SWRO Analisis Biaya-Manfaat dan Kelayakan Pemulihan Logam dan Garam (Bagian 4)
Boron
Boron dalam desalinasi biasanya di anggap sebagai kontaminan yang harus di hilangkan. Karena pedoman air minum mensyaratkan kadar boron kurang dari 1 mg/L. Permeat SWRO seringkali membutuhkan lintasan sekunder atau adsorben khusus untuk mereduksi boron. Dengan demikian, teknologi penghilangan boron sudah ada. Tetapi konsentrasinya dalam air garam (5–10 mg/LB) sangat rendah untuk menghasilkan produk murni. Boron dapat di pekatkan dengan penguapan (boron tetap berada dalam larutan induk saat garam-garam lain mengkristal). Dan kemudian menggunakan resin penukar ion yang di rancang khusus untuk boron (misalnya, resin N-metilglukamina ).
Boron yang di peroleh kembali dapat berupa asam borat. Namun, pasar global untuk borat di pasok dengan baik oleh tambang-tambang besar di Turki dan California. Dan harga asam borat (USD 700/ton) tidak cukup tinggi. Untuk membenarkan ekstraksi yang rumit dari aliran air yang encer tersebut dalam banyak kasus. Kecuali jika peraturan borat memaksa penghilangan, menangkapnya dan menjualnya sebagai produk sampingan (bahkan dengan kerugian) dapat mengimbangi penanganan limbah. Dalam evaluasi kami, pemulihan boron kemungkinan besar tidak di dorong oleh faktor ekonomi. Hal ini hanya akan di lakukan sebagai bagian dari pemenuhan persyaratan pelepasan/spesifikasi, dengan penjualannya hanya akan menjadi bonus kecil [7,25].
Litium
Litium telah mendapatkan perhatian yang sangat besar karena permintaan baterai. Sumber standarnya adalah air garam kontinental, misalnya, di Atacama Chili, 1000 ppm Li, di mana penguapan matahari menghasilkan litium klorida. Yang di proses menjadi karbonat, dan tambang batu keras (spodumene di Australia). Li air laut (0,17 ppm dalam air laut, 0,3–0,5 ppm dalam air garam SWRO). Memiliki konsentrasi empat kali lipat lebih rendah daripada salar Chili. Kesenjangan yang besar ini membuat pemulihan ekonomi langsung menjadi sangat menantang. Banyak upaya penelitian seperti adsorben seperti saringan ion mangan oksida [7,16,22], interkalasi elektrokimia, ekstraksi pelarut, dll. Telah di eksplorasi untuk menarik litium dari air laut, tetapi belum ada yang kompetitif dari segi biaya dalam skala besar. Pilot SA [23] melaporkan lebih dari 90% pemulihan litium dalam pengujian, tetapi tidak mengungkapkan biayanya.
.
Analisis kasar: jika pabrik kami memiliki 0,3 ppm Li dan kami dapat memekatkannya sepuluh kali lipat. Misalnya, menggunakan NF selektif untuk menghilangkan ion lain, kami mendapatkan 3 ppm. Tetap saja, memproses 50 juta m3/tahun untuk mengumpulkan beberapa ratus ton Li2CO3 adalah upaya yang sangat besar. Studi kasus menunjukkan 300 ton Li2CO3/tahun mungkin dapat di capai. Yang merupakan hal yang sepele di bandingkan dengan permintaan dunia (720.000 ton LCE pada tahun 2024). Biaya per kg litium dari air laut kemungkinan melebihi USD 1000. Jauh di atas harga saat ini, yang setelah lonjakan kembali ke kisaran USD 14–20/kg. Dengan demikian, litium dari air garam laut saat ini tidak layak secara ekonomi.
Ini bisa menjadi layak jika harga litium meroket lagi atau jika di gabungkan dengan kebutuhan kebijakan. Misalnya, negara dengan kapasitas desalinasi yang besar tetapi tidak memiliki sumber litium lokal dapat mensubsidi pengembangan untuk keamanan pasokan. Untuk masa mendatang yang dapat di perkirakan. Upaya ekstraksi litium kemungkinan akan di fokuskan pada sumber dengan konsentrasi lebih tinggi. Seperti air garam panas bumi, air produksi dari ladang minyak, dll., daripada air garam SWRO biasa.
Rubidium dan Cesium
Logam alkali ini hadir dalam jumlah jejak di air laut. Rubidium adalah 0,2 ppb, cesium bahkan lebih rendah. Mereka mahal (Rb2CO3 dapat berharga USD 1000+ per kg) karena langka. Biasanya di peroleh sebagai produk sampingan dari penambangan litium atau kalium. Beberapa peneliti seperti Xing et al. [47,48] telah melihat ekstraksi rubidium dari air garam RO menggunakan pertukaran ion dan ekstraksi pelarut. Ilmu pengetahuannya menarik. Tetapi skalanya sangat kecil (seperti yang di catat, pabrik besar mungkin hanya menghasilkan 10 kg Rb per tahun). Sehingga bukan merupakan aliran pendapatan praktis. Kami menyebutkan mereka terutama untuk kelengkapan: jika sistem ekstraksi sangat selektif. Dan sudah ada untuk Li atau K, mungkin Rb dapat di tangkap secara tidak sengaja. Namun, pemulihan Rb/Cs hanya akan di lakukan jika teknologi masa depan membuatnya. Pada dasarnya bebas biaya untuk di lakukan sebagai bagian dari proses lain [48,49].
Stronsium
Strontium (Sr2+ 8 mg/L dalam air laut) dapat di peroleh dari air garam bersama dengan kalsium. Salah satu kemungkinan jalurnya adalah melalui tahap presipitasi karbonat. Sr akan mengendap bersama CaCO3 sampai batas tertentu, atau kita dapat menambahkan sumber sulfat untuk mengendapkan SrSO4 (celestite). Penggunaan utama stronsium secara historis adalah pada kaca CRT, yang telah runtuh. Penggunaan saat ini adalah keramik, kembang api (pewarna merah sebagai Sr nitrat), dan beberapa bahan kimia pencitraan medis. Produksi dunia strontium sebagai celestite sederhana pada 300k t/tahun bijih celestite [28]. Jika pabrik kami memulihkan 800 ton SrCO3. Yang kira-kira merupakan kandungan Sr tahunan, itu mungkin bernilai sekitar USD 0,8–1,0 juta. Biaya untuk memisahkan Sr dari Ca mungkin tidak di benarkan hanya untuk pendapatan itu. Namun, jika zero-liquid-discharge di kejar, seseorang mungkin sengaja mengendapkan semua tanah alkali (Ca, Sr, Ba) bersama-sama.
