Energi & Lingkungan

Akankah Mengubah Air Laut Menjadi Air Minum Membantu Kekurangan Air?

Akankah Mengubah Air Laut Menjadi Air Minum Membantu Kekurangan Air?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Percaya atau tidak, tapi ada masalah yang berkembang dengan mendapatkan air bersih yang dapat diminum di banyak bagian dunia. Melalui kombinasi aktivitas manusia dan perubahan iklim, banyak yang memperkirakan bahwa krisis air global yang serius akan segera menimpa kita.

Untuk itulah, peneliti mencari solusi untuk membuat air tawar secara artifisial. Disebut desalinasi, apakah air asin seperti air laut menjadi air tawar bisa menjadi solusi yang selama ini kita cari?

Apa krisis air tawar?

"Planet Biru" kita dinamai dengan tepat. Dengan kasar 70% dari permukaannya yang tertutup air, tampaknya tidak dapat dijelaskan bahwa air dapat dianggap sebagai sumber daya yang langka di banyak bagian dunia yang bahkan bukan merupakan daerah gurun.

Masalahnya adalah sebagian besar air ini adalah air laut, yang sebenarnya tidak dapat diminum, karena secara harfiah sudah jenuh dengan garam. Dari air bumi, hanya di sekitar 3% segar dan aman untuk diminum.

Tapi, hanya di sekitar 1% air tawar yang tersedia sebenarnya siap diakses untuk digunakan manusia. Sebagian besar sisanya terkunci di gletser, lapisan es, permafrost, atau terkubur jauh di dalam tanah.

Artinya hanya di sekitar 0.007% air di Bumi sebenarnya tersedia untuk digunakan oleh populasi global kita yang terus berkembang. Masalah lainnya adalah air tawar yang mudah diakses ini tidak tersebar merata di seluruh dunia.

TERKAIT: KRISIS AIR TAWAR DAN TANAMAN DESALINASI

Karena air yang dapat diminum sangat penting untuk kehidupan di Bumi, ini tidak ideal untuk tempat yang ada "kelangkaan air". Tetapi kami juga menggunakan air untuk menghasilkan makanan, pakaian, membuat barang-barang seperti komputer dan mobil, dan untuk sanitasi, untuk menyebutkan beberapa hal.

Ini penting untuk semua aspek kehidupan manusia.

National Geographic menjelaskan alasannya, "karena geografi, iklim, teknik, regulasi, dan persaingan untuk mendapatkan sumber daya, beberapa daerah tampak relatif mengguyur dengan air tawar, sementara yang lain menghadapi kekeringan dan polusi yang melemahkan. Di banyak negara berkembang, air bersih adalah sulit didapat atau komoditas yang membutuhkan kerja keras atau mata uang yang signifikan untuk mendapatkannya. "

Masalah lainnya adalah jumlah air bersih di planet ini relatif konstan selama miliaran tahun.

Faktanya, ada kemungkinan bahwa Anda pernah, pada suatu saat dalam hidup Anda, menelan molekul air yang juga diminum oleh dinosaurus, Julius Caesar, atau tokoh sejarah lainnya. Pikiran yang cukup luar biasa.

Meningkatnya suhu global selama beberapa dekade terakhir juga tampaknya meningkatkan kemungkinan kejadian cuaca ekstrem, termasuk kekeringan di daerah rentan di dunia. Untuk daerah yang terkena bencana, kekurangan air merupakan masalah yang sangat serius.

Dengan pertumbuhan penduduk setiap tahun, dan penggunaan air yang sudah menipis secara berlebihan untuk hal-hal seperti pertanian atau barang konsumsi sekali pakai, beberapa bagian dunia sedang menghadapi "krisis air tawar" yang sangat nyata.

Tapi umat manusia tidak lain adalah cerdik. Bisakah kita menggunakan teknologi kita untuk membatasi dampak krisis ini? Mungkin bahkan "menciptakan" air tawar?

Mari kita cari tahu.

Amankah minum air asin dari laut?

Jawaban singkatnya tentu saja tidak. Minum air garam, seperti air laut, bisa mematikan bagi manusia (dan banyak organisme lain).

Air laut, seperti yang kami yakin Anda lebih dari sadar, mengandung banyak garam. Saat Anda meminumnya, Anda meminum kedua air (yang baik) tetapi juga garam ini.

Meskipun Anda dapat dengan senang hati mengonsumsi sedikit garam, kandungan dalam air laut jauh lebih tinggi daripada yang dapat diproses secara efektif oleh tubuh Anda.

Sel-sel tubuh Anda sangat bergantung pada natrium klorida (garam meja), terutama kandungan natriumnya, untuk menjaga keseimbangan dan reaksi kimiawi tubuh. Tapi terlalu banyak bisa mematikan.

Ini karena ginjal Anda, khususnya nefron, hanya dapat membuat urine yang kurang asin dibandingkan air laut. Artinya, jika Anda hanya meminum air laut, dibutuhkan lebih banyak air untuk mengencerkan garam dan mengeluarkannya daripada air yang Anda terima dari meminumnya.

