Kerangka Kerja Analisis Biaya-Manfaat (CAPEX/OPEX dan Pemodelan LCC)
Untuk mengevaluasi kelayakan ekonomi pemulihan air garam terpadu. Kami menggunakan kerangka kerja analisis biaya-manfaat (CBA) yang memperhitungkan biaya modal dan operasional. Serta potensi pendapatan dari produk yang di pulihkan. Kerangka kerja ini di dasarkan pada pemodelan biaya siklus hidup (LCC), yang mempertimbangkan total biaya. Selama masa proyek dan membandingkannya dengan total pendapatan atau penghematan yang di harapkan.
Komponen utama analisis meliputi:
Belanja Modal (CAPEX)
Investasi awal yang di butuhkan untuk menambahkan proses pemulihan mineral/garam ke instalasi desalinasi. Ini mencakup peralatan seperti modul membran tambahan, reaktor kimia, evaporator atau kristalizer. Fasilitas penanganan dan penyimpanan air garam, serta biaya integrasi untuk peremajaan infrastruktur yang ada. Misalnya, penambahan unit pemrosesan air garam mungkin memerlukan pompa, tangki, dan material tahan korosi yang signifikan. Yang dapat mencapai puluhan atau ratusan juta dolar dalam fasilitas skala besar.
Estimasi ini di bandingkan dengan CAPEX yang di laporkan untuk pabrik desalinasi dan kimia. Panagopoulos [15] memperkirakan bahwa penerapan sistem tanpa pembuangan cairan pada pabrik RO 100.000 m3/hari. Akan memerlukan investasi modal sebesar investasi pabrik desalinasi dasar itu sendiri. Meskipun desain modular dapat menyebarkan biaya ini tergantung pada mineral mana yang di targetkan. Model yang di adopsi mengamortisasi CAPEX selama umur pabrik (misalnya, 20–30 tahun). Untuk memasukkannya ke dalam biaya unit air dan produk.
Biaya Operasional (OPEX)
Biaya berulang untuk menjalankan proses pemulihan air garam, di tambahkan ke biaya operasi SWRO normal. OPEX mencakup konsumsi energi (seringkali komponen terbesar), bahan kimia dan reagen. Misalnya, antikerak, presipitasi seperti NaOH atau kapur, asam untuk penyesuaian pH, dll. Penggantian membran atau bahan habis pakai lainnya, tenaga kerja, pemeliharaan, dan pembuangan limbah. Untuk setiap residu padat. Perkiraan penggunaan energi untuk setiap langkah proses di kompilasi dari studi literatur. Tahap RO/NF tambahan mungkin mengonsumsi 2–5 kWh/m3 elektrodialisis dapat mengonsumsi 5–15 kWh/m3. Tergantung pada tingkat konsentrasi, kristalisator termal mengonsumsi 50–80 kWh/m3 air garam yang di uapkan, dll . [16].
Biaya kimia di perkirakan berdasarkan tingkat dosis. Misalnya, mengendapkan magnesium dengan kapur membutuhkan 1,4 kg kapur per m3 air garam) dan harga reagen saat ini. Juga di pertimbangkan bahwa beberapa proses menghasilkan produk sampingan yang mengimbangi biaya. Contoh yang bagus adalah pengendapan Mg(OH)2, yang menghilangkan magnesium yang dapat mengurangi kebutuhan antikerak pada peralatan hilir. Semua faktor OPEX ini di jumlahkan untuk menentukan biaya tambahan per meter kubik air yang di proses. Atau per meter kubik air garam yang di olah untuk sistem pemulihan sumber daya.
Pendapatan dan Kredit
Sisi manfaat ekonomi dari buku besar berasal dari penjualan mineral dan garam yang di pulihkan. Untuk setiap produk target, data harga pasar dari tahun-tahun terakhir di gunakan untuk memperkirakan pendapatan. Harga komoditas utama di kumpulkan dari sumber industri dan pemerintah. Misalnya, garam industri curah seharga USD 30–60 per ton. Magnesium hidroksida atau oksida sekitar USD 300/ton. Bromin USD 3–5 per kg (yaitu, USD 3000–5000/ton). Kalium (KCl) sekitar USD 250–300/ton. Litium karbonat sangat fluktuatif dari USD 14.000/ton pada tahun 2020 hingga lebih dari USD 40.000/ton pada tahun 2022, dll. Angka-angka ini di periksa silang dengan laporan komoditas mineral dan data perdagangan terkini. Misalnya, Survei Geologi AS melaporkan harga rata-rata litium karbonat pada tahun 2022 mencapai puluhan ribu dolar per ton. Yang mencerminkan ledakan litium [17]. Tercatat bahwa beberapa pasar bersifat khusus untuk suatu kawasan. Misalnya, harga bromin bervariasi berdasarkan kawasan dan kontrak, sehingga suatu kisaran di adopsi.