Dengan demikian, strontium dapat di isolasi dari padatan campuran dengan pelindian atau cara kimia lainnya. Ini mungkin menjadi fokus karena strontium dari air garam laut secara teknis layak tetapi secara ekonomi kecil. Itu mungkin menemukan penggunaan lokal, misalnya, menyediakan Sr untuk industri keramik di dekatnya. Tetapi bukan pendorong Gambar tersebut menyajikan analisis perbandingan mineral yang di peroleh dari air garam SWRO. Dan yang di peroleh melalui metode penambangan konvensional. Lihat Materi Tambahan untuk tabel perbandingan biaya pemulihan air garam SWRO dengan produksi mineral konvensional.
.
Gambar tersebut menyajikan perbandingan yang jelas antara pemulihan air garam osmosis balik air laut (SWRO). Dan penambangan konvensional atau produksi kimia dalam hal biaya dan permintaan energi di beberapa mineral dan garam utama.
Untuk perbandingan biaya, natrium klorida (NaCl) dan magnesium oksida (MgO) jelas merupakan dua mineral yang paling layak. Diekstraksi dari air garam SWRO. Untuk NaCl, biaya ekstraksi dari air garam di perkirakan sebesar USD 75 per ton. Sedikit lebih rendah daripada USD 84,5 per ton yang terkait dengan penambangan konvensional. Keunggulan biaya ini, meskipun sederhana, dapat menjadi signifikan dalam skala besar. Untuk MgO, biaya ekstraksi air garam mencapai USD 793 per ton. Lebih tinggi daripada USD 455 per ton dari sumber konvensional.
Meskipun biayanya lebih tinggi, pemulihan berbasis air garam mungkin menawarkan keuntungan lingkungan yang membenarkan premi. Terutama di lokasi di mana keberlanjutan merupakan prioritas strategis.
.
Dalam kasus litium karbonat (Li2CO3) dan rubidium (Rb), biaya produksi konvensional sangat tinggi. Masing-masing sekitar USD 4500 per ton dan USD 5,5 juta per ton. Karena proses ekstraksi yang rumit dan membutuhkan banyak sumber daya.
Meskipun angka biaya terperinci untuk pemulihan unsur-unsur ini berbasis air garam terbatas. Penelitian yang muncul menunjukkan bahwa pemulihan selektif dari air garam dapat menjadi menguntungkan secara ekonomi. Terutama jika di integrasikan dengan infrastruktur desalinasi.
Perbandingan energi ini semakin memperkuat kelayakan pemulihan air garam untuk mineral tertentu. Baik pemulihan air garam maupun produksi NaCl konvensional membutuhkan sekitar 160 kWh per ton. Yang menunjukkan tidak ada kompromi energi yang signifikan. Untuk MgO, kebutuhan energi kembali sama, yaitu sekitar 1900 kWh per ton. Konsistensi ini menunjukkan bahwa jalur air garam dapat menyamai efisiensi konvensional. Sekaligus mengurangi dampak lingkungan yang terkait dengan penambangan dan kalsinasi. Untuk senyawa lain seperti kalsium karbonat (CaCO3), teknik presipitasi berbasis air garam menghindari proses intensif karbon. Yang biasanya di perlukan dalam produksi kapur, sehingga menghasilkan profil yang lebih hemat energi.
.
Pertimbangan lingkungan juga membentuk narasinya. Ekstraksi mineral dari air garam umumnya menghasilkan emisi yang lebih rendah, gangguan lahan yang lebih rendah, dan berkurangnya produksi limbah. Di bandingkan dengan penambangan tradisional. Misalnya, dalam kasus boron dan magnesium. Jalur air garam menghindari penggunaan tambang terbuka dan kolam tailing, yang umum dalam metode konvensional. Selain itu, pemanfaatan panas buangan industri atau penguapan matahari dalam pengolahan air garam dapat mengurangi jejak karbon secara signifikan.
Secara keseluruhan, angka-angka tersebut menunjukkan bahwa meskipun tidak semua mineral saat ini kompetitif secara ekonomi. Untuk diekstraksi dari air garam, beberapa mineral, terutama senyawa berbasis NaCl dan Mg. Sudah menunjukkan keunggulan atau paritas biaya dan energi. Di kombinasikan dengan manfaat lingkungan, ekstraksi air garam memiliki potensi yang kuat. Terutama di wilayah-wilayah yang intensif desalinasi atau di mana impor sumber daya mahal. Pengembangan teknologi lebih lanjut dan stabilitas pasar dapat memperluas kemungkinan ini ke unsur-unsur bernilai tinggi. Tetapi kelimpahannya rendah seperti litium dan rubidium.
.
Singkatnya, perbandingan biaya menunjukkan spektrum kelayakan. Pemulihan natrium, magnesium, kalium, dan bromin dari air garam seringkali dapat bersaing dengan produksi tradisional. Terutama jika mempertimbangkan bahwa pemulihan air garam memiliki beberapa biaya tertanam yang sudah di tanggung oleh proses desalinasi. Seperti konsumsi pakan dan konsentrasi awal. Litium, rubidium, dan sesium saat ini tidak kompetitif karena konsentrasinya yang sangat rendah. Meskipun harganya yang tinggi, minat terhadap penelitian ekstraksi lanjutan tetap tinggi. Kalsium dan strontium berada di antara keduanya, karena mudah di ekstraksi tetapi nilainya rendah. Ekstraksi keduanya mungkin di benarkan karena alasan proses, bukan keuntungan.
