Editor by :

Dr.Muhammad Sontang Sihotang, S.Si.,M.Si

•  Mantan Dosen Fakultas Ilmu Keperawatan / Kedokteran Universitas Indonesia d/h Salemba -Jakarta Pusat. 
•  Mantan Dosen Fakultas Kedokteran Universitas Yarsi-Cempaka Putih-Jakarta Pusat.                                              
•  Mantan Manager EDIC (Engineering Data  Information & Communication)
•  Engineering Centre Fakultas Teknik Universitas Indonesia-Depok, Jawa Barat.                     
•  Mantan Pensyarah Fizik Kuantum – Universiti Malaysia Tereng ganu (UMT) -Kuala Terengganu Malaysia-Malaysia.                                                         
•  Fellowship @ Institute of Sciences in Medicine / ISM (Medical Image Processing & Computing) – Salzburg – Austria.                                                           
•  Training Scholarship VLIR Brussels – Begium, in Medical Physics Radiation (Radiation Protection) @ Free Hospital University, Brussels, Ghent University,   Leuven  University, Antwerp University, Belgium.                                   
•  Kepala Laboratorium Fisika Nuklir USU-Medan.                                                   
•  Dosen Filsafat, Universitas Pembangunan Panca Budi (UNPAB) – Medan
•  Pemerhati Masalah Kualitas Air / Fokus Kajian Mulai Dari Rawatan Air (Water Treatment Sehingga Menjadi Water Purification) ; Air Kotor -> Air Bersih – > Air   Minum & Air Terapi 
•  Pemenang INOVASI PECIPTA 2013 di Malaysia dari Mulai Hari Inovasi UMT 2012 sampai ke Tingkat Kebangsaan 2013 (Malaysian Universities)
•  Pemegang Patent Sederhana Tentang Aplikasi Produk Inovasi Air Berkalsium dari Hasil Tata Kelola Limbah Pesisir.

1. PENDAHULUAN & LATAR BELAKANG

1.1  Visi PERUMDA TIRTANADI & Ketahanan Air Bersih

Sebagai Perusahaan Umum Daerah (PERUMDA) yang mengemban mandat vital di Provinsi Sumatera Utara, PERUMDA TIRTANADI memiliki visi utama untuk menjamin penyediaan air minum berkualitas tinggi, berkelanjutan, dan inklusif bagi seluruh lapisan masyarakat. Air minum yang higienis merupakan pilar fundamental kesehatan publik sekaligus katalis pertumbuhan ekonomi daerah. Namun, dalam operasionalisasinya, tantangan pemenuhan standar baku mutu air bersih yang dinamis kian diperberat oleh kondisi fluktuasi kualitas air baku (raw water) akibat degradasi lingkungan sungai dan sedimentasi tinggi.

1.2  Ketergantungan & Tantangan Koagulan PAC Komersial

Hingga saat ini, proses penjernihan air di instalasi pengolahan air (IPA) Tirtanadi masih sangat bergantung pada penggunaan Poly Aluminium Chloride (PAC) komersial berbasis sintetik kimia. Ketergantungan yang masif ini memicu tantangan struktural yang signifikan, di antaranya:

(1) Biaya operasional pengadaan bahan kimia yang tinggi dan fluktuatif mengikuti pergerakan pasar global,

(2) Risiko ketidakpastian pasokan (supply chain risk) yang dapat mengganggu kontinuitas produksi air bersih, serta

(3) Dampak lingkungan jangka panjang akibat akumulasi residu logam aluminium dalam lumpur limbah (sludge) sisa pengolahan.

1.3  Potensi Limbah Pesisir Sumatera Utara

Di sisi lain, wilayah pesisir Sumatera Utara menghadapi problem lingkungan tersendiri berupa akumulasi limbah padat organik yang belum termanfaatkan secara optimal.

Dua komoditas limbah utama yang melimpah adalah cangkang kerang dari aktivitas perikanan pantai dan biomassa padat dari industri kelapa sawit yang beroperasi di sekitar kawasan pesisir.

Karakteristik kimiawi cangkang kerang yang kaya akan kalsium karbonat (CaCO3) memiliki potensi besar untuk dikonversi menjadi senyawa kalsium oksida (CaO) aktif yang berfungsi

sebagai agen alkalinitas dan koagulasi alami.

