Bagaimana Air dari Udara Dapat Mengubah Keamanan Air

Infrastruktur untuk utilitas seperti listrik dan energi secara umum secara bertahap beralih dari model terpusat (satu pembangkit listrik besar, puluhan ribu pelanggan) ke model terdesentralisasi, di mana teknologi seperti fotovoltaik dan turbin angin kecil membantu produsen kecil mengambil kendali atas kemandirian energi.

Proses serupa dapat terjadi pada air, karena produksi air dari kelembapan atmosfer semakin menjadi pilihan yang secara ekonomi layak. Ini tidak akan menggantikan sistem kota untuk kota besar, tetapi dapat mengubah secara radikal persamaan keamanan air, terutama di daerah terpencil atau negara berkembang, dengan cara yang sama seperti produksi listrik terdesentralisasi dengan panel surya. Jadi hal ini menjadikannya teknologi pelengkap yang lebih kredibel untuk pasokan air yang tangguh, off-grid, dan terintegrasi dalam bangunan.

Potensi teknologi ini baru-baru ini dianalisis dalam sebuah studi oleh peneliti di BRAC University (Bangladesh) dan Swinburne University of Technology (Australia). Mereka mempublikasikan temuan mereka di Applied Thermal Engineering¹, dengan judul “From air to water: science, technology, and future of atmospheric water harvesting (AWH)”.

Air dari Udara Tipis?

Secara umum, air tawar merupakan sumber daya yang langka di Bumi, dengan mayoritas besar air terkunci di lautan dalam bentuk air laut, dan sebagian besar air tawar terkunci di gletser, terutama di Greenland dan Antartika.

Sumber: OpenEdu

Masalah ini, tentu saja, paling akut di daerah gurun dan kering, tetapi tidak hanya itu.

“Kelangkaan air tidak hanya menjadi masalah di wilayah kering; bahkan daerah yang kaya air mengalami kekurangan musiman karena manajemen air yang buruk dan variasi iklim. Situasi diperkirakan akan memburuk akibat perubahan iklim, pertumbuhan populasi, ekspansi industri, dan ekstraksi air tanah yang berlebihan.”

Saat ini, lebih dari 1,6 miliar orang tinggal di kota-kota yang menghadapi kekurangan air, dan angka ini diperkirakan akan berlipat ganda dalam tiga dekade mendatang, karena polusi dan eksploitasi berlebihan sumber daya air tanah membuatnya semakin berharga.

“Wilayah seperti India, Timur Tengah, Afrika Utara, dan bagian-bagian Amerika Serikat menyaksikan penurunan tajam tingkat air tanah akibat penggunaan berlebihan. Dalam banyak kasus, akuifer tidak dapat pulih, menyebabkan kehilangan air tawar permanen.”

Desalinasi air merupakan opsi untuk wilayah pesisir, tetapi proses ini sangat intensif energi dan dapat merusak ekosistem maritim. Beberapa inovasi terkait energi surya dan ko-generasi hidrogen dengan air tawar dapat membantu, namun ini masih dalam tahap pengembangan.

Air yang didesalinasi juga sering mengandung konsentrasi boron, klorida, dan natrium yang dapat melebihi tingkat toleransi tanaman untuk pertanian. Dan desalinasi memang merupakan proses yang sangat terpusat dan memerlukan infrastruktur berat.

Sumber: Applied Thermal Engineering

Inilah mengapa Atmospheric Water Generation (AWG) dianggap, sebagai gantinya, sebuah teknologi yang mengekstrak kelembapan dari udara dan mengubahnya menjadi air yang dapat digunakan, karena air atmosfer sudah merupakan air tawar.

Ini bukan teknologi yang sepenuhnya baru, karena peradaban di wilayah kering telah menggunakan metode sederhana seperti pengumpulan embun, pemanenan kabut, dan teknik kondensasi pasif. Dan metode yang mengandalkan kompresi serta listrik memang ada, meskipun belum diterapkan secara efektif pada skala besar. Namun metode baru sedang muncul.

Secara keseluruhan, teknologi ini tidak terbatas oleh geografi atau sumber air yang ada, menjadikannya ideal untuk:

• Wilayah gurun di mana curah hujan sangat sedikit.
• Komunitas terpencil tanpa infrastruktur air.
• Daerah yang terkena bencana di mana pasokan air terganggu.

Bagaimana Pengambilan Air Atmosferik Bekerja?

Atmospheric Water Harvesting (AWH) beroperasi terutama melalui dua mekanisme: kondensasi berbasis pendinginan dan ekstraksi air berbasis sorpsi.

Metode berbasis kondensasi mirip dengan cara kerja pompa panas, kecuali fokus desainnya adalah memaksimalkan kondensasi air:

“Udara lembab di lingkungan sekitar didinginkan hingga suhu di bawah titik embunnya, menyebabkan uap air mengembun menjadi tetesan cair pada permukaan yang didinginkan, yang kemudian dikumpulkan sebagai air minum.”