Ekonomi Regional
Perekonomian regional juga perlu di pertimbangkan. Di wilayah-wilayah yang penambangan mineralnya sulit atau yang semua bahannya di impor, keunggulan komparatif pemulihan air garam meningkat. Misalnya, negara kepulauan tanpa industri pertambangan mungkin menganggap air garam sebagai “sumber bijih” lokal mereka untuk garam dan mineral. Sementara negara dengan deposit mineral yang besar mungkin merasa tidak ekonomis untuk berinvestasi dalam ekstraksi air garam. Selain itu, jika pembuangan air garam di atur secara ketat atau mahal. Maka “penghindaran” pembuangan dapat di hitung sebagai manfaat yang mengimbangi biaya pemulihan.
Penggunaan Energi dan Aspek Lingkungan
Konsumsi energi dari proses pemulihan air garam merupakan faktor penting dalam biaya. Diagram alir penambangan air garam yang terintegrasi sepenuhnya dapat mencakup langkah-langkah yang membutuhkan banyak energi. Seperti penguapan (termal atau mekanis) dan pemisahan elektrokimia. Energi spesifik (kWh per m3 air garam) akan bervariasi tergantung pada seberapa jauh seseorang mendorong ke arah ZLD. Studi telah menunjukkan bahwa mencapai debit cairan nol (semua air menguap, semua garam memadat). Sangat membutuhkan energi yang besar, sekitar 20–60 kWh/m3 untuk kristalisasi termal yang melampaui apa yang dapat di capai RO. Namun, skenario kami tidak memerlukan penguapan semua air. Kami hanya menguapkan cukup untuk mengkristalkan NaCl dan mungkin memekatkan bittern ke volume yang dapat di kelola. Dengan menggunakan panas buangan atau energi matahari, biaya energi yang efektif dapat di kurangi.
Sebaliknya, biaya energi penambangan konvensional atau terestrial berkaitan dengan penggalian, penggilingan, pemrosesan kimia, dan terkadang pemurnian termal. Misalnya, menambang dan memproses satu ton kalium atau garam mungkin menggunakan beberapa puluh kWh (kebanyakan solar dan listrik). Sementara memperoleh satu ton tersebut dari air garam laut mungkin menggunakan urutan yang sama jika di lakukan secara efisien. Misalnya, menggunakan penguapan matahari bebas. Perbandingan setiap unsur bersifat unik; produksi logam magnesium membutuhkan banyak energi baik dari air garam maupun bijih. Produksi bromin dari air garam sebenarnya lebih sedikit energi daripada menambang bromin karena bromin tidak di temukan. Sebagai bijih padat—Anda selalu perlu mengekstraknya dari air garam atau bittern.
.
Pengamatan penting adalah bahwa mengintegrasikan pemulihan air garam dengan instalasi desalinasi membuka peluang sinergi energi. Misalnya, keluaran instalasi desalinasi mencakup air garam bertekanan tinggi. Yang dapat di gunakan dalam perangkat pemulihan energi, dan terkadang panas yang tersedia. Jika instalasi RO di tempatkan bersama pembangkit listrik atau menggunakan air intake hangat. Beberapa proposal inovatif mencakup penggunaan energi terbarukan. Khususnya untuk menggerakkan kristalisator selama jam puncak matahari atau menggabungkan konsentrator air garam termal dengan kolam surya. Penggunaan energi terbarukan dapat mengurangi OPEX dan meningkatkan profil keberlanjutan operasi [41,50,51].
Dari perspektif siklus hidup lingkungan, pemulihan mineral dari air garam dapat menggantikan produksi setara dari tambang. Sehingga menghindari dampak lingkungan dari penambangan seperti gangguan habitat, limbah padat, polusi air tanah, dll. Di sisi lain, fasilitas pemrosesan air garam itu sendiri seperti pabrik kimia. Yang memiliki pertimbangan lingkungannya sendiri seperti penanganan bahan kimia, potensi emisi seperti gas klorin, dll. Kita harus memastikan bahwa semua bahan kimia yang di gunakan. Misalnya, kapur, soda abu, asam, di kelola sehingga hasil lingkungan bersihnya positif.
.
Di dukung oleh energi terbarukan, penambangan air garam bisa sangat “hijau” dalam menggantikan bahan tambang. Jika di dukung oleh bahan bakar fosil. Jejak karbon dari produk yang di pulihkan harus di timbang terhadap jejak produksi tradisional. Kemungkinan besar untuk banyak garam. Jejak karbon per ton akan sebanding atau lebih rendah untuk produksi yang bersumber dari air garam. Karena bahan bakunya sudah dalam larutan (tidak peledakan atau pemrosesan bijih suhu tinggi di perlukan). Penilaian siklus hidup lengkap (LCA) telah di lakukan sebelumnya, yang sejalan dengan literatur. Yang menganjurkan konsentrat air garam sebagai sumber yang berpotensi lebih berkelanjutan untuk mineral tertentu.
Analisis Biaya Siklus Hidup dan Dampak Total Biaya Air
Integrasi pemulihan mineral ke dalam instalasi desalinasi mengubah profil biaya modal dan operasional. Kami menyajikan perbandingan ekonomi yang di sederhanakan pada Tabel, yang membandingkan instalasi SWRO dasar dengan instalasi. Dengan pemulihan air garam tambahan, berdasarkan data studi kasus dan asumsi literatur:
Tambahan belanja modal (CAPEX) sebesar USD 50 juta untuk pemulihan dalam proyek hipotetis ini. Mencakup kristalisasi, tangki reaksi, pompa tambahan, filter, dan integrasi. CAPEX aktual dapat sangat bervariasi tergantung desain, misalnya, penggunaan infrastruktur yang ada di bandingkan dengan konstruksi baru.
.
