Mengapa desalinasi air laut begitu sulit?
(practical.engineering)- Carlsbad Desalination Plant dekat San Diego menghasilkan sekitar 50 juta galon atau 23.000㎥ air tawar per hari dan memasok sekitar 10% air tawar kawasan tersebut, tetapi lebih dari 18.000 pabrik desalinasi di seluruh dunia masih menyumbang kurang dari 1% kebutuhan air global
- Air laut biasanya mengandung sekitar 35g garam per liter, sehingga untuk mencapai tingkat yang layak diminum di bawah 1‰ atau batas air tawar 500ppm, diperlukan penghilangan lebih dari 98% garam
- Distilasi sederhana secara prinsip, tetapi dalam percobaan diperlukan sekitar 2 jam dan 1kWh untuk menghasilkan 200ml, sementara fasilitas modern meningkatkan efisiensi termal dengan panas buangan, penguapan multi-tahap, dan tekanan rendah
- Reverse osmosis (RO) mendorong air melewati membran dengan tekanan tinggi seperti sekitar 600psi; perangkat percobaan membutuhkan sekitar 5 menit dan 1.200W untuk 1 liter, tetapi pabrik RO terbaru dapat menurunkannya hingga 1~2kWh per 1㎥
- Biaya nyata sering sulit dibenarkan dibanding sumber air lain karena bertumpuk dengan praperlakuan, pembersihan dan penggantian membran atau evaporator, pascaperlakuan, penanganan brine, harga listrik, serta risiko teknis, hukum, politik, dan lingkungan
Angka-angka dasar yang dihadapi desalinasi
- Carlsbad Desalination Plant dekat San Diego, California menarik air langsung dari laut dan memproduksi sekitar 50 juta galon atau 23.000㎥ air tawar per hari
- Jumlah ini setara dengan sekitar 10% air tawar di kawasan tersebut
- Lebih dari 18.000 pabrik desalinasi beroperasi di seluruh dunia, tetapi air yang mereka pasok masih kurang dari 1% kebutuhan air dunia
- Pabrik desalinasi mengonsumsi seperempat dari seluruh penggunaan energi industri air
- Salinitas air laut sedikit berbeda menurut wilayah dan musim, tetapi biasanya mengandung sekitar 35g garam terlarut per liter
- Ini setara dengan 35‰, yaitu 35 parts per thousand
- Larutan saline medis sekitar 9‰ dan hampir isotonic dengan darah, tetapi konsentrasi ini pun rasanya tidak enak untuk diminum
- World Health Organization menganggap bahwa bila total padatan terlarut melebihi 1‰, umumnya sulit diterima konsumen
- Batas umum air tawar adalah 500ppm, yaitu sekitar 0,5‰, dan ini mencakup semua padatan terlarut, bukan hanya garam
- Untuk membuat air laut layak diminum, lebih dari 98% garam harus dihilangkan
Distilasi sederhana, tetapi terbentur energi dan skala
- Distilasi adalah metode desalinasi paling tua dan paling intuitif: garam ditinggalkan, air dipanaskan menjadi uap lalu dikondensasikan kembali
- Dalam perangkat percobaan, air laut buatan dimasukkan ke dalam labu, dipanaskan dengan hot plate, lalu uap diubah kembali menjadi cairan dengan mensirkulasikan air pendingin
- Hasil akhirnya hampir tidak memiliki padatan terlarut, hanya beberapa ppm, tetapi untuk memperoleh 200ml dibutuhkan sekitar 2 jam dan sekitar 1kWh listrik
- Jika penggunaan air harian rumah tangga di AS diperkirakan sekitar 300 galon atau 1.100 liter, maka perangkat percobaan dengan efisiensi yang sama harus diperbesar sekitar 500 kali lipat
- Dalam kondisi ini, dibutuhkan sekitar 6.000kWh per hari
- Berdasarkan tarif listrik rumah tangga rata-rata di AS, biayanya sekitar 800 dolar per hari
- Fasilitas distilasi modern dirancang jauh lebih efisien daripada perangkat percobaan
- Kadang ditempatkan bersama pembangkit listrik tenaga batu bara atau gas untuk memanfaatkan panas buangan
- Panas dari proses kondensasi digunakan kembali
- Beberapa tahap dipakai agar cairan menguap lebih efisien
- Tekanan diturunkan dengan pompa untuk memicu penguapan secara mekanis