Pendapatan dari setiap produk di hitung sebagai (tingkat pemulihan) × (konsentrasi dalam air garam) × (aliran air garam) × (harga per unit). Jika produk yang di pulihkan tidak memenuhi spesifikasi kemurnian atau memerlukan pemurnian tambahan. Faktor diskonto atau biaya pemrosesan tambahan yang sesuai akan di masukkan. Dalam analisis biaya-manfaat (CBA), pendapatan dari bahan yang di pulihkan di perlakukan sebagai kredit keuangan yang mengimbangi total Pengeluaran desalinasi. Ketika kredit ini melebihi biaya operasional (OPEX) sistem pemulihan. Proses tersebut di anggap menguntungkan secara ekonomi; jika tidak, proses tersebut merupakan biaya operasional bersih.
Metrik Nilai Sekarang Bersih dan Profitabilitas
Dengan menggunakan elemen-elemen di atas, kami menghitung metrik. Seperti nilai sekarang bersih
(NPV), tingkat pengembalian internal (IRR), periode pengembalian modal, dan biaya air rata-rata (LCOW). Dengan dan tanpa komponen penambangan air garam. Arus kas masa depan di diskontokan menggunakan tingkat diskonto yang di pilih, seperti 6–8%, dan mencakup nilai sisa. Atau biaya dekomisioning di akhir masa pakai. Analisis biaya siklus hidup (LCC) memberikan pandangan holistik tentang ekonomi. Ojo dkk. [18] menerapkan analisis LCC untuk mengevaluasi ekonomi desalinasi SWRO dan menyoroti. Bahwa setiap proses tambahan harus di pertimbangkan selama masa pakai proyek secara penuh. Untuk melihat dampak biaya yang sebenarnya.
Dengan pendekatan tersebut, CAPEX dan OPEX pemulihan air garam di integrasikan ke dalam arus kas proyek desalinasi secara keseluruhan. Hal ini memungkinkan perhitungan perubahan total biaya air (USD/m3 ) ketika penambangan air garam di implementasikan. Rasio biaya-manfaat juga di periksa. Yaitu, total pendapatan di bagi dengan total biaya untuk sistem pemulihan air garam sebagai indikator langsung. Rasio di atas 1,0 berarti pemulihan tersebut dapat membiayai dirinya sendiri, sementara di bawah 1,0 berarti beroperasi dengan biaya bersih.
Kerangka kerja ini di susun untuk mengevaluasi. Apakah nilai ekonomi yang di peroleh dari pemulihan mineral dan garam dari air garam SWRO. Melebihi biaya tambahan pemulihan yang terkait. Kerangka kerja ini selanjutnya mengukur sejauh mana pemulihan tersebut. Mengurangi biaya bersih produksi air atau berkontribusi terhadap profitabilitas sistem secara keseluruhan. Dengan pemodelan berbasis per m³ air dan per tahun, skenario dapat di bandingkan secara langsung. Dan analisis sensitivitas juga dapat di lakukan untuk mengidentifikasi faktor-faktor yang paling berpengaruh. Jenis pemodelan teknoekonomi ini selaras dengan metode yang di gunakan dalam penilaian ZLD. Dan sistem pemulihan sumber daya terkini, memastikan bahwa pendekatan kami konsisten dengan praktik terbaik dalam literatur.