Pada Gambar, skenario “SWRO + Pemulihan Mineral” menunjukkan penurunan biaya air bersih yang signifikan. Menjadi USD 0,30/m³ dari basis USD 0,80/m³ . Hal ini sejalan dengan gagasan bahwa pendapatan dari mineral yang di ekstraksi tidak hanya dapat membiayai proses pemulihan. Tetapi bahkan mensubsidi sistem produksi air. Asumsi di balik angka-angka ini optimistis, dengan tingkat pemulihan yang tinggi. Produk yang di jual dengan harga yang baik, dan proses yang Jika asumsi yang lebih konservatif di gunakan. Misalnya, pendapatan produk sebesar USD 0,8/m3 dan biaya tambahan sebesar USD 1,0/m3. Maka biaya air bersih akan menjadi sekitar USD 1,0/m3, yang pada dasarnya tidak berubah dari nilai dasar. Dengan demikian, hasilnya dapat berkisar dari manfaat ekonomi yang signifikan hingga hampir impas, tergantung pada kondisinya.
Penting bagi para pengambil keputusan untuk melakukan analisis arus kas yang terperinci untuk setiap usulan proyek pemulihan air garam. Faktor-faktor seperti umur proyek, suku bunga, dan depresiasi peralatan akan memengaruhi kelayakan. Misalnya, peralatan pemulihan air garam mungkin memiliki masa pakai yang lebih pendek atau biaya perawatan yang lebih tinggi. Daripada membran RO, yang perlu di perhitungkan. Perspektif siklus hidup kami menunjukkan bahwa ketika pendapatan mineral kuat. Hal tersebut dapat berkontribusi signifikan terhadap pendapatan pabrik desalinasi. Yang berpotensi meningkatkan Tingkat Pengembalian Internal (IRR) dari keseluruhan proyek. Sebaliknya, jika pasar untuk produk yang di pulihkan tidak pasti, proyek tersebut dapat mengalami kerugian finansial. Strategi manajemen risiko untuk hal ini di bahas di bagian selanjutnya.
Diskusi
Kelayakan Ekonomi dan Pertimbangan Pasar Hasil
Atas menunjukkan bahwa pemulihan garam dan logam dari air garam SWRO dapat layak secara ekonomi dalam kondisi yang menguntungkan. Hasil ini menunjukkan adanya tangga kelayakan. Yaitu pemulihan NaCl, Mg(OH)2 (atau MgO), dan Br2 adalah yang paling menjanjikan karena seringkali dapat di capai. Dengan biaya yang setara atau lebih baik di bandingkan dengan produksi tradisional. Garam K dan boron bersifat intermediet, berpotensi layak jika kondisinya sesuai, tetapi bukan kontributor utama.
Li dan jejak lainnya saat ini tidak layak secara ekonomi. Meskipun dapat di upayakan karena alasan strategis atau potensi keuntungan di masa mendatang. Hal ini sesuai dengan temuan tinjauan kritis terbaru, yang menekankan fokus pada pemulihan multi-mineral. Dari konstituen utama terlebih dahulu [20,52] untuk alasan ekonomi. Dan untuk secara substansial mengurangi volume air garam dan dampaknya terhadap lingkungan. Temuan kuncinya adalah konsep produk “tanpa penyesalan” versus produk spekulatif.
.
Strategi praktis, seperti yang juga di sarankan oleh del Villar dkk. Dan lainnya, adalah berfokus terlebih dahulu pada produk curah yang memiliki permintaan stabil. Seperti natrium klorida dan mungkin satu bahan kimia utama seperti magnesium hidroksida. Produk-produk ini bernilai rendah tetapi bervolume tinggi, sehingga menyediakan basis pendapatan yang stabil. Misalnya, NaCl akan selalu memiliki pasar yang besar (makanan, penghilang es, industri), meskipun dengan harga rendah. Magnesium hidroksida atau oksida memiliki kegunaan yang luas untuk pengolahan air, pertanian, refraktori, dan harga yang moderat. Dengan memastikan operasi pemulihan setidaknya mencapai titik impas pada produk-produk utama ini, usaha ini terjamin.
Kemudian, ekstraksi unsur-unsur yang lebih langka seperti litium, rubidium, atau strontium menjadi “lapisan gula pada kue”. Jika berhasil, mereka menghasilkan margin keuntungan yang tinggi, tetapi jika tidak, proyek tersebut tetap bergantung pada produk-produk utama. Pendekatan ini melindungi terhadap volatilitas; misalnya, harga litium anjlok sebesar 66% dari tahun 2023 hingga 2024 [13]. Proyek yang hanya mengandalkan litium akan bermasalah, sementara proyek yang berfokus pada garam dan bromin akan baik-baik saja.
.
Permintaan dan saturasi pasar harus di evaluasi secara cermat. Produksi satu pabrik desalinasi besar untuk beberapa mineral seperti garam dapat melebihi permintaan lokal. Telah di catat bahwa memproduksi terlalu banyak komoditas di suatu wilayah dapat menurunkan harga [4]. Perusahaan yang merambah penambangan air garam harus melakukan studi pasar untuk lokasi spesifik mereka: siapa yang akan membeli garam tersebut? Apakah ada industri kimia di sekitar yang membutuhkan air garam atau klorin? Dapatkah CaCO3 yang di daur ulang di gunakan untuk konstruksi atau semen lokal? Jika suatu wilayah sudah memiliki surplus mineral, mungkin targetkan mineral lain yang di impor atau langka.
Konsep siklus sumber daya lokal cukup menarik: misalnya, sebuah proyek percontohan R&D [53] yang menghasilkan CaO dari air garam. Di maksudkan untuk memenuhi kebutuhan pra-perlakuan pabrik desalinasi. Demikian pula, sebuah pabrik dapat menggunakan NaOH-nya sendiri dari unit elektrolisis air garam untuk penyesuaian pH pasca-perlakuan. Sehingga mengurangi biaya pembelian bahan kimia. Bermitra dengan industri lain dapat mengamankan perjanjian offtake. Misalnya, produsen klor-alkali dapat mengambil semua hasil air garam NaCl untuk memproduksi klorin dan soda kaustik. Hubungan simbiosis ini dapat menstabilkan pendapatan (kontrak jangka panjang) dan mengurangi risiko tidak dapat menjual produk.
.
