Review Oleh: Ropiudin, S.TP., M.Si. (Dosen Bidang Teknik Sistem Termal dan Energi Terbarukan, Universitas Jenderal Soedirman)
Dalam konteks pertanian modern, tantangan yang dihadapi oleh petani, terutama di daerah dengan cuaca panas, kelangkaan air tawar, dan tanah yang tidak cocok untuk bercocok tanam, semakin meningkat. Penelitian ini menawarkan solusi inovatif melalui desain dan analisis sistem pemulihan ion yang didorong oleh energi terbarukan untuk rumah kaca hidroponik. Dengan memanfaatkan analisis energi dan eksrgi, sistem ini tidak hanya bertujuan untuk memenuhi kebutuhan pertanian, tetapi juga untuk mengatasi masalah lingkungan yang lebih luas, seperti pengelolaan limbah dari proses desalinasi.
Sistem multigenerasi yang dirancang dalam penelitian ini memiliki beberapa tujuan utama. Pertama, sistem ini berfungsi untuk memulihkan ion-ion bermanfaat dari limbah brine desalinasi yang mengkristal, yang dapat digunakan sebagai pupuk untuk pertanian hidroponik. Kedua, integrasi energi angin dan sel bahan bakar suhu tinggi ke dalam sistem memungkinkan produksi listrik yang tidak terputus, yang sangat penting untuk menjaga operasi sistem secara berkelanjutan. Selain itu, energi termal matahari juga diintegrasikan untuk menghasilkan panas yang diperlukan bagi unit pendinginan absorpsi, sehingga menciptakan sistem yang efisien dan terintegrasi.
Analisis termodinamika yang dilakukan dalam penelitian ini sangat mendalam, dengan penulisan persamaan keseimbangan energi, entropi, dan eksrgi. Hal ini memungkinkan peneliti untuk mengevaluasi efisiensi dari setiap subsistem serta keseluruhan sistem. Dengan melakukan analisis sensitivitas, penelitian ini juga mengidentifikasi pengaruh berbagai parameter, seperti laju aliran massa, salinitas, dan rasio pemulihan, terhadap kinerja sistem. Temuan ini sangat penting untuk memahami bagaimana sistem dapat dioptimalkan untuk mencapai hasil yang lebih baik.
Salah satu aspek menarik dari penelitian ini adalah pendekatan yang diambil untuk memulihkan ion dari air tanah yang asin. Dengan menggunakan sistem desalinasi beku dan elektrodialisis yang didukung oleh sumber energi terbarukan, penelitian ini menawarkan cara yang lebih berkelanjutan dan efisien untuk mendapatkan ion yang diperlukan untuk pertanian hidroponik. Ini tidak hanya membantu dalam pengelolaan air, tetapi juga memberikan solusi untuk meningkatkan ketahanan pangan di daerah yang paling membutuhkan.
Hasil dari sistem ini menunjukkan bahwa total kebutuhan energi listrik dan termal masing-masing adalah 518 kW dan 150 kW, dengan efisiensi energi dan eksrgi keseluruhan sebesar 16,1% dan 13,4%. Meskipun angka-angka ini mungkin terlihat rendah, penting untuk dicatat bahwa sistem ini masih dalam tahap pengembangan dan optimasi. Dengan penelitian lebih lanjut dan pengembangan teknologi, efisiensi ini dapat ditingkatkan, menjadikan sistem ini lebih menarik bagi para petani dan pengusaha di sektor pertanian.
Output dari sistem ini juga menunjukkan potensi yang signifikan dalam pemulihan ion, dengan laju aliran massa ion yang diperoleh, seperti Sodium (Na) 4,5 g/s, Sulfat (SO4) 0,624 g/s, Magnesium (Mg) 0,298 g/s, Kalsium (Ca) 0,0936 g/s, dan Kalium (K) 0,089 g/s. Ini menunjukkan bahwa sistem ini tidak hanya dapat memenuhi kebutuhan nutrisi tanaman, tetapi juga dapat berkontribusi pada pengurangan limbah dari proses desalinasi.
Secara keseluruhan, penelitian ini memberikan wawasan yang berharga tentang bagaimana teknologi energi terbarukan dapat diintegrasikan dengan sistem pertanian untuk menciptakan solusi yang berkelanjutan dan efisien. Dengan tantangan yang dihadapi oleh sektor pertanian di seluruh dunia, inovasi seperti ini sangat penting untuk memastikan ketahanan pangan dan keberlanjutan lingkungan. Penelitian lebih lanjut dan kolaborasi antara akademisi, industri, dan pemerintah akan sangat penting untuk mewujudkan potensi penuh dari sistem ini dan memberikan manfaat yang lebih besar bagi masyarakat.