Biaya dan Pendapatan dalam Model
Berdasarkan kerangka kerja CAPEX/OPEX yang di jelaskan sebelumnya, biaya di tetapkan untuk setiap bagian dari proses terpadu. Desalinasi SWRO di asumsikan memiliki biaya air dasar sekitar USD 0,5–0,8 per m3. Yang konsisten dengan pabrik modern besar [19]. Sistem pemulihan air garam menambahkan biaya operasi ekstra. Perkiraan dasar adalah sekitar USD 1,0 per m3 air umpan yang di olah. Yang mencakup reagen, energi, dan pemeliharaan tambahan untuk proses pemulihan. Yang sejalan dengan perkiraan dari studi sebelumnya untuk pemulihan mineral multi-langkah pada air garam laut. Oleh karena itu, total OPEX dengan penambangan air garam menjadi sekitar USD 1,5–1,8 per m3.
.
Di sisi pendapatan, dengan menjumlahkan produk di perkirakan bahwa pendapatan kotor akan menjadi USD 1,5–2,0 per m3 air. Yang di olah dengan asumsi harga kisaran menengah. Dalam studi kasus ini, untuk setiap meter kubik air yang di proses, pabrik dapat memperoleh sekitar USD 0,7 dari NaCl. USD 0,5 dari Mg(OH)2, USD 0,1 dari garam K , USD 0,3 dari Br2, dan beberapa sen dari Li dan elemen jejak lainnya. Secara total, sekitar USD 1,5 pendapatan per m3 air di proyeksikan dalam kasus dasar. Terhadap sekitar USD 1,0 biaya tambahan per m3 . Ini menyiratkan produk yang di pulihkan dapat mengimbangi sekitar USD 0,5 per m3 dari total biaya air. Jika biaya desalinasi dasar adalah USD 0,8, itu bisa turun menjadi USD 0,3 bersih per m3 setelah kredit. Pengurangan 62,5% dalam biaya air. Model menghitung periode pengembalian sekitar 6-8 tahun untuk investasi tambahan.
Secara spesifik, dengan CAPEX sekitar USD 150 juta untuk sistem pemulihan, pendapatan bersih tahunan sekitar USD 20–30 juta. Akan menghasilkan pengembalian modal dalam waktu kurang dari satu dekade. Nilai-nilai ini berada dalam kisaran yang serupa dengan yang di laporkan oleh [4]. Untuk penambangan air garam hipotetis di pabrik desalinasi Spanyol. Yang menemukan bahwa dengan asumsi optimis, pendapatan produk bisa mencapai 1,5–2,8 kali lipat biaya tambahan.
.
Penting untuk di catat bahwa estimasi ini sangat sensitif terhadap asumsi yang di buat. Sejumlah skenario di eksplorasi. Misalnya, jika harga komoditas berada di ujung bawah rentang historis atau jika efisiensi pemulihan lebih rendah. Pendapatan mungkin hanya USD 0,8– 1,0 per m3 Dalam kasus di mana pendapatan adalah USD 0,8. Dan OPEX tambahan adalah USD 1,0, biaya bersih per m3 dapat meningkat sedikit, tidak menghasilkan manfaat ekonomi. Di sisi lain, di pasar yang sedang booming. Misalnya, harga litium melonjak atau kekurangan bromin yang mendorong kenaikan harga. Dan dengan kinerja pemulihan yang tinggi, pendapatan dapat jauh melebihi USD 2/m3, sangat meningkatkan profitabilitas [20].
Simulasi kasus dasar menunjukkan bahwa, dalam kondisi normal, valorisasi air garam terintegrasi. Dapat membuat air pabrik SWRO 30–60% lebih murah per unit atau setara. Menyediakan aliran pendapatan baru sekitar beberapa ratus juta USD per tahun untuk pabrik besar. Ini sejalan dengan gagasan bahwa desalinasi dapat beralih dari hanya produksi air menjadi operasi air. Dan mineral ganda yang berpotensi membayar sendiri. Pada bagian Hasil di bawah, kami menyelidiki lebih dalam. Hasil ini dan juga membandingkannya dengan biaya produksi konvensional dari mineral yang sama.
Di luar aspek ekonomi, simulasi melacak aliran material dan penggunaan energi untuk dimasukkan ke dalam analisis lingkungan. Di nyatakan bahwa pemulihan hampir semua garam menggerakkan pabrik menuju pembuangan cairan nol. Dengan hanya sedikit aliran purge atau bittern pekat yang tersisa. Konsumsi energi untuk seluruh sistem terintegrasi dalam kasus dasar mencapai sekitar 5 kWh/m3. Untuk SWRO + 10 kWh/m3 untuk pemrosesan air garam (kebanyakan untuk tahap termal dan ED). Dengan total 15 kWh/m3 yang lebih tinggi daripada RO mandiri tetapi masih dalam kisaran jika listrik murah tersedia. Hal ini karena biaya energi merupakan penentu utama dalam kelayakan ekonomi, seperti yang akan kita bahas nanti.