- Distilasi juga menghadapi masalah scale
- Ketika air mendidih dan hilang, endapan garam menumpuk, membuat perpindahan panas lebih sulit dan efisiensi menurun
- Endapan ini harus dibersihkan secara berkala
- Flash evaporator mengirim aliran cairan melalui katup ekspansi untuk memicu penguapan pada suhu di bawah titik didih, sehingga mengurangi penumpukan scale
- Ini adalah peralatan inti yang selama puluhan tahun telah memproduksi air tawar secara andal di pabrik desalinasi berbasis distilasi, termasuk di Timur Tengah
Reverse osmosis lebih efisien, tetapi tekanan dan pengelolaan membran adalah kuncinya
- Reverse osmosis (RO) membalik proses osmosis alami yang biasanya terjadi melintasi membran dengan mendorongnya menggunakan tekanan
- Membran air laut yang dipakai dalam percobaan digulung secara spiral, memberi luas permukaan besar dalam paket kecil
- Kerjanya mirip filter yang meloloskan air dan menahan padatan terlarut, tetapi pada skala yang jauh lebih kecil
- Sebagian besar pabrik desalinasi modern memakai RO sebagai metode pemisahan utama
- Umumnya jauh lebih efisien daripada distilasi termal
- Meski begitu, tetap memakai energi jauh lebih besar daripada pabrik pengolahan air baku biasa
- Perangkat percobaan menggunakan tekanan sekitar 600psi, sekitar 40 kali tekanan atmosfer normal
- Bahkan sistem RO kecil pun memakai pompa tekanan tinggi untuk operasi jangka panjang
- Dalam percobaan, dipakai pressure washer murah alih-alih pompa khusus
- Dalam RO, tidak semua air masuk melewati membran
- Sebagian besar air melewati membran sebagai brine yang lebih asin
- Air yang menembus membran keluar dari tengah housing sebagai permeate
- Jika katup brine ditutup, tekanan housing naik dan laju aliran permeate meningkat, tetapi tanpa air untuk membilas garam, membran akan terfouling
- Membran biasanya perlu dialiri air selama beberapa jam agar mendekati performa optimal
- Pressure washer percobaan sulit dijalankan selama itu
- Setelah sekitar 30 menit, air yang dihasilkan memiliki padatan terlarut sekitar 1~2‰, belum termasuk air minum berkualitas tinggi tetapi masih bisa diminum
- Dalam percobaan, total daya booster pump dan pressure washer sekitar 1.200W, dan dibutuhkan sekitar 5 menit untuk menghasilkan 1 liter
- Untuk membuat 300 galon per hari, empat unit pressure washer harus dijalankan terus-menerus
- Ini membutuhkan lebih dari 100kWh per hari, dengan biaya sekitar 15 dolar per hari atau lebih dari 5.000 dolar per tahun
- Pabrik RO terbaru menggunakan rak membran besar berkualitas tinggi, pompa efisien tinggi, dan perangkat pemulihan energi dari aliran brine
- Perangkat percobaan membutuhkan sekitar 100kWh untuk mengolah 1㎥ air laut, yaitu 264 galon
- Pabrik RO terbaru dapat mengolah jumlah yang sama dengan 1~2kWh
Biaya nyata membesar di luar proses pemisahan
- Pabrik desalinasi air laut nyata tidak memulai dari air keran seperti pada percobaan, melainkan dari air laut mentah yang selain garam juga mengandung tanah, alga, bahan organik, dan kontaminan lain
- Komponen-komponen ini dapat mengotori atau merusak evaporator maupun membran, sehingga semua pabrik desalinasi lebih dulu melakukan praperlakuan
- Praperlakuan memerlukan biaya injeksi bahan kimia dan perawatan filter
- Biaya dan energi ini sudah muncul sebelum tahap pemisahan garam
- Bahkan dengan praperlakuan yang baik, membran RO atau evaporator tetap harus dihentikan secara berkala untuk dibersihkan
- Seiring waktu, komponen itu juga perlu diganti
- Permeate RO atau air hasil distilasi biasanya tidak bisa langsung dikirim ke pelanggan
- Karena airnya terlalu murni, diperlukan pascaperlakuan untuk menambahkan kembali mineral agar rasanya sesuai preferensi kebanyakan orang
