"Air dan energi merupakan sumber utama untuk mendukung kehidupan manusia dalam berbagai sektor, salah satunya keberlanjutan aktivitas pertanian. Akhir-akhir ini, potensi dari pengenceran pupuk menjadi aliran fertigasi dengan proses membran untuk ekstaksi energi osmotik dan memproduksi listrik semakin menarik perhatian. Konsep ini dikenal dengan fertilizer-driven pressure retarded osmosis atau GreenPRO. Penelitian ini bertujuan untuk membuat beberapa desain proses PRO – hidroponik serta menganalisis batasan ekstraksi energi pada masing-masing desain. Tiga jenis larutan nutrisi yang diuji pada penelitian ini terdiri dari (NH4)2SO4, KCl, dan NH4H2PO4, dimana konsentrasinya masing-masing divariasikan dari 0,1 hingga 5,0 mol/L. Hasilnya menunjukkan bahwa dengan desain 1, sekitar 2,2 hingga 3,3 kWh/m3 energi dapat diekstraksi melalui proses fertigasi dan densitas energi yang dihasilkan akan meningkat seiring meningkatnya konsentrasi. Hasil yang berbeda terjadi pada desain 2 dan 3, dimana sistem hidroponik memerlukan suplai energi eksternal. Jika dibandingkan dengan desain 1, ekstraksi energi desain 2 dan 3 hanya sebesar 0,002 – 4,43%. Meskipun perbedaan ini sangat jauh, desain 1 masih sangat sulit untuk diaplikasikan secara praktis akibat keterbatasan struktural membran komersial yang tersedia saat ini serta pengaruh polarisasi konsentrasi dan reverse salt flux (RSF) yang seharusnya dipertimbangkan dalam desain proses. Selain itu, dengan desain 2 atau 3, densitas daya membran masih bisa dianggap kompetitif secara komersial (menggunakan asumsi batas 5 W/m2) pada konsentrasi 5 mol/L KCl, yakni sekitar 5,33 W/m2. Akhirnya, potensi ekstraksi energi osmotik diuji pada beberapa tanaman hidroponik umum dengan menggunakan nutrisi tunggal dengan konsentrasi yang umum digunakan. Maksimal sekitar 104 Wh/m3/tahun energi dilepas dari campuran nutrisi yang digunakan selama budidaya. Nilai ini menghemat 1,5% dari beban konsumsi listrik greenhouse umum.
Water and energy are the main sources to support human life in various sectors, one of which is the sustainability of agricultural activities. Recently, the potential of diluting fertilizers into fertigation streams with membrane processes for osmotic energy extraction and electricity generation has received increased attention. This concept has known as fertilizer-driven pressure retarded osmosis or GreenPRO. This study aims to make several PRO – hydroponics process designs and analyze the energy extraction limitations of each design. The three types of nutrient solutions tested in this study consisted of (NH4)2SO4, KCl, and NH4H2PO4, where the concentrations of each were varied from 0.1 to 5.0 mol/L. The results show that with design 1, about 2.2 to 3.3 kWh/m3 of energy can be extracted through the fertigation process and the resulting energy density will increase with increasing concentration. Different results occur in designs 2 and 3, where the hydroponic system requires an external energy supply. When compared with design 1, the energy extraction of designs 2 and 3 is only 0.002 – 4.43%. Despite these vast differences, Design 1 is still very difficult to apply practically due to the structural limitations of currently available commercial membranes as well as the effects of concentration polarization and reverse salt flux (RSF) which should be considered in the process design. In addition, with designs 2 or 3, the membrane power density can still be considered commercially competitive (assuming a limit of 5 W/m2) at a concentration of 5 mol/L KCl, which is about 5.33 W/m2. Finally, the potential for osmotic energy extraction was tested on several common hydroponic plants using a single nutrient with a commonly used concentration. A maximum of about 104 Wh/m3/year of energy is released from the nutrient mixture used during cultivation. This value saves 1.5% of the general greenhouse electricity consumption load."