.
Terakhir, skenario penambangan air garam di bandingkan dengan penambangan terestrial atau produksi kimia untuk setiap komoditas. Misalnya, kami menghitung bagaimana biaya per ton setiap produk yang di pulihkan dari air garam. Di bandingkan dengan biaya produksi tipikal atau harga pasar jika bersumber secara konvensional. Analisis komparatif ini, yang di rangkum di bagian selanjutnya, membantu mengidentifikasi mineral mana yang paling ekonomis. Untuk di peroleh dari air garam dan mana yang lebih cocok untuk sumber tradisional dalam kondisi saat ini.
Analisis Kelayakan Pasar (Volatilitas Harga, Ukuran Pasar, Nilai Strategis)
Dalam mengevaluasi kelayakan pasar untuk memulihkan mineral dari air garam SWRO. Beberapa faktor pasar mesti di pertimbangkan: tingkat dan volatilitas harga komoditas. Ukuran pasar relatif terhadap potensi pasokan yang berasal dari air garam, dan kepentingan strategis bahan yang di maksud.
Volatilitas Harga Komoditas
Banyak mineral yang di targetkan dalam air garam merupakan komoditas yang rentan. Terhadap fluktuasi harga yang bersifat siklus dan terkadang ekstrem. Volatilitas ini berdampak langsung pada proyeksi pendapatan dan risiko investasi. Contoh utamanya adalah litium. Harga litium telah mengalami fluktuasi dramatis dalam beberapa tahun terakhir karena melonjaknya permintaan baterai litium-ion. Litium karbonat, yang di jual dengan harga sekitar USD 10.000–15.000 per ton pada akhir tahun 2010-an. Melonjak hingga lebih dari USD 60.000/ton pada tahun 2022. Kemudian turun kembali mendekati USD 20.000/ton pada pertengahan tahun 2023 seiring dengan adanya pasokan baru [17,21]. Merancang proyek pemulihan air garam berbasis litium saat harga sedang tinggi dapat menimbulkan kekecewaan jika harga anjlok selama operasi.
Analisis kami menggunakan skenario harga kisaran menengah yang konservatif untuk memitigasi risiko ini. Dan kami melakukan analisis sensitivitas harga (lihat hasil). (di Bagian 3) untuk melihat seberapa besar penurunan harga litium atau bromin mengikis profitabilitas. Setiap proyek yang layak akan mengamankan perjanjian offtake untuk mengelola volatilitas dan mengurangi paparan terhadap fluktuasi pasar. Pendekatan ini umum dalam proyek pertambangan/mineral untuk memastikan kelayakan bank. Analisis pasar memperhitungkan hal ini dengan mempertimbangkan harga rata-rata jangka panjang. Dan mencatat produk mana yang memiliki pasar berjangka atau kontrak.
Analisis Biaya Siklus Hidup dan Total Biaya Air
Kami memasukkan biaya modal dan operasi tambahan dari pemulihan air garam ke dalam ekonomi pabrik desalinasi. Dengan menggunakan asumsi umur proyek 30 tahun dan tingkat diskonto. Kami menghitung CAPEX tahunan dan menjumlahkannya dengan OPEX tahunan. Untuk menghitung total biaya air (TWC) dalam USD/m3 air produk, dengan dan tanpa pemulihan mineral. Biaya desalinasi dasar (tanpa pemulihan) di ambil dari studi yang di publikasikan untuk pabrik SWRO besar. Biaya investasi sekitar USD 900–1200 per m3/hari kapasitas dan biaya air dasar berkisar USD 0,5–1,2 per m3.
Kami kemudian menambahkan biaya sistem penambangan air garam. Misalnya, jika pemrosesan air garam menambahkan perkiraan USD 1,0 per m3 dalam biaya operasi [9,15]. Dan membutuhkan investasi modal yang serupa dengan menambahkan pabrik kimia, kami memasukkannya ke dalam model. Terhadap biaya-biaya ini, kami mengkreditkan pendapatan dari penjualan produk yang di pulihkan. Yang secara efektif memperlakukan mineral sebagai biaya negatif (atau pendapatan produk sampingan). Hal ini memungkinkan perhitungan TWC bersih untuk air yang di produksi saat penambangan air garam.