- Disinfektan juga ditambahkan agar tidak terkontaminasi saat melewati sistem distribusi
- Brine adalah limbah tempat garam yang dipisahkan dari air produk terkonsentrasi dalam volume air yang lebih kecil
- Pabrik desalinasi modern biasanya memulihkan sekitar setengah dari air masuk
- Karena itu, brine memiliki salinitas sekitar dua kali air laut biasa
- Jika brine berkadar garam tinggi dibuang langsung ke laut, hal itu dapat berdampak lingkungan pada tumbuhan dan hewan di dekat dasar laut
- Ini karena larutan pekat biasanya tenggelam
- Banyak pipa pembuangan menggunakan diffuser untuk mengencerkan air asin dengan cepat
- Kadang juga dicampur dengan aliran air lain seperti air pendingin pembangkit listrik atau air limbah olahan sebelum dibuang
- Jika cara ini tidak memungkinkan, beberapa pabrik harus menyuntikkan air garam ke bawah tanah, yang biayanya mahal
Bagaimana desalinasi bersaing dengan sumber air lain
- Siklus air alami pada dasarnya sudah mendistilasi air laut dengan energi matahari, mengangkutnya ke daratan, lalu menjatuhkannya ke permukaan
- Bendungan, waduk, kanal, stasiun pompa, dan fasilitas pengambilan air permukaan juga memiliki biaya besar dan dampak lingkungan, tetapi dengan biaya dan kebutuhan energi desalinasi air laut yang sangat tinggi, di beberapa kawasan padat penduduk bahkan mungkin lebih masuk akal membangun dan mengoperasikan pipa jarak jauh
- Desalinasi tampak sederhana di permukaan, tetapi jika biaya dan kompleksitas nyatanya digabungkan, sering kali lebih sulit dibenarkan dibanding alternatif lain
- Mirip tenaga nuklir: secara permukaan tampak sederhana, tetapi kompleksitas praktiknya besar
- Karena merupakan teknologi yang relatif baru, masalah teknis, hukum, politik, dan lingkungan yang tersembunyi lebih sulit diprediksi
- Karena kebutuhan energinya tinggi, desalinasi dapat mengaitkan biaya air secara erat dengan biaya listrik
- Saat kekeringan, biaya listrik tenaga air bisa naik
- Jika biaya energi secara keseluruhan meningkat, desalinasi bisa menjadi kurang ekonomis justru saat paling dibutuhkan
- Di wilayah dengan populasi besar dan kekurangan air parah, desalinasi bisa menjadi solusi yang layak
- Pabrik terbesar berada di negara-negara Timur Tengah seperti Saudi Arabia dan UAE
- Di wilayah dengan variabilitas iklim tinggi seperti California, Texas, dan Florida, desalinasi juga bisa menjadi salah satu unsur portofolio pasokan air
- Air hasil desalinasi lebih mahal daripada air sungai, waduk, atau air tanah, tetapi dalam kondisi kekeringan ketika sumber lain terbatas atau tidak dapat digunakan, air ini bisa lebih andal
- Di tempat yang memiliki estuari atau air tanah payau dengan salinitas lebih rendah daripada air laut, desalinasi bisa menjadi sumber air tawar yang jauh lebih hemat biaya
Risiko sektor swasta dan sinyal dari proyek Carlsbad
- Jika sektor swasta menanggung risikonya, kelayakan proyek desalinasi bisa meningkat
- Banyak pabrik desalinasi besar dijalankan melalui kemitraan dengan perusahaan air swasta, bukan dengan utilitas publik yang langsung membiayai, membangun, dan mengoperasikan fasilitas seperti instalasi pengolahan biasa
- Melalui kontrak pembelian air, utilitas dapat mengalihkan biaya pembiayaan dan risiko operasional ke perusahaan swasta sambil memperoleh struktur pembelian air yang stabil
- Beban dewan pemerintah untuk langsung menilai persoalan teknis kompleks dan inovasi yang presedennya sedikit juga berkurang
- Perusahaan swasta yang mengoperasikan pabrik Carlsbad di San Diego County sedang menjalankan pembangunan fasilitas pengambilan air laut mandiri yang dibutuhkan setelah pembangkit listrik di sebelahnya ditutup pada 2018, dengan target selesai pada 2024
