Kebutuhan air bersih terus meningkat saat badai yang lebih intens dan cuaca yang lebih hangat memperburuk kekeringan. Kondisi itu juga mengurangi cadangan air bersih di bawah tanah, sungai, dan danau, sehingga banyak wilayah mencari cara baru untuk menghemat, mendaur ulang, dan memulihkan air.
Salah satu sumber yang mulai dilirik adalah brine, yaitu air sangat asin yang juga mengandung logam dan kontaminan lain. Limbah cair ini muncul dari desalinasi, pengolahan air limbah, hingga industri seperti pertambangan, manufaktur, dan energi, padahal jumlahnya sangat besar dan berpotensi menjadi pasokan tambahan jika bisa dibersihkan.
Brine bukan hanya limbah
Perkiraan terbaru yang tersedia menyebut produksi brine global mencapai 25,2 miliar galon per hari. Jumlah itu setara dengan hampir 60.000 kolam renang ukuran Olimpiade setiap hari, atau sekitar satu-duabelas dari penggunaan air rumah tangga harian di Amerika Serikat.
Angka tersebut berasal dari penilaian pada 2019, namun produksi brine diperkirakan meningkat setelah ekspansi fasilitas desalinasi terus berlanjut. Dengan volume sebesar itu, banyak peneliti menilai brine layak dipandang sebagai sumber air potensial, bukan sekadar sisa proses industri yang harus dibuang.
Cara pembuangan yang masih menimbulkan risiko
Saat ini, brine dari wilayah pesisir umumnya dilepas ke laut. Di kota-kota pedalaman, brine biasanya ditampung di kolam penguapan, dicampur dengan air limbah lain, atau disuntikkan ke sumur dalam untuk dibuang.
Masalahnya, metode-metode itu tetap memerlukan perlindungan lingkungan yang ketat. Kandungan garam yang sangat tinggi dari brine desalinasi dapat membunuh ikan atau mengusirnya dari habitat, seperti yang semakin sering terjadi sejak 1980-an di lepas pantai Bahrain.
Kolam penguapan juga tidak bebas risiko karena membutuhkan lapisan khusus agar brine tidak merembes ke tanah dan mencemari air tanah. Setelah air menguap, sisa padatan harus segera dipindahkan agar tidak terbawa angin sebagai debu.
Dampak lingkungan yang sudah terlihat
Contoh dampak semacam itu juga muncul di alam. Saat Great Salt Lake di Utah mengering, debu asin yang beterbangan telah berkontribusi pada polusi udara yang signifikan, menurut Utah Division of Air Quality.
Penyuntikan brine ke dalam bumi juga memunculkan persoalan lain. Di Oklahoma, termasuk pada sumur yang dipakai untuk fracking minyak dan gas alam, praktik itu menjadi salah satu faktor yang dikaitkan dengan peningkatan aktivitas gempa hingga 40 kali lipat pada periode lima tahun dari 2008 hingga 2013 dibandingkan 31 tahun sebelumnya. Laporan lain juga menunjukkan air limbah dapat merembes dari sumur bawah tanah ke permukaan.
Teknologi pemulihan air mulai berkembang
Karena itulah, sejumlah peneliti kini menaruh perhatian pada cara memulihkan air dari brine sekaligus mengambil material bernilai seperti sodium, lithium, magnesium, dan calcium. Metode yang paling efektif saat ini memakai panas dan tekanan untuk menguapkan air dari brine, lalu menangkap uap airnya dan meninggalkan garam serta logam sebagai padatan.
Namun, sistem seperti itu mahal dibangun, boros energi, dan berukuran besar. Alternatif lain seperti electrodialysis memisahkan air lebih bersih dari aliran garam yang makin pekat dengan bantuan listrik dan membran khusus, tetapi metode ini bekerja paling baik saat air awal sudah relatif bersih.
Jika air mengandung banyak kotoran, minyak, atau mineral, membran bisa cepat tersumbat atau rusak. Sementara itu, membrane distillation memakai panas agar hanya uap air yang melewati membran penolak air, tetapi proses ini cenderung lambat, boros energi, dan mahal untuk skala besar.
Sistem yang lebih kecil dan terdesentralisasi
Pendekatan skala kecil mulai dipandang menarik karena biaya awalnya lebih rendah dan lebih cepat dioperasikan. Di University of Arizona, Mervin XuYang Lim memimpin pengujian sistem pemulihan brine enam tahap bernama STREAM, singkatan dari Separation, Treatment, Recovery via Electrochemistry and Membrane.
Sistem itu dirancang untuk terus memulihkan brine municipal, yakni air asin sisa pengolahan limbah kota. Teknologinya menggabungkan ultrafiltration untuk menyaring partikel dan mikroba, reverse osmosis untuk menghilangkan garam terlarut, serta electrolytic cell yang kurang lazim digunakan dalam pengolahan air.
Studi sebelumnya menunjukkan sistem ini mampu memulihkan bahan kimia yang masih bisa dipakai, seperti sodium hydroxide dan hydrochloric acid, dengan biaya seperenam dari harga pembelian komersial. Perhitungan awal juga menunjukkan sistem terintegrasi itu dapat mereklamasi hingga 90% air, sehingga volume limbah yang harus dibuang turun jauh.
Air hasil pemrosesan itu dinilai layak diminum setelah disinfeksi akhir menggunakan ultraviolet atau chlorine. Tim peneliti kini membangun sistem pilot yang lebih besar di Tucson untuk melihat apakah teknologi ini juga bisa dipakai pada jenis brine lain serta menilai kemampuannya menghilangkan virus dan bakteri bagi konsumsi manusia.
Kolaborasi dengan peneliti dari University of Nevada Reno, University of Southern California, dan U.S. Army Corps of Engineers juga diarahkan untuk membantu komunitas di wilayah Southwest memperoleh pasokan air yang lebih andal melalui penggunaan kembali air limbah kota secara aman. Pendekatan ini menempatkan brine sebagai bagian dari solusi, bukan hanya masalah pembuangan, di tengah kebutuhan air bersih yang terus meningkat.