Perbandingan dengan Penambangan Terestrial
Untuk setiap material, kami membandingkan biaya per ton yang di peroleh dari air garam (tersirat dalam analisis di atas). Dengan biaya produksi satu ton melalui metode konvensional. Kami memanfaatkan data seperti konsumsi energi dan reagen. Untuk penambangan dan pemurnian. Misalnya, penambangan bijih, melakukan konversi kimia), estimasi biaya produksi yang ada, dan biaya lingkungan atau regulasi. Perbandingan ini di sajikan secara kualitatif dalam hal. Apakah pemulihan air garam kemungkinan lebih murah, kompetitif, atau lebih mahal daripada kondisi saat ini. Dengan mempertimbangkan teknologi terkini.
Studi Kasus dan Analisis Sensitivitas
Kami menggabungkan data studi kasus riil, seperti hasil proyek SEA4VALUE yang mencapai >90%. Pemulihan Mg, B, Li dalam uji skala lab [22] dan pilot Acciona MINERALS. Yang memproyeksikan pemulihan >90% Li, Rb, B dan 65–80% Mg, Ca, K dalam pabrik 200.000 m3/hari [23]. Ini menyediakan poin validasi untuk efisiensi pemulihan yang kami asumsikan. Selain itu , kami melakukan analisis sensitivitas pada parameter utama. Harga komoditas untuk melihat bagaimana penurunan atau lonjakan harga memengaruhi kelangsungannya. Biaya energi untuk skenario dengan energi terbarukan yang murah di bandingkan dengan biaya energi yang tinggi. Dan skala untuk melihat bagaimana ekonomi pabrik yang lebih kecil di bandingkan . Analisis ini menggunakan model empiris dari literatur. Misalnya, skala ekonomi yang di amati menunjukkan bahwa pabrik yang lebih besar memiliki biaya unit 5–8x lebih rendah. Untuk pemulihan daripada yang kecil [4].
Hasil
Bagian ini menyajikan temuan kuantitatif yang di peroleh dari penilaian tekno-ekonomi. Simulasi numerik, dan pemodelan biaya pemulihan logam dan garam dari air garam SWRO. Variabel-variabel kunci seperti hasil produk, konsumsi energi, CAPEX, OPEX, dan biaya pemulihan unit di analisis dalam berbagai skenario. Metrik biaya-manfaat komparatif di kembangkan untuk ekstraksi berbasis air garam dan metode produksi konvensional.
Komposisi Air Garam dan Produk yang Dapat Di pulihkan
Komponen utama air garam SWRO dan jalur pemulihan potensialnya di rangkum dalam Tabel 1. Tabel ini menyoroti perkiraan konsentrasi masing-masing ion dalam air garam laut. Pada umumnya (salinitas 70 g/L) dan contoh produk yang dapat di peroleh:
Seperti yang di tunjukkan pada Tabel 1, natrium klorida (NaCl) merupakan garam dominan dalam air garam. Akibatnya , setiap strategi pemulihan sumber daya yang ekstensif akan di pusatkan pada ekstraksi NaCl terlebih dahulu [7]. Menghilangkan sebagian besar NaCl (misalnya, melalui kristalisasi) tidak hanya menghasilkan produk garam yang berharga. Tetapi juga menghasilkan bittern, air garam sisa yang di perkaya dengan komponen lain yang kurang melimpah. Pemrosesan berurutan menguntungkan; setelah NaCl, membentuk 85% garam. Berdasarkan massa, di kristalkan, volume larutan yang tersisa jauh lebih kecil, dan konsentrasi Mg2+, K+ , Brÿ, dll. Menjadi jauh lebih tinggi relatif terhadap volume yang di hasilkan [7].