- Obligasi proyek ini dinaikkan menjadi peringkat BBB oleh Fitch
- Ini berarti prospek fasilitas tersebut dinilai relatif stabil dan kemungkinan gagal bayarnya rendah
- Ini memang penilaian dari satu lembaga terhadap satu proyek dan satu pabrik berbasis membran, tetapi tetap menjadi sinyal bahwa teknologi desalinasi terus berkembang
1 komentar
Komentar Hacker News
Rasanya artikel ini agak menghindari pertanyaan intinya
Saya bukan fisikawan, tetapi selain beberapa tahap khusus seperti sinar ultraviolet atau oksidasi logam berat, sebagian besar filtrasi pada dasarnya mendekati filtrasi mekanis; filter dengan pori yang makin kecil menyaring bakteri dan partikel, sinar ultraviolet memecah virus, dan oksidator mengendapkan logam
Namun garam berbeda, karena dipol air melepaskan ikatan ionik lalu menyelimuti tiap ion dengan kulit hidrasi, sehingga ukurannya terlalu kecil untuk ditargetkan lewat ukuran pori dan secara termodinamika stabil, jadi perlu diberi energi lewat penguapan, distilasi, atau reaksi presipitasi
Karena itu, alternatif yang lebih murah adalah osmosis balik: memberi tekanan tinggi pada membran semipermeabel agar molekul air lewat sementara ion tertinggal sebagai air garam pekat; energinya lebih rendah, tetapi menimbulkan limbah cair yang harus ditangani
Apa pun metodenya, pada akhirnya gumpalan garam yang dibuang tetap harus ditangani di suatu tempat
Material polimer adalah padatan amorf yang memiliki celah sementara yang muncul dan hilang karena gerak termal, dan dimodelkan bukan sebagai “lubang” yang bertahan lama melainkan sebagai satu fase fluida polimer+air
Ada juga material dengan pori yang terdefinisi seperti MOF atau zeolit, tetapi bahkan dalam kasus ini air teradsorpsi di ruang pori seperti cairan, dan perpindahan antarpori bekerja seperti gerbang
Dalam praktiknya, pada polimer untuk desalinasi pun air mudah masuk terlepas ada garam atau tidak, jadi penjelasan bahwa “porinya terlalu kecil untuk dilalui air dalam keadaan normal” tidak tepat
Bahkan pada polimer yang menyerap air hingga 50% dari beratnya sendiri dan tidak membentuk es, pada tekanan di atas 3000psi garam bisa tersaring lebih dari 90%
Tanpa tekanan, garam dan air akan lewat tanpa selektivitas, jadi ini bukan menyaring air dari ion secara fisik, melainkan lebih tepat dipahami sebagai tekanan yang mengubah aktivitas air, membuat air lebih mudah larut dan bergerak lebih cepat di dalam polimer sehingga desalinasi terjadi
Jika dibaca dengan benar, artikel itu membahas berbagai metode desalinasi seperti distilasi dan osmosis, dan bagian akhirnya juga cukup jelas
Desalinasi terlihat sederhana di permukaan, tetapi setelah biaya dan kompleksitas nyatanya diperhitungkan, ia lebih sulit dibenarkan dibanding alternatif lain, terutama karena kebutuhan energi yang tinggi membuat harga air sangat terkait dengan tarif listrik
Saat kekeringan membuat biaya listrik tenaga air naik, biaya listrik keseluruhan juga naik, sehingga justru ketika paling dibutuhkan, keekonomian desalinasi bisa menurun; itulah poin utamanya
Dengan kata lebih sederhana, antara air laut dan air tawar yang layak diminum ada perbedaan energi dan entropi, dan tidak mungkin turun di bawah biaya minimum itu
Metode apa pun yang dipakai, padatan terlarut pada akhirnya akan menempel atau tertinggal di permukaan dan di dalam pipa, dan persoalan berikutnya adalah bagaimana melepaskan serta membersihkannya
Pada akhirnya, impian untuk mendapatkan sebotol air bening tanpa warna dan rasa serta setumpuk bubuk halus dengan rapi itu sulit terwujud; secara realistis yang terjadi adalah mengembalikan air yang lebih asin ke sumber air asal sambil berharap tidak terlalu banyak ikan yang mati
