Cara Mengubah Air Laut Menjadi Air Tawar Dengan Teknologi Piramid Desalinator (Water Pyramid)

Air adalah zat atau materi atau unsur yang penting bagi semua bentuk kehidupan yang diketahui sampai saat ini di bumi. Air dapat berubah wujud: dapat berupa zat cair atau sebutannya “air”, dapat berupa benda padat yang disebut “es”, dan dapat pula berupa gas yang dikenal dengan nama “uap air”.

Perubahan fisik bentuk air ini tergantung dari lokasi dan kondisi alam. Ketika dipanaskan sampai 100oC maka air berubah menjadi uap dan pada suhu tertentu uap air berubah kembali menjadi air. Pada suhu yang dingin di bawah 0 derajat C air berubah menjadi benda padat yang disebut es atau salju.  Air yang berada di permukaan bumi ini dapat berasal dari berbagai sumber.

Berdasarkan letak sumbernya, air dapat dibagi menjadi air angkasa (hujan), air permukaan, dan air tanah.

Air Angkasa (Hujan)
Air angkasa atau air hujan merupakan sumber utama air bumi. Walau pada saat presipitasi merupakan air yang paling bersih, air tersebut cenderung mengalami pencemaran ketika berada di atmosfer. Pencemaran yang berlangsung di atmosfer itu dapat disebabkan oleh partikel debu, mikroorganisme, dan gas misalnya karbon dioksida, nitrogen, dan amonia.

Air Permukiman
Air permukaan yang meliputi badan-badan air semacam sungai, danau, telaga, waduk, rawa, terjun, dan sumur permukaan, sebagian besar berasal dari air hujan yang jatuh ke permukaan bumi. Air hujan tersebut kemudian akan mengalami pencemaran baik oleh tanah, sampah maupun lainnya.

Air Tanah
Air tanah (ground water) berasal dari air hujan yang jatuh ke permukaan bumi yang kemudian mengalami perkolasi atau penyerapan ke dalam tanah dan mengalami proses filtrasi secara alamiah. Proses proses yang telah dialami air hujan tersebut, di dalam perjalanannya ke bawah tanah, membuat air tanah menjadi lebih baik dan lebih murni dibandingkan air permukaan.

Air merupakan sumber kehidupan yang sangat penting bagi kehidupan manusia. Air yang memiliki rumus kimia H2O, ketersediaannya  di alam ini sangatlah berlimpah, sekitar 70 % permukaan bumi di selimuti dengan air yang jumlahnya sekitar 1,4 ribu juta kilometer kubik. Apabila dituang merata di seluruh permukaan bumi, maka akan terbentuk lapisan dengan kedalaman ratarata 3 kilometer.

Namun, hanya sebagian kecil saja dari jumlah ini yang benar-benar dimanfaatkan, yaitu kira kira hanya 0,04%. Meskipun jumlahnya melimpah namun tidak semua dapat dimanfaatkan langsung dalam pemenuhan kebutuhan hidup sehari-hari. Data menunjukkan bahwa lebih dari 884 juta jiwa manusia belum memiliki akses pada air bersih sehingga ‘terpaksa’ mengkonsumsi air yang kurang sehat (WHO dan UNICEF, 2005).

Pembagian presentase air di Bumi

Seiring perkembangan zaman dan akibat pola hidup manusia yang kurang memperhatikan lingkungan. Kini, bumi semakin rapuh dan dibayang-bayangi berbagai ancaman terhadap lingkungan hidup. Diantaranya krisis air bersih. Ditaksir, sebanyak dua pertiga penduduk dunia akan kekurangan air pada tahun 2050. Tanpa akses air minum yang bersih, Food Agriculture Organization (FAO) atau

Organisasi Pangan dan Pertanian Dunia melaporkan 3800 anak meninggal setiap hari. Bahkan, menurut water.org setiap 21 detik seorang anak meninggal oleh penyakit karena mengkonsumsi air kotor, dehidrasi atau kekurangan cairan tubuh. World Health Organization (WHO) juga melansir jika dalam sehari 2 miliar manusia di 40 negara terkena dampak kekurangan air bersih.

