SOLUSI AIR BERSIH, TEKNOLOGI DESALINASI AIR LAUT

 SEAWATER DESALINATION, OTHERS SOLUTION FOR WATER CRISIS?

Definisi 

Desalinasi air laut merupakan proses menghilangkan kadar garam di laut untuk memperoleh air bersih dengan kadar kemurnian tinggi atau proses pemisahan air tawar dengan air laut agar mendapatkan air yang layak dan aman untuk dikonsumsi. Ada pula yang mengartikan bahwa desalinasi merupakan proses untuk menghilangkan kandungan garam pada air laut yang terdiri dari ion positif atau kation dan ion negatif atau anion. Air laut dapat digunakan sebagai alternatif sumber air bersih karena jumlahnya yang sangat banyak yaitu 97 persen dari keseluruhan jumlah air yang tersedia di bumi. 97 persen air laut terdiri dari 96,5 persen komposisinya adalah air dan 3,5 persen terdiri dari zat-zat lain sebagai hasil dari proses fisik, kimia, dan biologis. Material di dalam air laut dapat digolongkan menjadi 5 kategori yaitu garam-garam terlarut, gas-gas terlarut, unsur organik terlarut, unsur organik padat, dan unsur anorganik padat. 

Sejarah

Proses desalinasi pertama diperkenalkan oleh Royal Navy (angkatan laut Inggris) pada akhir abad ke-18 dengan tujuan untuk meningkatkan otonomi navigasi tanpa menyimpan lebih banyak air di kapal. Jenis pertama dari unit desalinasi mulai direalisasikan pertama kali oleh G. dan J. Weir pada tahun 1885 di Glas gow (Skotlandia). Perusahaan ini kemudian dikenal sebagai Weir Westgarth. Pada tahun-tahun selanjutnya, pabrik desalinasi dibangun di seluruh dunia. Pada tahun 1907, sebuah perusahaan Belanda memasang pabrik desalinasi di Teluk Arab di kota Jeddah. Pada tahun 1953 pabrik desalinasi lainnya dipasang di Qatar dan Kuwait. Mulai saat itu dan seterusnya, pabrik desalinasi mulai berkembang dan dibangun di banyak negara di seluruh dunia. 

Desalinasi semakin populer karena curah hujan yang turun tidak merata di sejumlah tempat. Daerah kering seperti California dan Timur Tengah memiliki curah hujan yang rendah. Sedangkan India adalah negara dengan curah hujan tinggi ketika penghujan, tetapi pada musim kemarau hujan turun lebih sedikit bahkan ketika orang sangat membutuhkannya. Oleh karena itu, India termasuk negara yang kekurangan air, pabrik desalinasi merupakan solusi yang tepat. 

Asal mula proses desalinasi berawal dari ribuan tahun yang lalu. Seperti dalam catatan aristoteles, "Water is every day carried out and is dissolved into vapor and rises to the upper regions, where it is condensed again by the cold and so returns to the earth". Pelaut Yunani merebus air laut di saat perjalanan yang panjang, orang romawi menggunakan filter yang terbuat dari tanah liat untuk digunakan sebagai penjebak garam. Dua metode tersebut yang digunakan sebagai prinsip pengolahan air laut. 

Metode Desalinasi

Ada dua tipe metode dari desalinasi, yaitu thermal desalination and reverse osmosis. Thermal desalination merupakan metode desalinasi tertua yang menggunakan energi panas untuk merebus air kemudian menangkap uap dan mengubahnya menjadi freshwater. Titik didih garam jauh lebih tinggi dibandingkan dengan air yaitu 1465 derajat C banding 100 derajat C. Pada tahun 60-an mulai dikembangkan metode reverse osmosis di UCLA dan metode inilah yang mendominasi market saat ini. Reverse osmosis tidak menggunakan panas dan tidak merebus air. Teknik ini menggunakan tekanan tinggi untuk menekan air laut melewati membrane sehingga menghasilkan freshwater dan meninggalkan air garam di belakang. Kekhawatiran tentang desalinasi air laut terbagi menjadi 3 konsen yaitu jumlah energi yang dibutuhkan, berapa biayanya, dan dampak terhadap lingkungan. Hal-hal tersebut menjadi alasan untuk beberapa negara tidak menerapkan desalinasi sebagai solusi yang tepat untuk water scarcity. 