Penghapusan konstituen utama seperti natrium dan magnesium memfasilitasi pemulihan elemen minor berikutnya. Dengan mengurangi volume dan menyederhanakan interaksi kimia, sehingga meningkatkan efisiensi proses. Urutan proses yang representatif dapat mencakup konsentrasi air garam awal (jika di perlukan). Pemulihan natrium klorida melalui penguapan matahari atau kristalisasi mekanis. Ekstraksi magnesium dari bittern yang di hasilkan melalui presipitasi alkali sebagai Mg(OH)2 atau konversi menjadi MgCl2. Di ikuti oleh penghapusan kalsium sebagai CaCO3 atau CaSO4. Pengurangan aktivitas Mg2+ biasanya meningkatkan kristalisasi senyawa berbasis kalsium, termasuk fase yang mengandung gipsum dan stronsium [8,24].
.
Pemulihan garam kalium, seperti KCl atau K2SO4, di capai dari larutan bittern yang lebih pekat. Kekuatan ionik yang lebih tinggi dan kelarutan yang lebih rendah memungkinkan presipitasi senyawa-senyawa ini selama tahap penguapan berikutnya [4,23]. Bromin di pulihkan dengan mengoksidasi ion bromida (Brÿ) menjadi bromin elemental (Brÿ). Biasanya melalui oksidasi kimia menggunakan gas klorin atau metode anoda elektrokimia, di ikuti dengan pengupasan fase uap. Konstituen renik seperti boron dan litium selanjutnya dapat di ekstraksi dari konsentrat yang tersisa. Bergantung pada kelayakan teknis dan justifikasi ekonomi, menggunakan metode seperti resin adsorpsi selektif boron. Atau teknik adsorpsi dan kristalisasi spesifik litium [7,25].
Sejalan dengan perancangan proses pemulihan, persyaratan kemurnian dan bentuk pasar setiap produk juga harus di pertimbangkan. Beberapa garam hasil pemulihan dapat di jual dalam bentuk mentahnya (misalnya, garam pencair es atau gipsum mentah) dengan pemurnian minimal. Sebaliknya, garam lain membutuhkan kemurnian tinggi. Misalnya, >99% MgO untuk aplikasi khusus, atau Li2CO3 untuk baterai, yang membutuhkan pemrosesan yang lebih intensif. Kompromi ini berdampak langsung pada biaya dan kelayakan, sebagaimana akan di bahas nanti.
Simulasi dan Studi Kasus: Pabrik Desalinasi 100.000 m3 /Hari dengan Penambangan Air Garam
Bagian ini merinci simulasi instalasi desalinasi osmosis balik air laut (SWRO) skala besar dengan sistem pemulihan air garam terintegrasi. Studi kasus ini memodelkan fasilitas yang mengolah 100.000 meter kubik air laut per hari. Dengan menggabungkan proses ekstraksi garam dan logam untuk menilai kinerja ekonomi. Simulasi ini mencakup perhitungan neraca massa, estimasi hasil produk, biaya modal dan operasional, serta indikator pengembalian finansial. Model ini berfungsi untuk mendemonstrasikan bagaimana penambangan air garam dapat memengaruhi profil ekonomi instalasi desalinasi skala penuh.
Simulasi Keluaran Ekonomi untuk Pemulihan Air Garam
Indikator kinerja ekonomi simulasi fasilitas desalinasi SWRO berkapasitas tinggi yang terintegrasi. Dengan sistem pemulihan mineral dan garam di sajikan pada Tabel 2. Simulasi ini mengkuantifikasi variabel variabel kunci, termasuk volume air garam harian yang di olah. Pendapatan unit dari produk yang di pulihkan, pengeluaran operasional, biaya air bersih, investasi modal, dan perkiraan periode pengembalian modal. Angka-angka tersebut di dasarkan pada tolok ukur industri, literatur yang di laporkan, dan asumsi konservatif. Untuk efisiensi pemulihan dan harga pasar. Hasil simulasi ini di maksudkan untuk mendukung penilaian kelayakan finansial. Dan memandu pengambilan keputusan untuk pemulihan sumber daya terintegrasi dalam infrastruktur desalinasi.
Tabel 2 menyajikan ikhtisar konsolidasi parameter kuantitatif utama yang di peroleh dari pemodelan ekonomi. Pabrik reverse osmosis air laut (SWRO) yang di lengkapi dengan sistem pemulihan mineral dan garam.
.