Sumber: Applied Thermal Engineering

Dalam ekstraksi air berbasis sorpsi, bahan desikant yang menangkap uap digunakan, dan air dilepaskan melalui fluktuasi suhu alami.

Di antara sistem lain dapat disebutkan Pengumpulan Embun Radiatif, di mana panel khusus memfasilitasi kondensasi air melalui pendinginan radiatif pasif, dan Pemanenan Kabut memanfaatkan struktur berbingkai jaring untuk menangkap dan menggabungkan tetesan air yang tersuspensi dalam kabut.

Sorpsi, radiatif, dan pemanenan kabut semuanya merupakan metode pasif yang memanfaatkan fenomena alami seperti radiasi matahari langsung atau gradien termal dan tidak memerlukan daya tingkat tinggi.

Sistem hibrida juga ada, menggabungkan metode pasif dengan siklus pendinginan kompresi uap (VCRC) aktif atau pendinginan termoelektrik.

Apa yang Ditemukan dalam Studi

Pertama, studi tersebut menganalisis potensi geografis AWH, menemukan bahwa konsentrasi kelembapan dapat bervariasi dari pecahan gram air di wilayah kutub hingga puluhan gram per meter kubik di iklim panas dan lembap.

Namun, kelembapan relatif saja tidak cukup dan bukan satu-satunya metrik penentu, terutama untuk sistem pasif. Suhu, kandungan kelembapan absolut, ketersediaan sinar matahari, dan biaya energi lokal menentukan kelayakan teknis dan ekonomi sistem AWH.

Biaya sistem itu sendiri juga dapat menjadi faktor penentu tingkat adopsi, terutama di wilayah dengan akses modal yang terbatas.

Pengambilan Air dengan Sorpsi

Sistem berbasis sorpsi menggunakan bahan tertentu, seperti gel silika, zeolit, dan kerangka logam-organik (MOF), yang dapat menyerap uap air secara efisien dari udara bahkan dalam kondisi kelembapan rendah.

Dengan menjadi lebih hemat biaya dan energi dibandingkan metode berbasis kondensasi, sorpsi memberikan dorongan baru pada konsep pengambilan air atmosferik.

Sumber: Applied Thermal Engineering

Iterasi modern dari sistem ini kini menggabungkan mekanisme pengiriman udara suhu tinggi yang dapat mencapai hingga 128°C melalui kolektor tabung vakum berujung ganda, memastikan regenerasi desikant yang efisien bahkan di bawah radiasi matahari yang tidak menentu. Beberapa desain mencapai hasil 4,40 L/hari dengan biaya yang dikurangi menjadi 0,092 $/L.

“Jaringan polimer inti-cangkang yang dapat dihidrat, yang dapat memanen 6,5 liter air per kilogram material per hari di bawah sinar matahari, bahkan dalam kondisi kelembapan rendah.”

Sifat pasif dari sistem ini, yang dapat sepenuhnya ditenagai oleh tenaga surya, memudahkan pemasangan, terutama karena mereka juga memerlukan perawatan rendah dan sedikit keterampilan teknis.

Mengukur Polusi Sangat Penting

Seperti pada sumber air manapun, memastikan tidak ada kontaminasi bakteri sangat penting. Namun karena air diambil dari udara, polusi udara juga dapat terkumpul.

Ini terutama menjadi masalah untuk penyerapan senyawa organik volatil (VOC). Di sini, sorpsi berbasis garam (SAWH) menghasilkan kualitas air yang lebih baik dengan konsentrasi VOC yang jauh lebih rendah dibandingkan generator air atmosferik tradisional berbasis kondensasi (AWG).

Logam potensial lainnya, kontaminan terlarut, dan kontaminasi yang berasal dari sistem juga perlu diukur dan dipantau agar sistem pengambilan air dapat dipercaya dan digunakan secara luas dengan aman.

Mengadopsi Pendekatan Terintegrasi

Sistem hibrida juga dapat mengintegrasikan material perubahan fase (PCM) untuk meningkatkan manajemen termal dan stabilitas operasional. PCM dapat menyimpan energi termal berlebih selama periode radiasi matahari tinggi dan melepaskannya selama periode radiasi rendah, memungkinkan operasi yang lebih lama dan pemanfaatan energi yang lebih baik.

Misalnya, sebuah sistem mencapai hasil air maksimum 4,25 L/hari dengan biaya produksi sekitar 0,11 $/L.

Penulis studi merekomendasikan pendekatan yang lebih holistik daripada fokus pada teknologi tertentu.

Misalnya, terutama di wilayah yang lebih maju, dengan mengekstrak kelembapan dari udara masuk atau sirkulasi kembali, sistem AWH dapat berfungsi sebagai modul dehumidifikasi aktif, yang secara signifikan mengurangi beban panas laten pada sistem pendingin udara utama. Dengan demikian, mereka tidak hanya menghasilkan air tawar, tetapi juga mengurangi konsumsi energi sistem HVAC.

