Studi Membongkar Mitos Biaya Tinggi Pengolahan Air Laut

Selama bertahun-tahun, kita telah diberitahu bahwa desalinasi terlalu berenergi tinggi dan mahal untuk digunakan secara luas. Namun Elon Musk telah berulang kali mengklaim biaya yang "gila rendah." Perspektif mana yang lebih dekat dengan realitas? Analisis ini meneliti kebutuhan energi dan biaya yang sebenarnya dari desalinasi air laut, mengungkapkan potensinya untuk mengatasi kekurangan air global.

Pemeriksaan ini secara khusus berkonsentrasi pada konsumsi energi desalinasi dan kelayakan ekonomi, mengesampingkan masalah lingkungan yang penting tetapi terpisah seperti pembuangan garam.Pendekatan yang terfokus ini memungkinkan pemahaman yang lebih jelas tentang struktur biaya inti desalinasi.

Untuk lebih memahami dampak ekonomi desalinasi, kita akan mengeksplorasi situasi hipotetis ekstrim seperti memasok seluruh ASair rumah tangga melalui desalinasi atau menyediakan air minum untuk seluruh populasi duniaMeskipun tidak realistis, skenario ini membantu mengukur skala biaya desalinasi.

Pengolahan garam modern terutama menggunakan dua metode:

• Desalinasi termal:Memanaskan air laut untuk menguap dan memisahkan air dari garam, kemudian mengembunkan uap menjadi air tawar sambil mengeluarkan garam pekat.
• Osmosis terbalik:Memaksa air laut melalui membran semi-menembus di bawah tekanan, menyaring keluar garam dan kotoran untuk menghasilkan air tawar.

Sementara kedua metode bekerja, desalinasi termal mengkonsumsi 3-5 kali lebih banyak energi daripada reverse osmosis.yang merupakan dasar dari analisis kami.

Teknologi reverse osmosis telah mencapai peningkatan efisiensi yang luar biasa. pada tahun 1970-an, desalinasi satu meter kubik air membutuhkan sekitar 20 kWh listrik.Angka itu turun menjadi 20,5-3,5 kWh. Kebutuhan energi minimum teoretis adalah 1 kWh/m3, menunjukkan potensi untuk kemajuan lebih lanjut.

Untuk perhitungan kami, kami akan menggunakan 3,5 kWh/m3 sebagai garis dasar konservatif - beberapa pabrik sudah beroperasi di bawah ambang batas ini.

Jika semua rumah di AS mendapatkan air melalui desalinasi, bagaimana hal ini akan mempengaruhi permintaan listrik?

Dengan rata-rata penggunaan air rumah tangga sebesar 1.135 liter per hari, desalinasi lengkap akan meningkatkan permintaan listrik perumahan sekitar 13%.di mana rumah tangga menggunakan lebih sedikit air (349 liter/hari) tetapi menghadapi harga listrik yang lebih tinggi, kenaikan akan sekitar 15%.

Memeriksa konsumsi listrik rumah tangga AS mengungkapkan bahwa kebutuhan tahunan desalinasi (1.450 kWh) dibandingkan dengan peralatan utama seperti dehumidifier,tetap jauh di bawah pemanas air, sistem pemanas, atau penggunaan AC.

Meskipun 1.450 kWh per tahun mungkin dapat dikelola oleh negara-negara kaya, ini melebihi total konsumsi listrik banyak rumah tangga di negara berkembang.Bahkan untuk memenuhi standar air minimum WHO (50 liter/orang/hari) melalui desalinasi akan membutuhkan 64 kWh per tahun, setara dengan konsumsi listrik per kapita Malawi.

Perbedaan ini menyoroti kemiskinan energi global lebih dari kebutuhan energi yang melekat pada desalinasi.

Mengingat manusia hanya membutuhkan sekitar 3 liter sehari untuk minum (mengingat beberapa limbah), memasok semua 8 miliar orang akan membutuhkan 31 TWh per tahun ≈ hanya 0,1% dari produksi listrik global.Bahkan jika sepertiga umat manusia menghadapi kekurangan air minum, kebutuhan tahunan sekitar 10 TWh.

Untuk memenuhi standar air dasar WHO (50 liter/orang/hari) secara global akan membutuhkan 511 TWh per tahun, sekitar 1,7% dari produksi listrik di seluruh dunia.

Di luar biaya energi, desalinasi skala besar membutuhkan investasi modal yang substansial, yang seringkali merupakan hambatan terbesar bagi banyak negara.serupa dengan proyek energi terbarukan di mana biaya awal melebihi kemampuan jangka panjang.

Biaya desalinasi global saat ini biasanya berkisar antara $1-2,5 per meter kubik, meskipun kasus-kasus luar biasa seperti pabrik Sorek B di Israel mencapai $0,41/m3, dengan satu studi 107 pabrik mengidentifikasi $0.27/m3 sebagai biaya terendah.

Pada tingkat listrik industri AS (~ $ 0,09 / kWh), biaya energi untuk desalinasi saja akan menjadi $ 0,45 / m3 (3,5 kWh × $ 0,13 / kWh).Karena energi biasanya merupakan sepertiga dari total biaya, total biaya mungkin mencapai $ 1,50- $ 2,00 / m3 di pasar mahal.

Menerjemahkan ke biaya pribadi:

• Rata-rata AS (310 liter/hari): $154 per tahun
• Rata-rata Inggris: $159 per tahun
• Standar minimum WHO: $38 per tahun
• Kebutuhan air minum dasar: Hanya US$ 2,30 per tahun, lebih murah daripada biaya air kemasan di banyak negara

Untuk situasi krisis, biaya ini memang sangat rendah.Namun, $38 per tahun tetap menjadi beban bagi mereka yang hidup dengan $2/hari yang mewakili pendapatan lebih dari dua minggu.

Pertanian merupakan tantangan terbesar untuk desalinasi, yang mengkonsumsi 70% air tawar global (lebih dari 90% di beberapa negara tropis).Mengganti bahkan sebagian air pertanian akan meningkatkan permintaan listrik banyak negara sebesar 50-100%, membuat teknologi saat ini tidak praktis untuk penggunaan pertanian yang luas.

Untuk menghasilkan 1 kg gandum dengan air desalinasi akan dikenakan biaya $ 0,66 dalam air saja – tiga kali harga pasar gandum.Hanya tanaman bernilai tinggi atau sistem hemat air (seperti pertanian dalam ruangan) yang dapat membenarkan desalinasi untuk pertanian saat ini.