1.4  Riset Pionir Peneliti USU 

Menjawab paradoks tersebut, tim peneliti USU di Laboratorium Fisika, Kimia & Terpadu  Universitas Sumatera Utara (USU) Medan, telah & akan mengembangkan inovasi bio-koagulan ramah lingkungan. Riset intensif ini berhasil memformulasikan produk bio-koagulan hibrida yang memanfaatkan kalsium aktif dari cangkang kerang pesisir serta karbon aktif berbasis biomassa lokal. Formula ini dirancang khusus untuk menggantikan atau mensubstitusi peran PAC komersial dengan efisiensi yang lebih tinggi serta tingkat keamanan lingkungan yang jauh lebih baik.

2.  KAJIAN PUSTAKA, GRAND THEORY & STATE OF THE ART (SOTA)

2.1  Grand Theory : Teori Ekonomi Sirkular & Green Supply Chain

Penelitian ini didasarkan pada Grand Theory Ekonomi Sirkular (Circular Economy Theory) yang dipelopori oleh Pearce dan Turner, di mana model ekonomi tradisional linier (“ambil-pakai-buang”) digantikan dengan siklus regeneratif yang memaksimalkan utilitas material limbah menjadi produk bernilai tambah tinggi. Selain itu, proyek ini mengadopsi prinsip Green Supply Chain Management (GSCM), yang mengintegrasikan pemikiran lingkungan ke dalam manajemen rantai pasok, mulai dari pengadaan bahan baku lokal, proses produksi rendah emisi, hingga fase distribusi koagulan yang minim jejak karbon.

2.2  Kajian Terdahulu & State of the Art (SOTA)

Koagulasi menggunakan bahan alami (bio-koagulan) telah banyak diteliti, seperti penggunaan biji kelor (Moringa oleifera) atau khitosan. Namun, mayoritas riset terdahulu terbatas pada skala laboratorium dan memiliki kelemahan pada stabilitas daya simpan serta volume produksi yang rendah. State of the Art (SOTA) dari tim riset penelitim USU ini terletak pada penggunaan metode kalsinasi termal terkendali digabungkan dengan aktivasi fisik partikel berukuran mikro-nano dari kombinasi limbah cangkang kerang dan karbon aktif pesisir SUMUT. Pendekatan hibrida ini akan menghasilkan gugus aktif kalsium oksida (CaO) berkekuatan tinggi yang mampu berikatan dengan koloid air baku secara instan, serta siap untuk dihilirisasi ke dalam skala industri pengolahan air bersih dengan kapasitas masif hingga 5.000 Ton / Tahun.

3.  METODOLOGI, PROSES & PENERAPAN MULTI-TAHAP

3.1  Manajemen Logistik Bahan Baku

Sistem rantai pasok logistik akan dirancang dengan kapasitas target pengolahan sebesar 5.000 ton per tahun. Limbah cangkang kerang dikumpulkan dari nelayan pesisir dan diangkut menggunakan jalur transportasi darat dan laut terintegrasi menuju fasilitas manufaktur pusat pengolahan. Pengelolaan logistik terstruktur akan menjamin kontinuitas suplai bahan baku sepanjang tahun.

3.2  Aktivasi Fisik & Pengolahan Termal

Proses transformasi limbah menjadi bio-koagulan bernilai tinggi melibatkan dua tahapan utama di fasilitas laboratorium dan inkubator bisnis:

1. Kalsinasi Termal : Cangkang kerang dibakar pada suhu tinggi (> 900 °C) untuk mendisosiasi CaCO3 menjadi Kalsium Oksida (CaO) aktif dan melepaskan gas karbondioksida.
2. Aktivasi Karbon  :  Biomassa pesisir diproses melalui pirolisis dan aktivasi kimia-fisika guna menghasilkan karbon aktif (Activated Carbon) dengan porositas tinggi untuk mengadsorpsi    polutan organik dan bau.