Teori Desalinasi

Global warming merupakan salah satu akibat dari perubahan iklim dan berdampak buruk bagi kehidupan manusia. Pemanasan global mengubah semua aspek dalam kehidupan termasuk sumber daya yang paling dibutuhkan, yaitu air.  Namun, Global warming menjadi faktor lain yang membuat desalinasi menjadi sangat penting. Saat iklim menghangat, akan ada lebih banyak air yang menguap, seperti catatan Aristoteles, "more vapor = more clouds = more rain". Namun kenyataannya, hujan turun secara tidak merata. 

Mendidihkan air laut membutuhkan energi yang besar. Ini sangat jelas karena titik didihnya yang lebih besar dari air biasa. Saat ini dunia memiliki 16.000 pabrik desalinasi yang kurang lebih telah memproduksi 100 juta m^3 per harinya dan 71 persennya diproduksi oleh negara-negara yang berpenghasilan tinggi. Di Timur Tengah ketersediaan minyak sebagai bahan bakar fosil sangat melimpah, sehingga proses termal bisa menjadi lebih murah, tetapi untuk negara lain mungkin akan menjadi lebih mahal, kata Edward Jones, seorang Ph.D researcher di Utrecht University. Desalinasi air laut merupakan proses yang mahal. Oleh karena itu, tidak semua negara memiliki pabrik desalinasi. Namun, energi itu tidak harus berasal dari bahan bakar fosil. 

Pabrik Desalinasi di Dunia

Gambar 1. Peta dari pabrik desalinasi yang ada di seluruh dunia, menurut ukuran dan teknologi

Seperti yang terlihat pada peta di atas, Timur Tengah Afrika Utara saat ini dilengkapi dengan 4826 pabrik, dengan kapasitas terpasang sebesar 45,32 x 10^6 m^3/hari (47,5% dari kapasitas terpasang di dunia). Pabrik desalinasi yang tersisa didistribusikan dengan cara berikut: 3505 pabrik di Asia Timur dan Pasifik (18,4% dari kapasitas terpasang di seluruh dunia), 2341 di Amerika Utara (11,9%), 2337 di Eropa Barat (9,2%), 1373 di Amerika Latin dan Karibia (5,7%), 655 di Asia Selatan (3,1%), 566 di Eropa Timur dan Asia Tengah (2,4), dan 303 di Afrika Sub Sahara (1,9%). Sektor utama adalah industri (7757 pabrik dengan kapasitas 28,8 × 10^6 m^3/hari) dan kotamadya (6055 tanaman, 59,39 × 10^6 m^3./hari).

Teknologi Desalinasi Terkini

Start up di Berlin mempunyai cara alternatif untuk membuat desalinasi air laut lebih murah. Boreal Light Company, menggunakan "Green Energi" sebagai energi utama yang digunakan untuk mendesalinasi air laut. Panel surya menangkap energi matahari selanjutnya digunakan untuk penyulingan air. Intensitas radiasi matahari yang relatif tinggi dan suhu udara sekitar yang rendah juga berkontribusi pada kinerja penyulingan air. 

"Setidaknya (meningkat) 280 persen di bulan-bulan yang relatif panas, yaitu Juni, Juli, dan Agustus. Dan setidaknya meningkat 300 persen hingga 400 persen di bulan-bulan yang relatif dingin, yaitu September dan Oktober," kata Alharbawi Naseer Tawfik Alwan, seorang insinyur riset di UrFU dan karyawan Northern Technical University, di Irak. Ia juga mengungkapkan, kapasitas penyulingan air komulatif dari perangkat yang dikembangkan mencapai 12,5 liter per meter kubik per hari di musin panas, dan mencapai 3,5 liter per meter kubik per hari di musim dingin. 