Skala ekonomi memainkan peran penting dalam kelangsungan hidup. Skenario pabrik besar menunjukkan ekonomi yang jauh lebih baik daripada pabrik kecil. Banyak komponen biaya seperti tenaga kerja, pemantauan, dan overhead tidak berskala linier dengan throughput. Jika air garam dapat di proses dari beberapa pabrik secara terpusat, itu dapat mencapai massa kritis. Misalnya, “pusat pemrosesan air garam” yang mengambil konsentrat melalui pipa dari beberapa pabrik desalinasi di dekatnya. Dapat menjalankan operasi pemulihan kimia yang menguntungkan yang tidak dapat di lakukan oleh setiap pabrik sendiri. Proyek CORDIS Spanyol mengisyaratkan model ini dan memang mencatat. Bahwa pabrik air laut besar memiliki potensi pendapatan yang jauh lebih tinggi daripada pabrik payau kecil. Oleh karena itu, implementasi komersial awal penambangan air garam. Kemungkinan akan berada di fasilitas skala mega dengan ratusan ribu meter kubik per hari atau sebagai fasilitas agregat.
.
Investasi modal dan pembiayaan merupakan hambatan signifikan bagi penambangan air garam. Instalasi desalinasi biasanya di biayai oleh perusahaan air minum atau entitas yang di dukung pemerintah yang berfokus pada penyediaan air. Penambahan unit pemulihan mineral mengaburkan batasan antara perusahaan air minum dan operasi kimia/pertambangan. Salah satu saran adalah memperlakukan unit air garam sebagai investasi terpisah, yang mungkin menarik investor yang berbeda. Misalnya, perusahaan pertambangan, modal ventura yang tertarik pada material baterai. Dukungan pemerintah mungkin di benarkan dalam kasus-kasus di mana mineral penting. Seperti litium dan magnesium di produksi, sehingga meningkatkan keamanan sumber daya. Misalnya, suatu negara dapat menawarkan subsidi atau keringanan pajak untuk memproduksi magnesium secara lokal dari air garam, alih-alih mengimpornya. Insentif lingkungan juga dapat di terapkan jika penambangan air garam membantu mencapai ZLD dan menghilangkan polusi laut. Regulator dapat mengizinkan pemulihan biaya melalui tarif air atau memberikan hibah.
Sensitivitas dan Ketidakpastian
Analisis sensitivitas berbasis skenario mengidentifikasi variabel-variabel penting yang memengaruhi kelayakan ekonomi. Sistem pemulihan air garam SWRO: khususnya, harga komoditas, terutama untuk senyawa natrium klorida dan magnesium. Biaya input energi; dan skala operasional fasilitas. Sumber ketidakpastian utama berkaitan dengan stabilitas jangka panjang efisiensi pemulihan. Misalnya, penurunan operasional seiring waktu akibat pengotoran membran, variabilitas komposisi air garam. Atau penurunan hasil presipitasi dapat menurunkan kinerja pemulihan aktual relatif terhadap ekspektasi desain. Untuk memperhitungkan ketidakpastian ini, model tersebut memasukkan asumsi pemulihan konservatif. Yang biasanya berkisar antara 70% dan 90%, alih-alih efisiensi ideal 100%.
Selain itu, dinamika regulasi menghadirkan variabel eksternal dengan potensi implikasi ekonomi. Jika kebijakan lingkungan semakin mewajibkan pembuangan cairan nol (ZLD) atau menerapkan kontrol. Yang lebih ketat terhadap pembuangan air garam, beban biaya yang terkait dengan pembuangan akan meningkat. Dalam skenario tersebut, sistem pemulihan air garam tidak hanya akan menghasilkan pendapatan produk langsung. Tetapi juga memberikan manfaat ekonomi tidak langsung dengan menghindari sanksi regulasi atau biaya kepatuhan. Meskipun analisis ini tidak mengkuantifikasi nilai moneter dari pembuangan air garam yang terhindarkan. Analisis ini mengakui bahwa regulasi yang terus berkembang dapat menggeser keseimbangan biaya-manfaat. Lebih jauh ke arah sistem berbasis pemulihan.
.
Analisis sensitivitas di lakukan untuk mengevaluasi implikasi penerapan eksternalitas lingkungan yang terkait dengan pembuangan air garam. Dengan menetapkan biaya pembuangan secara hipotetis sebesar USD 0,10–0,20 per meter kubik. Yang serupa dengan pajak karbon atau biaya mitigasi lingkungan di wilayah yang sensitif secara ekologis. Analisis menunjukkan bahwa biaya tersebut, jika di hindari melalui pemulihan mineral, dapat menghasilkan kredit ekonomi yang efektif. Meskipun besaran absolut penghematan ini relatif kecil. Penghematan tersebut cukup untuk meningkatkan kinerja keuangan dalam skenario marjinal. Sehingga meningkatkan kelayakan proyek secara keseluruhan. Temuan ini menyoroti potensi peran instrumen kebijakan dalam mendorong pemulihan air garam dengan mengakui secara formal manfaat lingkungannya.
Sebaliknya, uji sensitivitas belanja modal (CAPEX) menunjukkan bahwa pembengkakan biaya yang signifikan dapat berdampak negatif terhadap kelayakan ekonomi. Peningkatan CAPEX sebesar 50%, misalnya, dapat memperpanjang periode pengembalian modal hingga lebih dari 15 tahun. Melampaui ambang batas yang umumnya di anggap dapat di terima untuk investasi infrastruktur. Hasil tersebut menyoroti pentingnya pengendalian biaya yang ketat selama perencanaan dan implementasi proyek . Strategi untuk memitigasi inflasi CAPEX meliputi integrasi sistem pemulihan mineral ke dalam infrastruktur desalinasi yang ada. Dan penerapan pendekatan penerapan bertahap atau modular untuk meminimalkan paparan modal awal.
Manajemen Risiko
Sebagaimana halnya usaha baru, terdapat risiko pasar, teknis, dan regulasi. Risiko pasar, yaitu fluktuasi harga, dapat di mitigasi dengan memajukan perjanjian offtake. Operator desalinasi dapat memperoleh kontrak harga tetap untuk pasokan garam bagi pengguna industri. Yang menjamin pendapatan yang stabil terlepas dari perubahan harga spot. Risiko teknis di mitigasi dengan implementasi bertahap, yang di mulai dengan teknologi yang telah terbukti. Untuk memulihkan mineral yang mudah di ekstraksi seperti garam, mungkin sedikit gipsum. Dan kemudian secara bertahap memperkenalkan proses lanjutan untuk ekstraksi yang lebih kompleks. Dengan demikian, jika suatu teknik baru berkinerja buruk, hal tersebut tidak membahayakan keseluruhan operasi.