Caranya adalah memanaskan air garam lebih tinggi sehingga tekanan uap di atas air garam sama dengan tekanan uap di atas tetesan air tawar tanpa garam yang terbentuk di sisi dingin
Setelah itu, uap dikompresi lalu dikondensasikan pada suhu yang sedikit lebih tinggi daripada air garam, dan air suling serta sisa air garam masing-masing dikirim ke penukar panas aliran balik terpisah untuk memanaskan awal air laut masuk hingga mencapai suhu operasi kolom
Secara termodinamika, ini bisa sebanding dengan proses osmosis balik dengan kondisi masukan-keluaran yang sama, dan pompa serta turbin juga diperlukan agar cairan dapat disesuaikan antara tekanan sekitar dan tekanan operasi internal dengan rugi-rugi kecil
Keuntungannya, jika air garam dipanaskan langsung dengan kolektor panas surya, kondensasi bisa dilakukan tanpa kompresi uap, sehingga dapat dioperasikan seperti pompa kalor absorpsi tipe 1 terbuka yang memasukkan panas surya
Desalinasi ternyata lebih murah dari yang saya kira
Air hasil desalinasi sekitar 50 sen per 1000 liter, dan ini kurang lebih setara dengan jumlah air yang dipakai rumah tangga Amerika pada hari biasa
Jika pasokan air yang sepenuhnya didesalinasi bisa disediakan hanya dengan 50 sen per hari, itu sangat murah
Jika Anda tertarik pada kebijakan air, pengelolaan sumber daya air, dan rekayasa air, saya sangat merekomendasikan "Let There Be Water: Israel's Solution for a Water-Starved World"
https://en.wikipedia.org/wiki/Desalination#Costs
Seperti ditunjukkan California, ini memungkinkan, tetapi seperti juga terlihat di Central Valley, ia tidak mampu memasok air tawar untuk pertanian dalam skala besar
Bahkan di California yang mengalami kekurangan air kronis, jika penggunaan air perumahan, komersial, dan industri digabung termasuk lanskap dan lapangan golf, totalnya hanya sekitar 10~20% dari keseluruhan tergantung curah hujan
Produksi pangan, air industri, dan sebagainya terpisah
Artikel itu menunjukkan dengan baik pertimbangan tambahan di luar pengolahan air itu sendiri, dan juga mengatakan bahwa untuk banyak penggunaan ini praktis
Tarif dasar konsumen biasa di Irvine, CA adalah 1,78 dolar untuk 748 galon, hampir 3000 liter, jadi justru lebih mahal
Tentu angka itu adalah biaya produksi, dan harga ke konsumen yang mencakup distribusi serta pemeliharaan setelah instalasi pengolahan akan lebih tinggi, tetapi tetap tampak masuk akal
Sedikit di luar topik, tetapi karena artikel itu menyebut fasilitas desalinasi Carlsbad, kalau Anda pergi ke San Diego dan suka tiram, saya merekomendasikan tur Carlsbad Aquafarm
Menariknya, peternakan tiram ini berperan sebagai filter praperlakuan bagi pabrik desalinasi, dan ada hubungan simbiosis antara pabrik dan peternakan itu
Desalinasi pada dasarnya membalikkan reaksi endotermik, jadi biaya energinya relatif tinggi, dan karena air digunakan dalam jumlah besar, skalanya juga harus besar.
Yang terpenting, bumi sudah melakukan banyak desalinasi secara gratis melalui proses geologis, sehingga harga acuan desalinasi mendekati 0 dolar per liter.
Infrastruktur untuk menampung air hujan, membendung sungai, dan memompa air tanah memang tidak sepenuhnya gratis, tetapi biaya marjinal untuk 1 liter berikutnya sangat rendah.
Jadi masalahnya bukan desalinasi itu sendiri sulit, melainkan sulit melakukannya dengan sangat murah dan pada skala sangat besar.
Jika memang ada kebutuhan nyata dan kemauan untuk melaksanakannya, teknologi yang diperlukan sebenarnya sudah tersedia.
https://en.wikipedia.org/wiki/Water_supply_and_sanitation_in...