Dengan kata lain, Anda akan kehilangan air bersih. Karena alasan ini, Anda akhirnya akan mati karena dehidrasi (dan semakin haus seiring waktu) jika satu-satunya sumber air Anda adalah air laut.

Untuk alasan ini, Anda tidak boleh minum air laut dalam jumlah banyak.

Metode apa yang tersedia untuk desalinasi air?

Dengan persentase kecil dari total air yang tersedia di Bumi sebagai air tawar, Anda mungkin bertanya-tanya apakah ada cara untuk memanfaatkan reservoir besar dari sumber air lain di Bumi, seperti laut. Ternyata kami bisa, meski dengan tenaga dan biaya yang besar.

Saat ini, setidaknya ada tiga metode utama desalinasi:

  • Desalinasi termal (distilasi).
  • Desalinasi listrik.
  • Desalinasi tekanan (reverse osmosis).

Desalinasi termal, alias distilasi, sejauh ini merupakan yang tertua dari ketiganya dan sebenarnya telah digunakan selama ribuan tahun. Air asin direbus, kemudian uapnya didinginkan dan dikondensasikan sebagai air tawar, meninggalkan kristal garam di dalam bejana yang dipanaskan.

Namun, metode ini membutuhkan investasi energi yang signifikan untuk mencapainya. Metode yang lebih modern, menurut Stanford University, "memanfaatkan berbagai teknik seperti bejana bertekanan rendah untuk mengurangi suhu didih air dan dengan demikian mengurangi jumlah energi yang dibutuhkan untuk desalinasi."

Bentuk desalinasi ini banyak digunakan di tempat-tempat seperti Timur Tengah, di mana sumber daya hidrokarbon yang melimpah membantu menurunkan biaya bahan bakar. Desalinasi termal cenderung terdiri dari tiga proses termal besar berskala besar.

Ini adalah:

  • Multistage flash distillation (MSF).
  • Distilasi multi efek (MED).
  • Distilasi kompresi uap (VCD).

Metode termal lain juga ada; Distilasi surya, ini biasanya digunakan untuk tingkat produksi yang sangat kecil. Ini juga biasa digunakan untuk menghasilkan garam untuk makan, dengan menempatkan air laut di kolam dangkal dan menunggu air tawar menguap secara alami - meninggalkan garam laut.

Cara lain untuk menghilangkan garam dari air laut adalah dengan menggunakan membran untuk memisahkan garam. Ini dapat dicapai dengan menggunakan arus listrik atau tekanan.

Sekali lagi, metode ini terutama digunakan di tempat-tempat dengan sumber energi yang melimpah, seperti Amerika Serikat.

Desalinasi listrik, salah satu contoh desalinasi berbasis membran, memanfaatkan arus listrik untuk memisahkan molekul garam dan air. Dengan metode ini, arus listrik menggerakkan ion melintasi membran selektif permeabel yang membawa garam bersamanya.

Membran selektif permeabel adalah membran yang memungkinkan molekul tertentu melewatinya untuk menyingkirkan yang lain. Membran sintetis atau polimer telah dibuat untuk berbagai penelitian dan proses industri.

Ada dua metode desalinasi membran listrik utama:

  • Elektrodialisis (ED).
  • Pembalikan elektrodialisis (EDR).

Kedua metode desalinasi ini membutuhkan jumlah energi yang berbeda-beda untuk mencapainya, bergantung pada kandungan garam dari sumber air. Meskipun cocok untuk digunakan dengan konsentrasi garam yang lebih rendah, ini terlalu boros energi untuk digunakan di air laut.

Reverse osmosis adalah bentuk lain dari desalinasi yang menggunakan tekanan untuk menggerakkan air melalui membran permeabel selektif. Proses ini, seperti proses lainnya, memisahkan garam dari larutan.

Mirip dengan desalinasi yang digerakkan secara elektrik, jumlah energi yang dibutuhkan untuk osmosis balik dalam skala besar bergantung pada kandungan garam awal air. Untuk air laut, energi yang dibutuhkan berarti tidak ekonomis dalam banyak situasi.

Sebagai bentuk desalinasi yang paling umum, proses ini mungkin perlu ditelusuri lebih lanjut.

Apa itu reverse osmosis dan apakah reverse osmosis bekerja?

Seperti disebutkan sebelumnya, reverse osmosis adalah proses desalinasi yang menggunakan tekanan untuk mendorong molekul air melalui membran. Tidak seperti filtrasi biasa (di mana kotoran tertentu dikecualikan berdasarkan ukurannya), reverse osmosis melibatkan difusi pelarut melintasi membran yang hanya memungkinkan air melewatinya.

Osmosis teratur melibatkan pergerakan alami pelarut dari area konsentrasi zat terlarut rendah (potensi air tinggi) ke konsentrasi zat terlarut tinggi (potensi air rendah) hingga kesetimbangan tercapai. Dalam osmosis balik, seperti namanya, air diekstraksi dari air umpan dengan konsentrasi zat terlarut yang tinggi (seperti air laut) dengan memberikan tekanan untuk membalikkan aliran alami pelarut selama osmosis.

Selain tekanan, salah satu komponen utama proses reverse osmosis adalah penggunaan membran permeabel selektif.