Indonesia sebagai negara kepulauan, memiliki pulau berpenghuni yang masih kekurangan air bersih terutama pada musim kemarau. Berdasarkan data Kementerian Kelautan dan Pariwisata, Indonesia terdiri dari 17.504 pulau, dimana pulau yang berpenghuni jumlahnya 2.342 pulau (13%) dan pulau yang tidak berpenghuni sebanyak 15.337 pulau (87%).

Pada awal tahun 2019 Menteri Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat menyampaikan bahwa cakupan air bersih di Indonesia hanya sebesar 72%. Masalah utama untuk peningkatan akses layanan air bersih adalah pada pulau-pulau kecil terluar di Indonesia karena akses layanan yang sulit dicapai dan seperti yang diketahui air yang dapat dikomsumsi langsung adalah air tawar yang memenuhi standar kualitas yang telah ditentukan (PMK R.I No: 492/MENKES/PER/IV/2010).

Pulau Sebatik adalah salah satu pulau yang ditetapkan sebagai 1 dari 111 pulau-pulau kecil terluar

Sebagai salah satu negara yang memiliki garis pantai terpanjang di dunia, seharusnya tidak ada penduduk yang kesulitan air bersih. Sistem pemurnian air menjadi kunci dari masalah ini, pada pulau-pulau yang tidak memiliki sumber air tanah yang memadai dapat memanfaatkan laut sebagai sumber air baku yang jumlahnya sangat melimpah. Jika bahan baku air adalah air laut maka diperlukan suatu metode untuk memisahkan garam dan airnya sehingga diperoleh air murni.

Sistem Pengolahan Air Laut Menjadi Air Tawar (Water Treatment)

Sistem atau tata kelola sumber daya air di Indonesia telah diatur dalam Undang-Undang tentang Sumber Daya Air No. 7 tahun 2004. Namun demikian, undang-undang tersebut hanya bersifat umum dan tidak menjelaskan secara detail tentang bagaimana sistem pengolahan air yang baik.

Sistem atau metode pengolahan air khususnya untuk air minum sudah berlangsung sejak manusia mulai mengenal api. Metode yang paling umum dijumpai adalah dengan memasak (mendidihkan) air. Metode ini biasanya menggunakan air baku yang baik (jernih) sehingga proses pemanasan hanya untuk memastikan agar bakteri yang terkandung dalam air dapat mati. Untuk sumber air yang keruh (berwarna), berbau atau berasa tentu metode pemanasan sudah tidak cocok lagi, sehingga diperlukan metode yang lain, misalnya dengan proses penyaringan.

Data dan laporan hasil riset menunjukkan bahwa sistem pengolahan air yang paling baik dalam pengolahan air adalah sistem evaporation dan desalination (Brikké dan Bredero, 2003)

Desalinasi 

Desalinasi atau desalinization adalah proses yang menghilangkan kadar garam berlebih dalam air untuk mendapatkan air yang dapat dikonsumsi binatang, tanaman dan manusia. Seringkali proses ini juga menghasilkan garam dapur sebagai hasil sampingan. Berbagai negara juga telah menerapkan teknologi desalinasi ini, seperti:

1. Amerika Serikat (el Paso, Texas; memproduksi 104 ribu meter kubik air/hari) 
2. Uni Emirat Arab (mempunyai 3 lokasi, salah satunya Fujairah F2 yang memproduksi 492 juta liter/hari)
3. Inggris, Israel, Trinidad, Cyprus dan beberapa negara lainnya. 

Sejarah teknologi desalinasi dimulai di awal abad ke 19, yang dimulai dengan teknologi submerge tube. Dalam kurun waktu 40 tahun perkembangannya tidak begitu menonjol. Teknologi desalinasi ini justru cepat berkembang ketika perang dunia kedua meletus di awal tahun 1940. Ketika itu dibutuhkan pasokan air minum bagi prajurit yang berada di daerah terpencil dan kesulitan untuk mendapatkan air minum.

Pada akhir tahun 1960, instalasi desalinasi jenis themal sudah dapat menghasilkan air bersih sebanyak 8000m3/hari atau 2 mgd. (1m3  = 4000 mgd USA). Di awal tahun 1970, teknologi membran seperti electro dyalisis dan reverse osmosis mulai berkembang dan menarik perhatian, serta dapat bersaing dengan teknologi sebelumnya. Hal ini disebabkan kemampuan dan keleluasaannya dalam beroperasi untuk memenuhl kebutuhan air minum di daerah perkotaan, industri dan pariwisata.