Penyebutan penggunaan evaporator yang ada atau peralatan ZLD yang sudah di kenal terlebih dahulu. Kemudian memasang sistem membran selektif, merupakan contoh pengurangan risiko proses. Risiko regulasi melibatkan pengurusan perizinan dan peraturan keselamatan, karena memproduksi bahan kimia seperti klorin di lokasi dapat memicu pengawasan tambahan. Keterlibatan awal dengan regulator di sarankan untuk membingkai proyek secara positif dalam mengurangi limbah, dan bukan hanya membangun pabrik kimia.
Studi Kasus dan Kemajuan di Dunia Nyata
Sangat menggembirakan bahwa beberapa proyek percontohan di seluruh dunia telah menunjukkan pemulihan air garam pada skala percontohan. Proyek SEA4VALUE CORDIS (di danai Uni Eropa) telah menguji air garam dari berbagai lokasi desalinasi. Dan di laporkan mencapai sekitar 90% pemulihan mineral target seperti Mg, B, Li pada kemurnian 90% dalam eksperimen laboratorium. Mereka mengembangkan pabrik percontohan bergerak untuk beradaptasi dengan komposisi air garam yang berbeda. Yang menggarisbawahi bahwa solusi satu ukuran untuk semua mungkin tidak ada, dan bahwa penyesuaian khusus lokasi di perlukan. Di Timur Tengah , percontohan Saline Water Conversion Corporation (SWCC) Saudi menggabungkan NF dan RO. Untuk memekatkan air garam hingga 250 g/L (25% garam) secara efisien. Air garam tersebut pada dasarnya siap untuk kristalisasi garam. Yang berarti mereka mencapai langkah kunci memisahkan sebagian besar air dengan membran. Pendekatan yang berpotensi berenergi rendah di bandingkan dengan evaporator.
.
IDE Technologies (Israel) R&D dengan “Durable Brine Mining” mereka adalah kasus yang penting. Dengan mengendapkan CaCO3 dari air garam dan membakarnya. Mereka membuat CaO (kapur) dan CO2, yang dapat di umpankan kembali ke proses praperlakuan untuk pemberian dosis CO2. Integrasi cerdas ini menggunakan air garam untuk menghasilkan bahan kimia yang biasanya harus di beli oleh pabrik. Ini juga menyiratkan pengurangan total limbah. Proyek Acciona MINERALS SA di Spanyol memiliki tujuan yang sangat tinggi. Dan mencapai ekstraksi ion monovalen yang hampir lengkap (Li, Rb, B >90%). Dan di valen utama (Mg, Ca, K 65–80%) untuk fasilitas hipotetis 200.000 m3/hari. Meskipun masih harus di lihat apakah angka-angka itu berlaku pada skala penuh. Keberadaan proyek-proyek tersebut menunjukkan momentum yang kuat menuju komersialisasi dalam beberapa tahun ke depan.
Beberapa contoh skala penuh mulai bermunculan. Di Chili, sebuah pabrik desalinasi pesisir di laporkan oleh del Villar dkk. Sedang mempertimbangkan pemulihan litium mengingat minat pasar litium. Di Tiongkok, beberapa pabrik desalinasi di laporkan memulihkan bromin dan magnesium sebagai bisnis sampingan. Tiongkok memiliki program negara untuk mengekstraksi sumber daya dari air laut. Negara-negara Teluk Arab, yang memproduksi sebagian besar air garam, secara aktif meneliti air garam. Pemanfaatannya sebagai bagian dari agenda keberlanjutan nasional mereka. Misalnya, UEA telah mempertimbangkan penggunaan air garam dalam pakan akuakultur atau produksi garam.
.
Kegagalan dalam upaya ini juga harus di akui dan di laporkan. Tidak semua uji coba menghasilkan operasi yang layak. Faktor ekonomi dapat menggagalkan proyek jika salah satu asumsi, seperti harga, efisiensi, atau belanja modal, tidak terpenuhi. Selain itu, penanganan proses multi-tahap ini dapat menjadi rumit secara operasional. Air garam adalah cairan yang korosif dan mudah membentuk kerak. Peralatan harus di rancang untuk menahan salinitas tinggi dan terkadang suhu tinggi. Membran dapat cepat kotor dalam kondisi ini, dan padatan yang mengendap dapat menyumbat sistem jika tidak di kelola dengan baik. Tantangan-tantangan rekayasa ini sedang di tangani secara aktif oleh para ilmuwan material dan insinyur proses. Untuk mengembangkan lapisan yang lebih kuat, antikerak yang lebih baik. Desain filter press yang lebih baik untuk padatan yang di panen, dll.
Menuju Desalinasi Berkelanjutan
Prospek mengubah air garam SWRO menjadi tambang mineral sejalan dengan visi industri desalinasi yang sirkular dan berkelanjutan. Jika berhasil, pabrik desalinasi di masa mendatang dapat menghasilkan air tawar. Di tambah serangkaian produk mineral, dengan limbah cair nol atau minimal. Hal ini pada dasarnya mencapai “pembuangan cairan nol” dengan cara yang menguntungkan, alih-alih sebagai pusat biaya. Pabrik semacam itu akan meningkatkan kredibilitas keberlanjutan dengan mengurangi polusi laut , menurunkan biaya bersih air, dan memasok mineral bagi industri. Hal ini dapat meningkatkan persepsi publik dan dukungan terhadap proyek desalinasi. Beberapa utilitas bahkan dapat memonetisasi aspek keberlanjutan, mengakses pembiayaan hijau atau mendapatkan kredit untuk pengurangan limbah.