Membran ini memungkinkan partikel tertentu melewatinya, terutama air, meninggalkan zat terlarut (seperti garam) dan kontaminan lainnya. Dalam osmosis balik, membran komposit film tipis (TFC atau TFM) digunakan hanya untuk tujuan ini.

Membran ini dibuat terutama untuk sistem pemurnian dan desalinasi air. Mereka juga memiliki sifat tertentu yang membuatnya berguna untuk digunakan dalam baterai dan sel bahan bakar tertentu.

Membran ini umumnya dibuat dari dua atau lebih lapisan bahan. Dikembangkan oleh Profesor Sidney Loeb dan Srinivasa Sourirajan, membran anisotropik semi-permeabel biasanya terbuat dari poliamida.

Bahan ini memiliki beberapa sifat yang sangat berguna, termasuk afinitasnya terhadap air dan impermeabilitas relatifnya terhadap pengotor terlarut tertentu seperti ion garam dan molekul kecil lainnya.

Dalam sistem osmosis balik yang khas, air umpan, di bawah tekanan tinggi, mengalir melalui membran berpola spiral konsentris yang secara bergantian memisahkan air dan kontaminan sebelum mengumpulkan air dalam tabung air produk di tengah. Untuk efisiensi maksimum, beberapa unit membran dihubungkan secara seri.

Bisakah mengubah air laut menjadi air minum membantu mengatasi kekurangan air?

Singkatnya, ya. Tapi itu harus dibayar mahal.

Dengan semakin berkurangnya ketersediaan air tawar berkualitas tinggi, semakin banyak masyarakat yang beralih ke desalinasi untuk menghasilkan air minum dari air payau dan air asin. Solusi yang ada dirancang untuk mengekstraksi air dan meninggalkan banyak kandungan garam.

Teknologi saat ini memiliki kelebihan dan kekurangan bergantung pada batasan dan persyaratan spesifik lokasi. Sementara beberapa metode menjanjikan, lebih banyak pengembangan teknologi diperlukan untuk membuatnya layak untuk produksi air tawar skala besar.

Texas A&M University menjelaskan bahwa "desalinasi skala kecil air payau menggunakan penyulingan matahari adalah metode yang menjanjikan di lokasi terpencil di mana air berkualitas baik untuk minum dan memasak tidak tersedia. Untuk penerapan yang lebih luas, proses desalinasi memerlukan peningkatan teknologi dan peningkatan energi efisiensi."

Penghalang utama adalah biaya proses - khususnya kebutuhan energi yang dibutuhkan untuk menghasilkan air bersih dengan volume tinggi. Untuk alasan ini, solusi yang ada terutama digunakan di wilayah yang tidak memiliki sarana lain untuk mengimpor air tawar, di kapal sipil dan militer, dan di pesawat ruang angkasa tertentu.

Namun, ada beberapa perkembangan menarik dalam mengurangi biaya proses tersebut. Beberapa tahun lalu, misalnya, para peneliti di University of Texas, Austin, mengembangkan alternatif inovatif untuk metode konvensional.

Solusi lain yang menjanjikan disebut deionisasi kapasitif dan deionisasi elektroda baterai. Namun, solusi ini masih jauh dari layak secara komersial saat ini.

Tapi ini bukan hanya biaya finansial saja. Tanaman desalinasi yang ada juga berbahaya bagi lingkungan.

Sebagian besar langsung memanfaatkan air laut sebagai sumber airnya, yang dapat membunuh, atau membahayakan, ikan, dan makhluk laut kecil lainnya saat permukaan air di sekitar tanaman diubah. Prosesnya juga cenderung menghasilkan limbah yang sangat asin yang perlu dibuang.

Karena alasan inilah sebagian besar tanaman desalinasi menggunakan air payau daripada air laut. Instalasi desalinasi besar juga mahal untuk dibangun, biasanya menghabiskan biaya di suatu tempat di wilayah tersebut ratusan juta masing-masing.

Meski begitu, banyak perusahaan yang berinvestasi besar-besaran dalam teknologi, dengan beberapa tempat, seperti Israel, sudah memproduksi cukup air untuk memasok setengah negara.

Namun, untuk wilayah yang sulit air, jenis tanaman ini menawarkan jenis polis asuransi untuk ketahanan air. California, misalnya, sudah membangun serangkaian pabrik.

Banyak ahli percaya bahwa satu-satunya cara agar desalinasi yang tersebar luas dapat diterapkan adalah dengan memasukkan sumber energi terbarukan untuk menjalankannya. Hanya dengan menurunkan biaya operasional relatif, mereka akan menjadi layak secara ekonomi.

Dengan meningkatnya suhu global dan meningkatnya kemungkinan kekeringan di banyak bagian dunia, desalinasi kemungkinan akan menjadi lebih lazim. Jika kita dapat mengatasi biaya energi, dan biaya lingkungan, dari proses tersebut, maka desalinasi dapat menjadi bagian penting dari solusi dalam mengatasi kelangkaan air.


Tonton videonya: Cara Merubah Air Laut Menjadi Air Minum (Desember 2022).