Pabrik yang di pertimbangkan di modelkan dengan kapasitas throughput 100.000 meter kubik per hari (m3/hari). Yang mewakili fasilitas SWRO komersial berskala besar. Aliran pendapatan di bagi menjadi tiga kategori produk utama. Natrium klorida (NaCl), magnesium hidroksida [Mg(OH)2], dan bromin (Br2). Dengan pendapatan masing-masing sebesar USD 0,70, USD 0,50, dan USD 0,30 per meter kubik air garam yang di olah. Nilai-nilai ini di peroleh dengan menggunakan efisiensi pemulihan yang realistis. Dan harga pasar saat ini yang bersumber dari data yang terverifikasi tolok ukur industri dan studi ekonomi yang di tinjau sejawat.
Total estimasi pendapatan produk di hitung sebesar USD 1,50 per m3. Saat beroperasi Biaya nasional di bagi menjadi pengeluaran SWRO dasar (USD 0,80/m3 ) dan pengeluaran SWRO tambahan ( USD 0,80/m3). Biaya pengolahan air garam (USD 1,00/m3 ), menghasilkan total pengeluaran operasional (OPEX) sebesar USD 1,80 per m3. Biaya air bersih, di definisikan sebagai perbedaan antara OPEX dan pendapatan kredit, di proyeksikan sebesar USD 0,30 per m3. Menunjukkan pengurangan yang signifikan dari menunjukkan pengurangan yang signifikan dari biaya desalinasi dasar. Dan menunjukkan pengaruh ekonomi yang kuat dari pemulihan sumber daya.
Investasi modal sebesar USD 150 juta di asumsikan untuk desalinasi gabungan dan sistem pemulihan. Berdasarkan dinamika pendapatan-biaya yang di proyeksikan, perkiraan Periode pengembalian modal di hitung sekitar 6,9 tahun. Durasi ini termasuk dalam ambang batas yang dapat di terima untuk investasi infrastruktur dalam pengolahan air. Dan ekstraktif industri, menyoroti potensi kelayakan finansial proyek di pasar moderat dan asumsi teknologi.
Nilai-nilai yang di sajikan dalam Tabel 2 membentuk dasar empiris untuk analisis teknoekonomi yang lebih luas. Yang di bahas di bawah ini dan dalam bagian pembahasan studi ini. Nilai-nilai tersebut juga mendukung rekomendasi strategis mengenai alokasi modal, desain proses, dan kebijakan insentif. Untuk mengintegrasikan pemulihan mineral ke dalam infrastruktur desalinasi.
Derivasi dan Rincian CAPEX
Total CAPEX yang di laporkan sebesar USD 150 juta di bangun dari SWRO dasar investasi pabrik sebesar USD 100 juta. Untuk fasilitas berkapasitas 100.000 m3 d (intake, pretreatment, high -pressure train, ERD, post-treatment, sipil/MEP). Dan tambahan USD 50 juta untuk Sistem pemulihan mineral terpadu. Sistem ini meliputi:
(i) kristalisasi NaCl ( paket kristalisasi sirkulasi paksa/MVR, penanganan padatan).
(ii) presipitasi Mg(OH)2 (pengendapan kapur) penanganan, reaktor, pengental/filter).
(iii) oksidasi/pelepasan dan pemurnian bromin kereta api.
(iv) konsentrasi membran dan debottlenecking pra-perlakuan tambahan di dorong oleh peningkatan throughput sisi air garam.
(v) utilitas dan integrasi pabrik (perpipaan, listrik, kontrol, tie-in).
Alokasi yang di gunakan dalam model adalah kristalisasi NaCl USD 15 M, Air 2025, 17, 2855 13 d ari 35 sebesar USD 0,70, USD 0,50, dan USD 0,30 per meter kubik air garam yang di olah. Nilai-nilai ini Presipitasi Mg(OH)2 USD 12 M, ekstraksi bromin USD 10 M, konsentrasi membran dan pra-perawatan sebesar USD 8 juta, utilitas dan integrasi sebesar USD 5 juta, sehingga totalnya menjadi USD 50 juta. CAPEX inkremental (Gambar 3). Besaran ini konsisten dengan estimasi berbasis faktor dan kutipan anggaran kelas vendor untuk kereta ZLD/MVR dan jalur presipitasi di skala yang di modelkan; sensitivitas terhadap varians belanja modal ±25–30% di analisis dalam Analisis Sensitivitas.
.