Beberapa tahun lalu saya pernah melihat langsung proses maple syrup yang tujuannya justru kebalikan: memekatkan zat terlarut dalam air.
Tahap pertama menggunakan reverse osmosis hanya sampai batas tertentu, lalu tahap kedua merebusnya sambil secara aktif mengambil kembali panas dari uap untuk memanaskan awal cairan masuk.
Semuanya dirancang untuk mengendalikan biaya energi.
Pemulihan panas buangan harus dilakukan sebanyak mungkin.
Secara teori, distilasi kontinu bisa sangat efisien karena panas yang dimasukkan diambil kembali dalam jumlah yang sebanding, tetapi dalam praktiknya insulasi, pompa, penukar panas, dan sebagainya tidak gratis, dan manfaat tambahannya cepat menurun saat skala membesar.
Atau penghematannya hilang karena volume dan berat dalam pengiriman serta penanganan, atau memang sejak awal tidak ada pasar untuk sirup encer sehingga tidak dibuat?
Pada 2020, alat distilasi surya MIT menunjukkan produksi 1,5 galon air tawar per jam dari proses membrane distillation bertingkat dengan luas 1 meter persegi.
Jika perangkat ini dibuat seluas 10.000 meter persegi, maka selama 10 jam operasi dengan sinar matahari bisa menghasilkan 150.000 galon air tawar.
Kuncinya tampaknya ada pada jarak 1,2 cm atau 80 mm di antara pelat difusi, sehingga pemanasan surya, kondensasi, dan pengumpulan dimanfaatkan bersama dalam satu area.
Tentu masih ada masalah penanganan dan pengumpulan air garam buangan, tetapi dengan mengulangi metode yang sama 3 kali, kadar garam dapat diturunkan secara bertahap hingga 2~3 permil, yaitu 0,2~0,3%.
Dari sisi energi, pendekatan MIT ini membuat metode surya pasif cukup unggul dibanding reverse osmosis, tetapi dalam hal tingkat output dasar reverse osmosis masih memiliki keunggulan yang sulit dilampaui.
https://news.mit.edu/2020/passive-solar-powered-water-desali...
Disebutkan bahwa praperlakuan air dengan natrium hidroksida adalah hal yang umum dan bahan itu harus dibeli, dan di sini mereka mengusulkan cara meregenerasi natrium hidroksida dari air buangan.
https://news.mit.edu/2019/brine-desalianation-waste-sodium-h...
Mungkin ini ide yang sangat bodoh, tetapi mungkinkah air laut dipompa dan disemprotkan ke gurun yang panas dan kering agar menguap secara alami, lalu dikumpulkan kembali sebagai hujan air tawar?
Untuk meningkatkan curah hujan secara nyata, berapa banyak air yang harus diuapkan?
https://www.youtube.com/watch?v=V2b7ztWvFOg
Bahkan jika banyak air diuapkan, besar kemungkinan hujan tidak akan turun di tempat yang dibutuhkan atau bisa dipulihkan.
Tetapi itu tidak meningkatkan curah hujan.
Israel justru mendesalinasi air untuk menghidupkan kembali sungai, dan air itu pada akhirnya bisa mencapai Laut Mati.
Jika yang dimaksud adalah skala yang jauh lebih besar, laut itu sendiri jauh lebih besar dan air terus menguap dari permukaannya.
Manusia tidak bisa menciptakan area penguapan yang lebih besar daripada laut.
Selain itu, air tidak terutama menguap karena panas, melainkan karena angin.
Gurun punya banyak panas tetapi anginnya relatif lebih sedikit, sedangkan laut punya banyak angin.
Jika air asin diuapkan, akan tertinggal sejumlah besar padatan garam, mengingatkan pada situasi seperti Great Salt Lake.
Biaya energi, tergantung kondisi setempat, bisa jadi semacam argumen orang-orangan sawah.
California pada musim semi membatasi output energi terbarukan dalam jumlah sangat besar, artinya energi itu dibuang begitu saja.
Jika energi tersebut bisa dipakai secara musiman untuk desalinasi dan air tawarnya disimpan untuk nanti, itu akan berfungsi seperti baterai pergeseran waktu raksasa yang memindahkan surplus energi musim semi ke musim panas.