Piramid Desalinator (Water Pyramid)

Mengingat krisis kekurangan seorang Insinyur Belanda Martin Nitzche yang mendirikan Water System AquaAero mengembangkan suatu sistem baru yang pada awal tahun 2000 diluncurkan yaitu Water Pyramid atau Piramida Air.

Water pyramid karya Martin Nitzche

Piramida Air ini berbentuk kerucut dengan ketinggian 8 meter dan diameter 30 meter. Dibangun dengan menggunakan terpal plastik dan menggunakan kipas dan solar sistem  dalam proses distilasi surya/matahari yang bisa memanaskan air hingga 167º F atau 75º C. Dalam ruang kedap udara, sumber air yang sebelumnya tercemar bisa menguap dan kondensasi secara bersamaan. Dengan menggunakan Piramida ini, air dimurnikan seperti air minum yang diproduksi. Karena dalam proses penguapan, kotoran seperti garam dan organisme mikrobiologi akan hilang.

Model rancangan water pyramid

Cara kerja Piramida Air sangat sederhana. Piramida Air tidak lebih dari semacam 'ruangan tiup' - tapi berbentuk piramida dan dibuat dari bahan plastik transparan. Cara kerjanya seperti berikut:

1. Sinar matahari tembus lewat plastik dan menaikkan suhu udara di dalam piramida hingga sekitar 70 º C. 
2. Di dasar piramida terletak kolam tidak dalam, berisi air asin. Air itu menguap akibat suhu panas di dalam tenda. Tetesan air kondensasi mengembun di dinding tenda. Tetesan air itu adalah air destilasi.

Konsep Piramida Air ini sudah ada lebih dari 5000 tahun lalu ketika Piramida Agung dibangun dan memiliki ruang penyimpanan air. Baru di tahun 1700-an, pompa ram hidrolik digunakan walaupun masih sangat sederhana. Namun, baik di Piramida Agung Giza atau Water Pyramid sama-sama memanfaatkan energi matahari yang melimpah ruah.

Penerapan Piramid Desalinator (Water Pyramid) di Indonesia 

Penerapan water pyramid di Indonesia masih dilakukan secara individual/rumahan belum dikoordinatori oleh pemerintah. Bentuknya pun sederhana dan tidak seoptimal yang dikembangkan di sebuah desa di Jaipur, India misalnya.

Di Jaipur, India, Piramida Air mereka sebut dengan Mountain of Hope  

Water pyramid sederhana bisa kita buat dengan modal yang sangat murah. Cukup dengan menggunakan plastik bening dan bak atau ember. Caranya, bentangkan plastik di atas air laut hingga berbentuk kerucut. Di bawah plastik yang pada bagian atasnya terdapat batu taruh bak atau ember. Maka air laut akan menguap, mengembun di plastik, kemudian akan menetes di bak ember tadi. Sehingga air ini sudah tidak asin lagi dan siap untuk dikonsumsi.

Karya besar terobosan Insinyur Belanda Martin Nitzche ini telah meraih penghargaan oleh World Bank Development Marketplace Award di tahun 2006 dan diharapkan penerapan teknologi dengan skala besar akan dikembangkan di kawasan Indonesia Timur dan pulau-pulau kecil terluar dengan menggandeng kementerian atau lembaga yang berkaitan. Dengan pengembangan itu, maka diharapkan permasalahan air bersih bisa diatasi.

Veronica Kusumawardhani, S.T.,M.Si. & Firman Budi Prihartono S.T., KNOWLEDGE MANAGEMENT Penerapan Teknologi Konstruksi

Daftar Pustaka :
Noya Y.2014. Teknologi Tepat Guna Mengubah Air Laut Menjadi Air Tawar. Makalahpada Seminar Nasional Basic Science VI. Ambon: F-MIPA UNPATTI 
_.https://omnduut.com/2013/05/02/keajaiban-water-pyramid-demi-mengatasi-krisis-airdi-dunia/diakses tanggal 18 Juni 2019
_.https://www.nusapenidamedia.com/kembangkan-teknologi-water-pyramid-mangkumirah-mengubah-air-laut-menjadi-air-tawar/ diakses tanggal 18 juni 2019
_.https://changemakers.org/sites/default/files/waterpyramid%20brochure%20mrt%200 8.pdf diakses tanggal 18 Juni 2019