Desalinasi Membludak. Tetapi bagaimana dengan semua air garam beracun itu?


Kalau saja manusia bisa minum air laut tanpa mati, kita tidak akan menemukan diri kita tenggelam dalam krisis air. Untuk tidak mati, pertama-tama Anda harus merebus air asin dan mengumpulkan uap murni, atau mendapatkan sendiri membran mewah yang menyaring semua garam dan, dengan mudah, kehidupan laut.

Ini adalah ide kontroversial di balik desalinasi skala besar — ​​fasilitas besar, besar, mahal yang mengubah air asin menjadi cairan yang tidak akan membunuhmu. Kritik klasik desal adalah bahwa dibutuhkan sejumlah besar energi untuk memproses air laut, dan kita benar-benar tidak boleh membakar bahan bakar fosil lebih banyak dari yang seharusnya. Tetapi masalah yang kurang banyak dibicarakan adalah efek pada lingkungan lokal: Produk sampingan utama desal adalah air garam, yang dipompa keluar fasilitas ke laut. Benda-benda itu tenggelam ke dasar laut dan mendatangkan malapetaka pada ekosistem, menaikkan tingkat oksigen dan meningkatkan kadar garam.

Sayangnya, para ilmuwan belum memiliki gagasan yang baik tentang seberapa banyak air asin yang diproduksi oleh 16.000 fasilitas desal di seluruh dunia. Sampai sekarang. Para peneliti melaporkan hari ini bahwa produksi air garam desal global adalah 50 persen lebih tinggi dari perkiraan sebelumnya, berjumlah 141,5 juta meter kubik sehari, dibandingkan dengan 95 juta meter kubik output air tawar aktual dari fasilitas. Berita buruk bagi lingkungan, tentu saja, tetapi hal-hal tidak semuanya mengerikan: Teknologi desal berkembang dengan cepat, sehingga tanaman menjadi jauh lebih efisien, baik dalam air garam yang mereka hasilkan dan energi yang mereka gunakan.

Fasilitas desalinasi biasanya jatuh ke dalam salah satu dari dua kategori: termal dan membran. Dengan panas, Anda menyedot air laut, panaskan untuk mendapatkan uap murni, dan pompa air garam yang tersisa kembali ke laut. Dengan membran, Anda mendorong air laut pada tekanan besar melalui serangkaian filter, yang mengeluarkan semua garam dan kontaminan lainnya.

Termal adalah metode yang lebih kuno — sebelum tahun 1980-an, 84 persen air desalinasi mengalami proses ini. Sejak awal milenium baru, jenis teknologi membran khusus, reverse osmosis (kami akan menyebutnya RO), telah berkembang biak secara eksponensial. Fasilitas RO sekarang menghasilkan 69 persen air desalinasi di seluruh dunia.

Mengapa? Karena RO lebih murah dan lebih efisien. Kemajuan teknologi membran berarti fasilitas membutuhkan lebih sedikit dan lebih sedikit tekanan, dan karenanya energi, untuk menyaring air laut. Sebagai manfaat tambahan, RO menghasilkan lebih sedikit air asin. Dengan panas, 75 persen air yang Anda bawa mungkin meninggalkan air asin. Dengan RO, lebih dari 50-50 air tawar menjadi air limbah.

"Itu juga tergantung pada air umpan," atau air masukan, kata Edward Jones, rekan penulis pada studi baru dan seorang ilmuwan lingkungan di Universitas Wageningen di Belanda. “Reverse osmosis paling tidak efisien ketika Anda mendesentralisasi air yang sangat asin, seperti air laut. Dan itu menjadi lebih dan lebih efisien ketika salinitas air umpan turun. "

Jones dkk. / Ilmu Lingkungan Total

Ini merupakan pertimbangan penting karena tidak semua fasilitas desal memproses air laut. Faktanya, jika Anda melihat peta di atas, Anda akan melihat banyak dari mereka berada di daratan. Ini memproses air payau (yaitu, hanya sedikit asin) dari akuifer atau sungai untuk minum, atau untuk digunakan dalam industri dan pertanian. Mereka secara alami lebih efisien daripada tanaman pantai yang memproses air laut.

Itulah bagian dari alasan mengapa tanaman pantai di Timur Tengah dan Afrika Utara menghasilkan proporsi yang luar biasa dari air garam desal dunia. Sebanyak 173 negara dan teritori menjalankan pabrik desal, tetapi hanya empat negara — Arab Saudi, Uni Emirat Arab, Kuwait, dan Qatar — yang menghasilkan 55 persen air garam desal global, menurut penelitian baru.

Alasan kedua untuk perbedaan ini adalah bahwa di Timur Tengah mereka menggunakan pembangkit termal yang lebih tua dan tidak efisien, sementara bagian dunia lainnya telah beralih ke RO. "Pabrik ini sangat, sangat mahal untuk dibangun, jadi tidak mungkin tanaman itu akan dimatikan," kata Jones. "Jadi masih akan ada pabrik-pabrik ini yang beroperasi yang menghasilkan air asin dalam jumlah besar, terutama di Timur Tengah, di mana mereka memiliki jaringan pabrik desalinasi termal yang sangat mapan."

