Sepertiga dari planet biru ditututupi oleh lapisan air. Ironisnya, kita sering mendengarkan banyak warga di negara-negara miskin yang kekurangan air bersih untuk keperluan rumah tangga seperti air minum dan sebagainya. Kita berterima kasih kepada para ahli yang mulai memikirkan cara mengatasi kekurangan air pada masa mendatang. Para ilmuwan mengembangkan metode baru dengan menggunakan energi matahari untuk menghilangkan kandungan garam dari air laut.
Secara teori, persediaan air lebih dari cukup di bumi dan sekitar kita untuk memenuhi kebutuhan semua warga. Akan tetapi, hanya sebagian kecil dari air tersebut benar-benar dapat kita nikmati (minum). Sebagian air merupakan bahan yang memiliki kadar garam dan terlalu asin atau sebagian sudah tercemar karena pengaruh industri dan limbah yang berasal dari rumah tangga, industri, dan sebagainya. Air yang terlalu asin tentunya tidak dapat kita konsumsi lagi.
Di berbagai belahan dunia, air minum bersih merupakan komoditas berharga: orang akan berjalan kaki hingga berkilo-kilo meter untuk mengambil air yang mereka butuhkan atau membayar mahal supaya air bisa dikirim dan diangkut ke tempat tujuan. Di masa mendatang, situasi ini tampaknya kian memburuk: perubahan iklim menyebabkan kekeringan di berbagai daerah dan membuat gurun bertambah luas.
Di saat yang sama, populasi penduduk yang terus meningkat secara global mengharuskan kita untuk menghasilkan lebih banyak makanan dan mengolah serta mengairi lahan yang lebih banyak. Di kawasan kering, sungai juga menjadi kering—menimbulkan konflik antarnegara tetangga menjadi tak terelakkan. Singapura misalnya mengimpir air kebutuhan dari Malaysia.
Para ahli sudah memperingatkan kemungkinan terjadinya perang untuk merebut air dan migrasi massal ketika warga yang termiskin dari yang miskin terpaksa meninggalkan tanah air mereka yang kering kerontang. Di banyak tempat, orang-orang terpaksa berjuang habis-habisan demi kelangsungan hidup mereka.
“Air yang terkontaminasi membunuh lebih banyak orang dibandingkan dengan korban yang disebabkabkan oleh AIDS, malaria, dan campak,” kata mantan duta besar PBB Bolivia Pablo Solon saat berpidato di hadapan Majelis Umum PBB beberapa tahun lalu.
Dia menambahkan bahwa sebagian besar korban adalah anak-anak di bawah usia lima tahun. Pablo juga mencatat bahwa diare adalah penyebab paling umum kedua kematian di kelompok usia ini. Majelis Umum PBB mengeluarkan resolusi pada Juli 2010 yang menegaskan bahwa setiap orang berhak atas air minum yang aman dan bersih. Hak ini merupakan hak asasi manusia fundamental yang diakui secara internasional yang setara dengan hak atas makanan dan hak untuk bebas dari penyiksaan dan diskriminasi rasial.
Kekurangan air merenggut nyawa
Kita mendapatkan air bersih dari mana? Pembuatan sumur-sumur baru dan dalam hanya solusi sementara di kawasan lebih-lebih jika curah hujan sangat rendah. Cadangan air tanah berkurang dengan cepat jika tidak diisi ulang. Satu-satunya sumber yang berlimpah air di bumi adalah air laut. Desalinasi atau penghilangan garam sangat layak dari sudut pandang teknis, tetapi membutuhkan sejumlah besar energi, dan sebagian besar pembangkit listrik dihidupi oleh minyak atau gas alam.
“Ada beberapa metode yang telah diuji-coba untuk mengubah air laut dan air payau menjadi air minum,” papar Marcel Wieghaus dari Institut Fraunhofer untuk Solar Energy Systems ISE di Freiburg, Jerman.
Metode paling umum—setelah destilasi atau ‘desalinasi termal’—adalah reverse osmosis, di mana air laut dialirkan melalui membran untuk menyaring garam. Di seluruh dunia, sekitar 50 juta meter kubik air laut didesalinasi tiap hari dengan menggunakan metode ini. Angka tersebut terus meningkat: dalam kurun waktu empat tahun, operator memperkirakan akan memproduksi sekitar 100 juta meter kubik air terdesalinasi per hari. Sebagian besar air tersebut digunakan di pertanian, konurbasi utama, dan resort wisata, di mana konsumsi per kapita sangat tinggi.
Pada akhirnya, desalinasi dalam skala besar tidak berkelanjutan karena mengkonsumsi bahan bakar fosil, tetapi sangat murah, di mana operator terbesar memproduksi air minum dengan biaya $50 sen per meter kubik.
“Desalinasi dalam skala industri adalah solusi yang dapat diterima secara ekonomis untuk kota dan destinasi wisata yang memiliki jaringan pipa untuk mengaliri air ter-desalinasi,” kata Wieghaus.
Bersama tim peneliti internasional, perwakilan industri dan investor potensial, dia bekerja sebagai engineer di proyek ProDes Uni Eropa, yang mendalami sejauh mana energi alternatif secara potensial dapat digunakan untuk menghilangkan kadar garam pada air laut.