SWRO dasar: USD 100 juta; CAPEX pemulihan mineral inkremental: USD 50 juta yang terurai sebagai kristalisasi NaCl (USD 15 juta), presipitasi Mg(OH)2 (USD 12 juta), ekstraksi bromin (USD 10 juta), konsentrasi dan pra-perlakuan membran (USD 8 juta), utilitas dan integrasi (USD 5 juta). Unit: juta USD.
Pabrik hipotetis ini menghasilkan 100.000 m³ air tawar/hari dengan tingkat pemulihan 45%, menghasilkan sekitar 150.000 m³ air garam/hari (pada salinitas 70 g/L). Dalam satu tahun, ini setara dengan 54,75 juta m³ air garam yang mengandung sekitar 3,8 × 106 ton garam terlarut. Jika kita mengasumsikan pemulihan hampir sempurna dari semua konstituen utama, kuantitas produk tahunan akan berada di kisaran 2 juta ton NaCl; 170.000 ton MgO (atau setara, dari magnesium); 50.000 ton CaCO3; 40.000 ton KCl; 10.000 ton bromin (Br2); dan 300 ton litium karbonat (dengan asumsi 5 mg/L Li dalam air garam setelah tahap konsentrasi).
Angka-angka ini dikompilasi dalam Gambar 4 dan menjadi dasar untuk estimasi pendapatan kotor.
NaCl (garam) mendominasi berdasarkan massa (2 juta ton/tahun), tetapi harganya yang rendah menghasilkan nilai yang moderat, yaitu USD 100–300 juta. Produk bernilai tinggi seperti bromin berkontribusi signifikan meskipun volumenya jauh lebih kecil [4]. Pemulihan Mg(OH)2/MgO dapat menambah USD 50. Litium memiliki nilai per ton yang sangat tinggi namun jumlahnya sangat rendah dari air garam laut, hanya menghasilkan beberapa juta USD dalam skenario ini [4].
.
Dari Gambar 4, kita melihat bahwa total potensi pendapatan kotor (menjumlahkan estimasi harga kisaran menengah) adalah sekitar USD 200–400 juta per tahun untuk air garam pabrik ini. Natrium klorida, berdasarkan massanya, dapat berkontribusi sekitar USD 100–300 juta (kisaran yang luas ini mencerminkan perbandingan harga garam curah dan garam rafinasi). Bromin, dengan harga USD 5.000/ton, menghasilkan sekitar USD 50 juta. Senyawa magnesium sebagai MgO bermutu tinggi, dengan harga USD 300/ton, menghasilkan tambahan USD 50 juta. Kalium sebagai pupuk KCl dengan harga USD 250/ton sekitar USD 10 juta. Kalsium karbonat, dengan asumsi dijual sebagai filler bermutu rendah pada USD 20/ton, hanya USD 1–3 juta.
Litium, bahkan pada USD 20.000/ton yang tinggi, menyumbang USD 6 juta karena jumlah yang sedikit [4,26]. Khususnya, kami mengecualikan boron, rubidium, dan strontium dari gambar; sementara mereka ada di air garam, total massa yang dapat dipulihkan sangat kecil (boron 500–600 ton B2O3/tahun, strontium 800–900 ton Sr/tahun, rubidium hanya 10–15 kg/ tahun dalam kasus ini).
Meskipun rubidium memiliki harga yang sangat tinggi per kg (garam Rb kemurnian dapat melebihi USD 25.000/kg di pasar khusus) [27], jumlah yang dapat diabaikan dari air laut berarti hanya akan menambah beberapa ratus ribu dolar paling banyak. Strontium dapat dipulihkan sebagai strontium karbonat yang digunakan dalam keramik dan piroteknik; dengan harga pasar beberapa ratus dolar per ton untuk SrCO3, 800 ton tersebut mungkin menghasilkan sekitar USD 0,5–1 juta. Elemen-elemen “icing on the cake” ini memiliki nilai unit yang tinggi. Ekonomi secara keseluruhan karena kelimpahan yang terbatas [28]. Sebagian besar pendapatan berasal dari Na, Mg, Ca, K, Br, sesuai dengan temuan del Villar et al. [4] yang mengklasifikasikan Na, Mg, Ca, B sebagai komponen harga rendah yang melimpah dan Li, Rb, Sr, Ga sebagai komponen harga tinggi yang langka.