Penambangan air garam tidak boleh di lihat sebagai obat mujarab untuk semua masalah lingkungan desalinasi. Dampak pembuangan konsentrat, seperti lonjakan salinitas lokal, masih dapat terjadi jika semua air garam di proses. Dan kemungkinan aliran residu akan tetap ada kecuali ZLD penuh di lakukan. Selain itu, pembuangan limbah padat, seperti garam tidak murni yang tidak dapat di jual, perlu di pertimbangkan. Karena dapat berakhir di tempat pembuangan akhir (TPA), dan berpotensi mengalami pelindian. Namun, di bandingkan dengan kondisi dasar pembuangan semuanya ke laut, pemulihan sumber daya secara parsial pun merupakan sebuah langkah maju.
.
Dari sudut pandang pembangunan ekonomi, penerapan pemulihan mineral dapat mendorong klaster industri baru di sekitar pusat desalinasi. Misalnya, ” taman desalinasi” pesisir mungkin tidak hanya mencakup pabrik RO. Tetapi juga fasilitas pengemasan garam, produksi bahan kimia (klorin, soda kaustik). Dan bahkan mungkin manufaktur hilir yang menggunakan Mg(OH)2 hasil daur ulang. Untuk membuat papan MgO atau menggunakan bromin untuk membuat penghambat api. Hal ini dapat menciptakan lapangan kerja dan nilai tambah di dalam negeri, alih-alih mengekspor air garam mentah atau hanya membuangnya.
Kesimpulan
Studi ini mengevaluasi biaya-manfaat dan kelayakan pasar ekstraksi beragam logam dan garam dari air garam desalinasi SWRO. Di bandingkan dengan metode penambangan dan produksi kimia tradisional. Analisis komprehensif menunjukkan bahwa pemulihan beragam logam dan garam dari air garam osmosis balik air laut (SWRO). Secara teknis dapat di capai dan, dalam kondisi ekonomi yang kondusif, dapat mencapai kelayakan finansial. Penilaian komparatif antara kerangka kerja pemulihan air garam terintegrasi dan jalur penambangan terestrial. Dan produksi kimia konvensional menghasilkan beberapa wawasan dan implikasi penting yang relevan. Dengan penerapan dan skalabilitas strategi valorisasi air garam di masa mendatang.
Kelayakan Ekonomi dan Kompensasi Biaya
Dalam skala besar, pemulihan sumber daya air garam memiliki potensi untuk mengimbangi biaya desalinasi secara signifikan. Dan, dalam beberapa skenario, bahkan menjadikan fasilitas desalinasi sebagai kontributor bersih nilai. Studi kasus untuk pabrik 100.000 m3/hari. Menunjukkan bahwa pendapatan dari produk yang di pulihkan sekitar USD 1–2 per meter kubik air. Dapat melebihi biaya pemrosesan tambahan sebesar USD 1 per m3, memotong biaya air bersih hingga 50%. Dengan kata lain, alih-alih air desalinasi berharga USD 0,8/m3, biayanya secara efektif dapat menjadi USD 0,3–0,4/m3 setelah kredit. Temuan ini mencerminkan perkiraan dari literatur terbaru bahwa dengan harga pasar yang menguntungkan. Pendapatan produk dapat mencapai 1,5–3 kali lipat biaya pemrosesan air garam.
Harus di tekankan bahwa kelangsungan hidup sensitif terhadap kondisi pasar. Penurunan harga komoditas atau efisiensi pemulihan yang lebih rendah dapat mengurangi atau menghilangkan margin keuntungan. Dengan demikian, meskipun ekonominya menjanjikan, hal itu tidak di jamin dan memerlukan evaluasi kasus per kasus dengan data terkini.
Persaingan dengan Penambangan Tradisional
Dalam banyak kasus, mengekstraksi mineral tertentu dari air garam dapat bersaing dengan. Atau bahkan melemahkan biaya unit untuk mendapatkannya dari sumber terestrial. Misalnya, produksi garam natrium klorida dari air garam dapat berbiaya rendah seperti pemanenan garam laut konvensional. Dan menghindari masalah lingkungan dari penambangan garam batu. Magnesium hidroksida/oksida dari air garam dapat di produksi dengan biaya yang setara dengan penambangan magnesit dan kalsinasi. Terutama mengingat Mg(OH)2 yang bersumber dari air garam dapat memiliki kemurnian tinggi dan prosesnya mendapat manfaat dari infrastruktur yang ada. Bromin, yang sebagian besar sudah di produksi dari air garam alami, dapat dengan mudah di produksi dari air garam SWRO. Analisis studi ini menunjukkan biaya kompetitif beberapa dolar per kg. Sehingga cukup layak bahwa pabrik desalinasi dapat menjadi sumber bromin baru. Komoditas-komoditas ini (garam, Mg, Br) adalah “buah yang mudah di petik” di mana pemulihan air garam bersaing dengan baik.
Sebaliknya, untuk komoditas seperti litium atau kalium (pupuk K), air garam SWRO saat ini menghadapi persaingan yang lebih ketat. Air garam kontinental bermutu tinggi atau bijih mineral menyediakan bahan baku yang jauh lebih kaya untuk litium dan kalium. Yang berarti ekstraksi dari air garam laut lebih mahal per unit. Studi ini menemukan bahwa tanpa terobosan teknologi besar, litium dari air laut tidak layak secara ekonomi. Mencatat bahwa konsentrasi litium di lautan adalah 1/10.000 dari yang ada di air garam kontinental. Kalium dapat di pulihkan, tetapi skala dan biayanya kemungkinan menjadikannya sumber tambahan daripada sumber utama . Dengan demikian, penambangan air garam pada awalnya akan berfokus pada mineral-mineral. Yang memiliki keunggulan inheren atau di mana sumber terestrial terbatas. Seiring waktu, jika teknologi maju (misalnya, sorben litium yang lebih efisien) atau jika penambangan terestrial menghadapi peningkatan biaya. Atau kendala lingkungan, sumber air garam dapat mulai melengkapi mereka juga [20,54].