Negara-negara di Timur Tengah dapat terus menjalankan hal-hal yang haus energi ini karena mereka dibanjiri uang minyak tetapi miskin sumber daya air. Tetapi ketika populasi tumbuh di tempat lain di seluruh dunia, dan perubahan iklim mendorong kekeringan, desal telah menjadi pilihan yang semakin menarik. (Analis memperkirakan tingkat pertumbuhan tahunan untuk industri mendekati 9 persen untuk setidaknya empat tahun ke depan. Anda dapat melihat seberapa banyak desal telah booming baru-baru ini dalam grafik di bawah ini.) Misalnya, tahun lalu Cape Town bergegas membawa sementara RO ditanam online sehingga kota tidak layu di tengah kekeringan yang ganas.

Jones dkk. / Ilmu Lingkungan Total

“Meningkatnya kelangkaan air adalah pendorong utama,” kata Manzoor Qadir, rekan penulis studi baru dan asisten direktur Institut Air, Lingkungan, dan Kesehatan Universitas Perserikatan Bangsa-Bangsa. "Pada saat yang sama, jika Anda melihat negara-negara di mana desalinasi telah meningkat pesat, mereka adalah negara-negara yang mampu membelinya."

Boom desal membawa gelombang air asin pasang surut. Karena benda ini lebih padat daripada air laut biasa, benda ini tenggelam ke dasar laut dan mengganggu komunitas kehidupan yang bersemangat, yang mendapati diri mereka menginginkan garam yang jauh lebih sedikit dan oksigen jauh lebih banyak. Fasilitas dapat mengurangi dampak lingkungan dengan, misalnya, mencampur air garam dengan air laut sebelum memompa keluar, untuk mencairkannya. Mereka mungkin juga berhati-hati untuk mengeluarkan produk sampingan di mana arus terkuat, sehingga membuang air garam lebih cepat. Di daratan, tanaman mungkin menguapkan air di kolam dan membuang sisa garam.

Tetapi air asin lebih dari sekadar air hipersalin — ia dapat diisi dengan logam berat dan bahan kimia yang menjaga agar air umpan tidak meningkatkan fasilitas yang rumit dan mahal. "Antifoulant yang digunakan dalam proses, terutama dalam proses pra-perlakukan sumber air, menumpuk dan melepaskan ke lingkungan dalam konsentrasi yang berpotensi memiliki efek merusak pada ekosistem," kata Jones. Pengenceran dapat membantu dengan masalah hipersalinitas, tetapi tidak menghilangkan racun kimia.

Tapi di sinilah letak peluangnya: Pelepasan itu juga bisa mengandung elemen berharga seperti uranium. Ini mungkin insentif yang cukup untuk mengubah air garam desal dari produk sampingan yang berbahaya menjadi sumber pendapatan. Atau Anda mungkin menggunakan kolam penguapan di daratan untuk menghasilkan garam jalan komersial untuk jalan deicing. Dan itu bisa membantu membersihkan industri, karena kapitalisme.

"Pasti ada peluang ekonomi yang tersedia," kata Jones. “Itu sebabnya kami menekankan ada berita positif di sini juga. Ada peluang dan saat ini menjadi tantangan besar. "

Desal, untuk semua kesalahannya, tidak pergi ke mana pun. Karena semakin murah, adopsi akan terus tumbuh. Negara-negara Timur Tengah sepenuhnya bergantung padanya, sementara daerah lain, seperti California Selatan, menggunakannya untuk menambah sumber-sumber air tradisional — dan semakin tak terduga. Pabrik yang dijalankan oleh Poseidon Water, misalnya, menghasilkan 10 persen pasokan air di San Diego County.

“Itu cukup air untuk melayani 400.000 penduduk,” kata Jessica Jones, juru bicara Poseidon. “Ini satu-satunya baru pasokan air di county yang tidak bergantung pada paket salju di Sierras atau curah hujan lokal — benar-benar tahan iklim. ”

Kecuali, itulah kenyataan bahwa permukaan air laut naik karena perubahan iklim, yang mengancam desalinasi di tepi laut di seluruh dunia. Dan ironisnya, fasilitas ini menyedot energi dalam jumlah besar, sehingga berkontribusi pada masalah emisi. "Dari perspektif dampak, intensitas energi sangat besar," kata Michael Kiparsky, direktur Wheeler Water Institute di UC Berkeley, yang tidak terlibat dalam penelitian ini. "Bahkan jika didukung oleh sumber energi terbarukan seperti matahari atau angin, Anda masih menggunakan sejumlah besar energi, yang pada prinsipnya bisa pergi ke tempat lain untuk menggantikan konsumsi bahan bakar fosil."

"Desalinasi bukan obat mujarab," tambah Kiparsky. Di tempat seperti California, ini bisa menjadi pelengkap sumber air yang lebih tradisional seperti paket salju. Dan sementara efisiensi pabrik-pabrik ini akan meningkat, ini masih merupakan teknologi yang secara fundamental ravenous energi. "Ada batasan teoritis untuk pengurangan intensitas energi yang dimungkinkan untuk desalinasi air laut," kata Kiparsky. "Itu tidak akan pernah murah."

Ini adalah dunia yang mengerikan yang kami bangun untuk diri kami sendiri, pastinya. Tapi mungkin belum terlambat untuk membersihkan tindakan kita.


Lebih Banyak Kisah KABEL