"Green Energy" menggunakan panel surya menjadi alternatif energi yang murah dan ramah lingkungan, juga menjaga biaya air tetap rendah terutama untuk daerah yang tidak tersedia listrik. "Panel surya digunakan untuk mendapatkan air secara gratis serta mendapatkan listrik dari tenaga surya dan angin secara gratis pula," kata Ali Al-Hakim, Co-founder dan CEO of Boreal Light Di Berlin. 

Permasalahan yang Muncul karena Desalinasi

Sangat sempurna, brilliant technology. Begitulah bayangan yang diperoleh saat 97 persen air yang ada di bumi akhirnya bisa digunakan sebagai solusi bagi krisis air di masa kini maupun di masa mendatang. Permasalahannya adalah mau diapakan produk samping dari desalinasi? Desalinasi menghasilkan dua produk, produk utamanya adalah air tawar dan brine merupakan byproduct. Air bekas desalinasi merupakan air asin atau brine. Brine lebih asin daripada air laut dan jumlahnya lebih banyak daripada air tawar yang dihasilkan dari proses desalinasi. Berdasarkan penelitian yang berjudul "The state of desalination and brine production: A global outlook" yang ditemukan pada tahun 2018, ternyata telah diproduksi 1,5 liter air garam untuk setiap liter air desalinasi. "Di tingkat global, kami memproduksi lebih banyak air asin daripada air tawar yang kami desalinasi," kata Manzoor Qadir seorang Assistant Director, UNU-INWEH. Brine memiliki sifat fisik yang lebih padat dari air laut, konsentrasi dan salinitas yang lebih tinggi, sehingga akan tenggelam setelah di buang ke lautan. "Salinitas dan suhu yang tinggi dapat menguras oksigen yang tersedia dan inilah yang menyebabkan lebih banyak kerusakan pada organisme, karena kekurangan oksigen pada dasarnya akan mencekik," kata Edward Jones yang dikutip dari wawancara oleh DW Documentary Planet A. Brine akan merusak tanaman dan hewan yang hidup di laut. Oleh karena itu perlu ada rencana yang lebih baik agar brine dapat ditangani dengan tepat.

Bagaimana cara agar brine menjadi penemuan yang bermanfaat? Tomat, rumput laut, dan ikan tertentu dapat mentolerir salinitas tinggi. Lampu boreal menggunakan air garam untuk mengolahnya. Selain itu, ada peluang untuk pemulihan garam dan pemulihan logam. Saat ini, sudah tersedia teknologi untuk pengolahan brine, tapi dalam skala kecil. Tantangannya adalah bagaimana kita dapat mengubah teknologi skala kecil tersebut menjadi operasi dengan skala yang lebih besar. 

Sumber Daya Desalinasi

Desalinasi tentunya bukan merupakan teknologi yang sempurna sebelum prosesnya menjadi  lebih efektif dan efisien sehingga negara-negara berpenghasilan rendah mampu untuk membelinya. Desalinasi akan terus ada karena kenyataannya telah membantu banyak orang di banyak negara untuk memenuhi kebutuhan akan air bersih dan layak minum. Oleh karena itu, tantangan desalinasi menjadi pekerjaan rumah yang penting untuk dipecahkan. Energi yang digunakan beralih menjadi less emission dan seluruh industri harus berusaha menemukan cara untuk mengolah brine sebagai penemuan yang berharga.  