Manfaat Lingkungan dan Strategis
Pemulihan sumber daya air garam memberikan manfaat lingkungan yang substansial dengan menggerakkan desalinasi menuju operasi pembuangan cairan mendekati nol. Ini mengatasi masalah pembuangan air garam, kritik lingkungan utama terhadap desalinasi. Dengan secara drastis mengurangi atau menghilangkan limbah hipersalin yang di lepaskan ke lingkungan laut. Pendekatan ini selaras dengan tujuan ekonomi sirkular dan keberlanjutan, yang secara efektif mengubah limbah menjadi nilai [52,54]. Pertimbangan siklus hidup studi menunjukkan bahwa meskipun energi tambahan di perlukan untuk pemulihan. Jejak lingkungan bersih dapat menguntungkan, terutama jika di dukung oleh energi terbarukan. Dengan memproduksi mineral secara lokal dari air garam, studi ini mengurangi kebutuhan untuk penambangan. Dengan gangguan lahan dan emisi karbon yang terkait, dan meningkatkan efisiensi sumber daya.
Ada juga implikasi strategis; banyak mineral dalam air laut. Misalnya, magnesium, litium, boron, rubidium ada dalam daftar material penting untuk berbagai negara [52,54]. Penambangan air garam dapat meningkatkan keamanan sumber daya dengan memanfaatkan sumber yang luas. Dan terdistribusi secara geografis di lautan, sehingga mendiversifikasi pasokan mineral penting ini. Misalnya, negara-negara yang menerapkan desalinasi dapat memproduksi sendiri sebagian kebutuhan magnesium atau boron impor. Beberapa proyek yang di dukung pemerintah seperti SEA4VALUE di Uni Eropa. Dan inisiatif di AS dan Timur Tengah, sudah di motivasi oleh sudut pandang strategis ini [52,54].
Kelayakan Teknis dan Kelengkapan
Secara teknis, studi ini menunjukkan bahwa pada dasarnya semua konstituen utama air garam SWRO dapat di pulihkan. Dalam bentuk yang bermanfaat dengan teknologi yang ada. Proses yang terbukti seperti penguapan/kristalisasi bertahap, presipitasi kimia (untuk Mg(OH)2, CaCO3, dll.). Dan elektrodialisis atau pertukaran ion untuk ion-ion tertentu semuanya telah di tunjukkan setidaknya pada skala percontohan dengan air garam. Pemulihan keseluruhan yang tinggi (seringkali >90% dari total garam) dapat di capai dengan menggabungkan metode-metode ini. Lebih lanjut, metode selektif yang muncul seperti membran canggih, sorben, dan ekstraksi pelarut dengan cepat meningkatkan kemampuan. Untuk menargetkan elemen jejak seperti litium dan rubidium, yang secara historis tidak layak untuk diekstraksi dari aliran yang begitu encer. Keberhasilan operasi sistem parsial seperti pemulihan magnesium khusus dari air garam dalam percontohan Timur Tengah. Atau produksi asam dan basa dari air garam melalui ED bipolar di Eropa. Memberikan keyakinan bahwa rangkaian lengkap dapat di realisasikan.
Siklus Hidup dan Keberlanjutan
Melibatkan pemulihan mineral membawa desalinasi lebih dekat ke model tanpa pembuangan cairan , sehingga mengurangi masalah pembuangan air garam. Analisis biaya siklus hidup menunjukkan bahwa investasi modal tambahan dapat di peroleh kembali melalui penjualan produk [18]. Selama masa pakai instalasi, tingkat pengembalian internal dapat meningkat, terutama jika manfaat eksternalitas untuk mengurangi dampak lingkungan di pertimbangkan. Pendekatan ini sejalan dengan tujuan ekonomi sirkular dan dapat mengubah instalasi desalinasi menjadi fasilitas dwiguna untuk produksi air dan mineral.
Tantangan dan Rekomendasi
Yang masih ada adalah ketahanan material, seperti penanganan air garam panas pekat tanpa korosi atau pengotoran. Dan dalam memastikan kualitas produk yang konsisten untuk memenuhi spesifikasi pasar. Kami merekomendasikan implementasi bertahap, di mulai dengan garam dan mungkin satu atau dua produk seperti bromin atau Mg(OH)2. Yang memiliki pasar langsung, kemudian di perluas ke produk lain seiring dengan tumbuhnya kepercayaan dan keahlian. Mendapatkan perjanjian offtake untuk produk curah seperti garam dan gipsum sangat penting untuk menjamin pendapatan. Selain itu, mengejar dukungan kebijakan dapat memberikan dampak positif. Misalnya, pembelian sebagian garam yang di produksi oleh pemerintah untuk pemeliharaan jalan di musim dingin. Atau klasifikasi operasi sebagai proyek mineral strategis untuk insentif pajak.
Kesimpulannya, pemulihan logam dan garam terlarut dari air garam SWRO. Telah bergeser dari kemungkinan teoretis menjadi kenyataan praktis yang sedang berkembang. Analisis teknoekonomi ekstensif kami menunjukkan bahwa dengan asumsi yang menguntungkan—skala besar. Biaya energi yang wajar, dan harga produk yang moderat—”penambangan” air garam. Memang dapat menguntungkan secara ekonomi dan lingkungan dalam skala global. Hal ini mengubah paradigma desalinasi, dari metode penyediaan air tunggal dengan produk sampingan limbah. Menjadi sistem serbaguna yang juga menghasilkan mineral komersial. Pergeseran paradigma ini membawa implikasi yang mendalam. Hal ini meningkatkan profil keberlanjutan desalinasi, menyediakan aliran pendapatan baru yang dapat meningkatkan pembiayaan proyek. Dan mengurangi tarif air, serta memanfaatkan sumber daya lautan yang melimpah secara terkendali.
Ke depannya, para pemangku kepentingan di industri air, pertambangan, dan kimia harus berkolaborasi. Keberhasilan pemulihan air garam membutuhkan penggabungan keahlian dari semua bidang ini. Dengan inovasi berkelanjutan dan strategi implementasi yang cerdas, “menambang laut” melalui instalasi desalinasi. Dapat menjadi pelengkap standar bagi penambangan tradisional. Yang berkontribusi pada masa depan yang lebih berkelanjutan dan hemat sumber daya untuk pasokan.