ProDes adalah singkatan dari Promotion of Renewable Energy for Water Production through Desalination (Promosi Energi Terbarukan untuk Produksi Air melalui Desalinasi). Tim peneliti menghabiskan waktu dua tahun membandingkan teknologi, menyiapkan analisis pasar, menguji model pembiayaan dan mengembangkan strategi untuk mewujudkan instalasi desalinasi yang digerakkan oleh sumber-sumber energi terbarukan.
Kesinambungan dimungkinkan
Peneklitian para ahli telah menghasilkan air tawar dari air laut dan angka-angka menunjukkan bahwa instalasi desalinasi pada prinsipnya dapat didukung oleh sumber energi alternatif—meskipun tidak dengan harga yang bisa bersaing dengan air yang dihasilkan oleh instalasi desalinasi berskala industri. Namun demikian, para peneliti ProDes mengatakan bahwa sistem yang berbasis pada energi terbarukan memiliki kesempatan bagus untuk berhasil di pasar.
Alasannya sangat sederhana: meskipun pengalaman terkait desalinasi air laut telah menunjukkan bahwa semakin besar kapasitas suatu instalasi, semakin murah biaya untuk menghasilkan air. Fakta berbicara bahwa berbagai wilayah di dunia, terutama daerah terisolasi, tidak memerlukan air dalam jumlah skala industri.
Tantangan di sini adalah memasok air ke pertanian dan desa-desa yang tidak terhubung ke jaringan listrik atau pasokan air utama. Sebuah sistem yang mampu memproduksi antara 100 hingga 1.000 liter air minum per hari adalah instalasi yang dibutuhkan. Pada skala ini, sistem berbasis energi terbarukan sudah mampu bersaing dengan teknologi konvensional.
“Untuk kawasan seperti desa atau pemukiman di Afrika Utara dan Timur Tengah atau di pulau-pulau kecil, yang jaraknya ratusan kilometer dari kota besar terdekat, instalasi desalinasi air laut yang digerakkan oleh energi terbarukan sudah merupakan pilihan yang sangat baik,” kata Wieghaus.
Teknologi membran: sempurna untuk daerah terpencil
Peneliti dan timnya di ISE telah mengembangkan ‘sistem distilasi membran tenaga panas matahari’ yang disesuaikan dengan konsep pasokan air terdesentralisasi. Energi yang dibutuhkan untuk desalinasi disediakan oleh matahari, yang memanaskan air asin atau payau di tempat penampungan hingga suhu 80.
Air panas dan uap kemudian di arahkan ke dalam modul yang berisi membran hidrofobik yang dapat dilalui oleh uap, tetapi tidak dapat dilewati cairan. Uap mengembun di sisi lain membran untuk menghasilkan air bersih, yang dapat dikumpulkan pada sebuah wadah.
“Pada dasarnya, proses desalinasi bekerja dengan cara yang mirip dengan membran bernapas dalam pakaian luar rumah yang tidak dapat dilewati air hujan tetapi memungkinkan udara lembab untuk keluar dari dalam,” jelas Wieghaus, yang bekerja sama dengan dua rekannya dari ISE untuk mendirikan anak perusahaan SolarSpring GmbH. Perusahan ini mengembangkan dan memasarkan sistem distilasi membran.
Teknologi ini diklaim menawarkan keunggulan dibandingkan metode konvensional reverse osmosis. Teknologi ini tangguh dan tidak kompleks, dan fakta bahwa membran bersifat hidrofobik berarti bahwa air segera menetes sebelum kotoran dapat menumpuk, sehingga tidak diperlukan upaya untuk mengolah air sebelum digunakan. Instalasi skala industri yang bekerja berdasarkan prinsip reverse osmosis harus melakukan pembersihan membran secara rutin, sedangkan sistem destilasi membran panas matahari hampir tidak membutuhkan perawatan sama sekali. Prototipe sukses pertama sudah dibangun dan beroperasi di Gran Canaria dan Tenerife, di Italia, Tunisia, Meksiko, dan Namibia.
Dan distilasi membran panas matahari bukanlah satu-satunya teknologi yang mampu memanfaatkan energi terbarukan. Studi yang dilakukan oleh peneliti ProDes juga menunjukkan bahwa reverse osmosis dapat digerakkan oleh energi panas matahari, energi angin atau air, jadi secara teori jelas dimungkinkan untuk mewujudkan keberlanjutan (sustainability).
Pada tataran praktik Wieghaus mengakui ada kendala pada harga: “Teknologi desalinasi ramah lingkungan masih diperuntukkan bagi mereka yang mampu membayar. Tempat-tempat yang paling membutuhkannya, seperti desa-desa terpencil, umumnya tidak memiliki sumber daya finansial yang dibutuhkan, sehingga mereka bergantung pada bantuan dari pemerintah dan LSM.”
Pertanyaan tentang berapa lama waktu yang dibutuhkan bagi pengolahan air berbasis energi terbarukan untuk bisa berdiri mapan sebagaimana mestinya, mau tidak mau tergantung pada seberapa serius pemerintah mengadopsi resolusi Majelis Umum PBB, dan yang terpenting, apakah pemerintah bersedia mengucurkan dana untuk menyediakan bagi semua warganya sesuatu yang secara teoritis menjadi hak mereka – yakni air minum bersih. (Monika Weiner ; www.fraunhofer.de/magazine)