Energi terbarukan tetap memiliki biaya meskipun kadang berlebih, dan waktu terjadinya surplus listrik mungkin tidak cocok dengan permintaan air.
Bahkan sekarang pun tidak ada cukup surplus energi terbarukan untuk mendistilasi bahkan sebagian dari konsumsi air tawar, dan kemungkinan besar ke depan juga akan tetap kurang.
Pada akhirnya, biaya per kWh listrik yang dipakai untuk desalinasi tetap harus dihitung, dan meskipun pabrik didesain berlebih agar bisa memanfaatkan listrik sisa, biayanya tetap ada.
Harga itu kemungkinan membuat biaya air hasil distilasi per galon lebih tinggi daripada reverse osmosis atau air dari pipa, sehingga desalinasi tetap lebih mirip pilihan terakhir saat semua cara lain untuk memperoleh air tawar sulit dibenarkan dari sisi biaya.
Selama tidak beroperasi, biaya investasinya tidak kembali, jadi uang itu lebih baik dipakai di tempat lain yang berjalan 24 jam.
Khususnya di California, penguapan tinggi akan meningkatkan salinitas dan menurunkan efisiensi.
Bukan berarti sulit, melainkan secara energi ini seperti mendaki tanjakan
Untuk membalikkan entropi dibutuhkan energi, dan ini adalah hukum kedua termodinamika
Dengan turunnya harga energi terbarukan, biayanya juga makin murah
Harga listrik jaringan untuk konsumen mencakup margin keuntungan pemasok energi serta biaya investasi pembangkit lama yang mahal seperti gas, batu bara, dan nuklir, jadi tidak bisa dipakai begitu saja
Di wilayah dalam 40 derajat dari khatulistiwa yang banyak daerah keringnya, tenaga surya cocok untuk produksi energi murah dalam skala besar, dan dari beberapa sen per kWh dalam waktu dekat mungkin bisa turun di bawah 1 sen
Air bisa disimpan di waduk, jadi desalinasi tidak harus berjalan 24 jam
Diperlukan sekitar 3kWh untuk 1000 liter, dan bahkan jika dihitung setara pemakaian air harian rumah tangga Amerika yang boros, biayanya hanya beberapa sen per rumah per hari
Ini bukan berarti sama sekali sepele, tetapi desalinasi yang di Amerika dianggap seperti fiksi ilmiah sudah cukup murah hingga menjadi solusi umum bahkan di wilayah dengan pendapatan rata-rata yang jauh lebih rendah
Energi yang dilepaskan saat garam bercampur dengan air kecil, sekitar 3.9kJ/mol
Massa molar garam adalah 58g/mol dan salinitas rata-rata air laut sekitar 3.6%, jadi dalam 1㎥ air laut terdapat 1000×0.036/0.058=620 mol garam
Jika ada alat desalinasi yang sempurna, diperlukan 2.4MJ, yaitu sekitar 0.75kWh, untuk menghilangkan garam
Jika tarif listrik 10 sen per kWh, maka harga minimum teoretis untuk 1㎥ air tawar adalah sekitar 8 sen
Seperti mengangkat 500 pon atau berlari maraton
Bayangkan penyortir koin yang hanya memakai gravitasi dan lubang dengan ukuran berbeda
Jika tinggal di daerah kering dekat air asin, cara membuat penyuling tenaga surya sementara layak diketahui sebagai alat bertahan hidup dasar
Sangat sederhana, semudah membuat alat suling ala penjara, dan tidak butuh tenaga luar selain matahari
Demikian juga, sistem pemurnian air dasar yang memakai kerikil, pasir, dan arang secara berurutan seharusnya diketahui semua orang
Ini juga layak sebagai eksperimen sains terapan bersama anak-anak
Menurut saya, pemanfaatan tenaga surya berbasis air juga area yang patut diteliti lebih jauh
Pembangkit listrik tenaga surya memang punya kelebihan, tetapi air itu murah, bersih, dan andal
Cara sederhana memanaskan air dengan matahari pada siang hari lalu memakainya untuk pemanas pada malam hari sudah lazim, dan pada skala tertentu mungkin juga ada siklus Carnot yang menarik secara ekonomi
Ada juga susunan pembangkit listrik tenaga surya garam cair yang bekerja dengan cara serupa