Desalinasi air laut menggunakan energi sebagai sumber daya yang paling utama untuk menjalankannya. Maka energi merupakan kunci untuk memperoleh air. Ketika bahan baku utama seperti energi, air laut, dan pabrik desalinasi itu sudah cukup untuk mendapatkan air bersih dengan cara yang andal. Desalinasi merupakan proses yang cukup andal dalam mengangani krisis air walaupun dengan berbagai kekurangan yang dimilikinya. Desalinasi akan menambah kebutuhan energi dengan jumlah yang tinggi. Dengan kelangkaan air di dunia saat ini, maka kita akan berpikir energi yang baik akan memberikan kita layanan yang lebih baik. Energi dapat menerangi rumah, kantor, dan gedung. Dan energi juga dapat memberi kita air. Jika berbicara dalam konteks energi, maka di mana kita harus menginvestasikannya? Dan seberapa pentingkah air?

Kenyataan kapitalisme yang mencekik! Orang membeli venti starbucks dan membelanjakan lebih banyak daripada yang mereka lakukan untuk persediaan air desalinasi selama sebulan, dan tentu mereka tidak menyadarinya (hal ini sudah saya bahas lebih lanjut di artikel sebelumnya). 

Desalinasi Hanyalah Pilihan

Jelas bahwa desalinasi bukan merupakan solusi bagi permasalahan air di dunia. Walau dibangun sebanyak mungkin pabrik desalinasi. Desalinasi hanya salah satu opsi untuk mempersempit kesenjangan antara pasokan dan permintaan akan air. 

Desalinasi itu merupakan pilihan. Pabrik desalinasi lebih mahal, tapi dampak lingkungan yang tentunya lebih kecil dan berisiko rendah. Namun dalam opsi teratas yang mungkin adalah cheaper dan risiko rendah terlebih dahulu. Bagi beberapa komunitas yang tidak mempunyai pilihan selain desalinasi air laut akan menggunakan air laut sebagai solusi. Jika mempunyai opsi lain maka akan lebih baik bila menghemat air, energi, dan memiliki dampak lingkungan yang lebih sedikit. 

Fakta tentang desalinasi air laut! Setiap tahun air desalinasi yang dihasilkan hampir sama dengan setengah dari volume air yang melewati Air Terjun Niagara. Desalinasi adalah alat yang penting untuk memerangi kelangkaan air, tetapi itu bukan merupakan obat, untuk semua teknik lain perlu untuk selalu diterapkan di sampingnya.

Cape Town menggunakan desalinasi air laut sebagai solusi dari water crisis. Namun desalinasi atau teknologi lainnya untuk memperoleh air bersih bukanlah solusi yang tepat. "You have to save water as if your live depends on it". Jadilah warga yang bijak terhadap air. Mereka mengubah kebiasaan mereka ketika menggunakan air dan menilai air sebagai zat yang esensial dan tak tergantikan. 

Desalinasi air laut merupakan salah satu solusi andal untuk water scarcity. Sudah terdapat kurang lebih 16.000 pabrik desalinasi yang tersebar di dunia. Teknologi ini membantu jutaan orang untuk mendapatkan air bersih. Namun penemuan ini tidak sesempurna kita akhirnya bisa menggunakan 97 persen air di bumi untuk kebituhan sehari-hari. Kekurangan dari desalinasi adalah pada penggunaan energi yang relatif tinggi, teknologi desalinasi mahal, dan produk samping yang dapat merusak makhluk hidup di lautan. Tantangan ini menjadi tugas rumah penting bagi seluruh peneliti. 

Semua permasalahan sumber daya alam yang semakin menipis selalu akan ada solusinya. Solusi bukan hanya datang dari penemuan yang luar biasa saja. Solusi datang dari pemikiran kita yang peduli akan lingkungan, selalu berhati-hati dalam bertindak, sehingga di masa depan kita masih dapat menggunakan sumber daya alam dengan jumlah yang banyak. Masa depan ada di tangan kita. Mari berinvestasi di sektor air!

Sumber:

Curto, D., Franzitta, V., & Guercio, A. (2021). A review of the water desalination technologies. Applied Sciences (Switzerland), 11(2), 1–36. https://doi.org/10.3390/app11020670

https://youtu.be/bfr82RB72U8

https://youtu.be/XPCaM9Rzzbs