3.3  Mekanisme Pengolahan Air Multi-Tahap Tirtanadi

Implementasi bio-koagulan pada instalasi PERUMDA TIRTANADI mengikuti skema pengolahan multi-tahap sistematik berikut:

• Intake Air Baku Kotor                            : Air sungai dengan turbiditas (kekeruhan) tinggi dialirkan ke dalam bak
• Koagulasi dan Flokulasi Cepat           : Biokoagulan hibrida (CaO + Karbon Aktif) diinjeksikan secara cepat (rapid mixing). Ion kalsium (Ca2+) menetralkan muatan negatif partikel koloid dalam air, merangsang pembentukan inti flok.
• Pembentukan Macrofloc Berat          : Melalui pengadukan lambat (slow mixing), mikroflok saling berikatan membentuk kelompok makro (Macrofloc) yang padat dan memiliki berat jenis tinggi.
• Sedimentasi Efisien                               : Akibat densitas flok yang tinggi, kecepatan pengendapan meningkat tajam, sehingga waktu retensi air (retention time) di dalam bak sedimentasi menjadi jauh lebih singkat dibandingkan penggunaan PAC biasa.
• Filtrasi dan Adsorpsi Karbon Aktif : Air hasil jernihan dilewatkan ke media filter pasir dan lapisan karbon aktif untuk menyaring sisa partikel mikro serta menghilangkan senyawa organik mikro-polutan. Struktur karbon aktif ini meningkatkan masa pakai media filter (filter media lifespan +).
• Output Air Bersih Layak Minum     : Air akhir yang dihasilkan memenuhi standar baku mutu kesehatan sesuai Permenkes, jernih, bebas kandungan logam berat berbahaya, dan aman dikonsumsi.

4.   HASIL, DAMPAK & ANALISIS TEKNO-EKONOMI

4.1  Dampak Lingkungan & Inovasi

Dari dimensi ekologis, proyek hilirisasi ini berhasil membersihkan kawasan pesisir Sumatera Utara dari penumpukan limbah padat, merealisasikan target Zero Waste dan menyokong pencapaian SDG’s. Dari aspek inovasi, keberhasilan akan komersialisasi riset lokal USU ini akan mendapatkan pengakuan paten resmi nantinya, memajukan IPTEK nasional, serta membuktikan bahwa riset akademis mampu menjadi solusi nyata bagi industri daerah.

4.2  Analisis Kelayakan Finansial

Evaluasi tekno-ekonomi komparatif antara penggunaan PAC komersial dan biokoagulan inovatif menunjukkan performa finansial yang sangat prospektif bagi PERUMDA TIRTANADI. Biokoagulan diproduksi dengan biaya Rp 3.500/kg, jauh di bawah harga PAC komersial yang mencapai Rp 4.500/kg, menciptakan efisiensi biaya langsung sebesar 22%.

4.3  Manajemen Risiko & Mitigasi

Keberlanjutan proyek diproteksi melalui tiga pilar mitigasi risiko: (1) Risiko fluktuasi pasokan diantisipasi melalui skema kemitraan jangka panjang (MoU) bersama kelompok nelayan dan asosiasi kelapa sawit pesisir, (2) Risiko perubahan kebijakan diantisipasi dengan harmonisasi regulasi daerah, serta (3) Risiko pemenuhan standar mutu dikendalikan lewat pengujian periodik laboratorium terakreditasi guna menjamin kepatuhan mutlak terhadap parameter higienitas Permenkes.

5.   KESIMPULAN & REKOMENDASI LANGKAH KEDEPAN

5.1  Kesimpulan Utama

Strategi hilirisasi biokoagulan hibrida dari limbah pesisir Sumatera Utara dinilai SANGAT LAYAK secara finansial (IRR 115.4%, Efisiensi Biaya 22%), sangat andal secara teknis pengolahan air multi-tahap, dan berdampak positif bagi lingkungan hidup. Inovasi Dr. M. Sontang Sihotang dari USU ini siap diadopsi penuh oleh PERUMDA TIRTANADI sebagai pengganti PAC komersial.

5.2  Rekomendasi Langkah Kedepan Tirtanadi (LKT)

Guna merealisasikan program hilirisasi ini dihadapan jajaran direksi, direkomendasikan langkah strategis sebagai berikut:

1. Uji Coba Pilot (Skala Penuh): Melakukan implementasi pengujian lapangan skala penuh (full-scale pilot test) pada satu unit IPA milik Tirtanadi untuk memvalidasi konsistensi flokulasi.
2. Persiapan Infrastruktur: Membangun gudang penyimpanan logistik terpadu dan dosing system khusus untuk penambahan biokoagulan hibrida di pabrik pengolahan.

3. Negosiasi Kontrak & Kerja Sama Pihak Ketiga: Menyusun draf perjanjian kerja sama (PKS) tripartite antara PERUMDA TIRTANADI, Universitas Sumatera Utara (USU), Pemerintah Daerah, serta mitra investor untuk percepatan pendanaan pabrikasi koagulan lokal.(ms2)