Output ganda ini dapat secara drastis meningkatkan Levelized Cost of Water (LCW) dan mengubah persamaan ekonomi di luar kasus penggunaan di wilayah terpencil atau miskin.

Rekomendasi untuk Adopsi AWH

Sistem AWH berbasis kondensasi menghasilkan hasil air tertinggi, menjadikannya menarik untuk aplikasi di mana output air tinggi penting, seperti penggunaan residensial atau industri.

Sistem AWH berbasis sorpsi sangat berguna di iklim dengan kelembapan rendah, di mana metode kondensasi tradisional gagal. Namun, bahan sorban yang mahal (seperti MOF atau komposit desikant) dapat meningkatkan biaya operasional. Material yang lebih maju seperti hidrogel memiliki potensi lebih besar, namun penelitian baru dimulai pada tahun 2023.

Sistem AWH hibrida menunjukkan skor tinggi dalam hasil air dan adaptabilitas iklim, menjadikannya solusi serbaguna yang cocok untuk berbagai kondisi lingkungan. Namun mereka memerlukan integrasi hati-hati dari banyak komponen (mis., sorban, unit pendingin, sistem kontrol), yang meningkatkan biaya desain dan pemeliharaan.

Pasar & Masa Depan AWH

Peluang jangka pendek untuk sistem pengambilan air atmosferik kemungkinan besar terletak pada fasilitas terpencil, respons bencana, infrastruktur pulau, dan militer/logistik, karena kasus penggunaan ini paling mungkin memiliki kebutuhan air yang mendesak dan belum terpenuhi yang tidak mudah diselesaikan oleh desalinasi, pipa panjang, atau air tanah. Dalam kasus ini, biaya pembangunan infrastruktur alternatif atau kurangnya perhatian pada optimasi biaya dapat membantu sistem AWH dibangun dalam jumlah lebih besar, membantu skala dan pematangan teknologi ini.

Dalam jangka panjang, situs industri dan bangunan perkotaan dengan kelembapan tinggi kemungkinan akan menyediakan pasar yang jauh lebih besar, terutama karena sorban canggih seperti hidrogel dan sistem hibrida memberikan efisiensi tambahan dengan menggabungkan dengan sistem HVAC yang ada. Ini dapat menyediakan pasokan air berbiaya rendah tambahan, tetapi juga tidak akan menjadi pengganti massal jaringan air terpusat, melainkan menjadi pelengkap yang sangat berguna bagi sumber daya yang sudah langka dan tertekan.

Berinvestasi dalam Pengambilan Air

Carrier Global

Carrier adalah pemimpin dalam HVAC (komersial dan residensial), rantai dingin, dan keamanan & kebakaran, dengan lebih dari 58.000 karyawan. Perusahaan ini didirikan pada 1915, diakuisisi oleh United Technologies pada 1979, dan dipisahkan kembali pada 2020, sebelum merger United Technologies dengan Raytheon.

Meskipun tidak hanya menjual pompa panas, ini adalah kategori produk yang menjadi fokus perusahaan dan dianggap sebagai masa depan industri. Ini mencakup merek Carrier, tetapi juga merek besar lainnya seperti bisnis HVAC Toshiba (diakuisisi pada 2022) dan Viessmann.

Perusahaan ini sebagian besar berfokus pada Amerika, dengan HVAC menyumbang lebih dari setengah penjualannya.

Ia memiliki basis terpasang lebih dari 330.000 HVAC komersial, 33 juta HVAC residensial, 1,8 juta peralatan pendingin, dan lebih dari 90 juta sistem kebakaran dan keamanan. Ia juga memperluas ke penyimpanan baterai, di bawah merek Viessmann.

Carrier bukanlah pemain murni dalam pengambilan air atmosferik secara langsung. Namun sebagai pemimpin dalam sistem HVAC, ia akan langsung mendapat manfaat dari pasar yang bergerak menuju sistem terintegrasi bangunan di mana pengambilan air dapat mengimbangi beban pendinginan laten, memulihkan panas limbah, dan menjadi bagian dari infrastruktur bangunan cerdas.

Perusahaan juga bertekad mengurangi secara drastis emisi gas rumah kaca (GHG)nya pada tahun 2030, menjadikannya saham yang baik bagi investor yang mencari eksposur pada kontrol iklim dan pembangunan berkelanjutan.

Berita dan Perkembangan Saham Carrier Global (CARR) Terbaru

Studi yang Dirujuk

^{1. Gourab Saha. From air to water: science, technology, and future of atmospheric water harvesting (AWH). Applied Thermal Engineering. Tanggal: Agustus 2026. Artikel: 132073. Volume: Volume 302, Part 5. 10.1016/j.applthermaleng.2026.132073}