganggap bahwa semua washwater dapat dibuang ke laut tanpa memperhatikan aturan setempat.

Lokasi: Jakarta, Daerah Khusus Ibukota Jakarta, Indonesia

Yakob Taruklangi I am Yakob Taruklangi, a professional seafarer as a Deck Officer on tanker ship and offshore vessel. Throughout my career, I have gained valuable knowledge and experience in the maritime industry, which I am passionate about sharing with others. Writing allows me to reflect on my journey at sea and provide insights into shipping, seamanship, and life onboard, with the hope of contributing to the wider maritime community.

Karya Pelaut