Dünya nüfusu orantısız bir şekilde artarken, mevcut doğal su kaynakları üzerindeki stres de hem miktar hem de kalite açısından artmaya devam ediyor. Günümüzde, yüzyılın en temel çevre sorunu olarak tahmin edilen su için, küresel çapta bir rekabet bulunuyor. Neredeyse 1 milyar insanın temiz suya erişimi bulunmuyor ve bu sayının önümüzdeki on yıllarda keskin bir şekilde artacağı öngörülüyor. 2020 yılında Cape Town, susuz kalmaya tehlikeli düzeyde yaklaştı. Yağmurlu havasıyla nam salmış İngiltere bile kuraklık tehlikesiyle karşı karşıya kalmış durumda. 2018’de Kaliforniya’da yaşanan olağanüstü kuraklık da, bu endişe verici soruna parlak bir ışık tuttu. Kaliforniya'da yaşanan yağışsızlık, eyaletin %80'inin aşırı veya istisnai bir kuraklık yaşamasına sebep olurken, kentsel alanlarda yaşanan su kesintileri özellikle çiftçileri zor durumda bıraktı. Daha da yakınlardan örnek vermek gerekirse, Türkiye’de son 5 senede yapılan gözlemler, yaşadığımız kuraklığın her geçen sene daha kötüye gittiğini gösteriyor. Yağış düzensizliği ve yetersizliği sebebiyle, rezervuarlar ve akarsu akış seviyeleri rekor düşük seviyelere ulaştı.
Yeryüzünde bulunan suyun %96,5'i okyanuslarımızda bulunur; fakat bu su, tuzla doygun haldedir ve içilemez. Tatlı suyun çoğu ise buzullarda veya yeraltının derinliklerinde hapsolmuş durumdadır. Öyleyse, bizlere kullanabileceğimiz %1’inden biraz azı kalmışken, neden tüm bu deniz suyundaki tuzu filtreleyerek ve neredeyse sınırsız miktarda temiz, içilebilir suya sahip olamıyoruz? Bilim insanları ve devlet kurumları bu krize yanıt ararken, tuzdan arındırma (İng: "desalination") çözüm olarak ileri sürülmüştür. Ancak tuzdan arındırma, temiz su kaynaklarını sorumsuzca harcayanlar için sihirli bir değnek olmaktan çok uzaktır. Günümüz teknolojisi ile tuzdan arındırma aşırı pahalı bir yöntemdir, büyük miktarda enerji gerektirir, çevreye zarar verir ve eğer tüm bu sorunlar çözülebilseydi bile, yalnızca sahillerde yaşayan toplumlar için işe yarar bir şekilde uygulanabilir olurdu.
Tuzdan arındırma tesisleri tipik olarak, termal ve membran olmak üzere iki kategoriden birine girer. Termal yöntem ile deniz suyu emilir, saf buhar elde etmek için ısıtılır ve kalan tuzlu su, tekrar denize pompalanır. Membran yöntemi ile ise, deniz suyu, tüm tuzu ve diğer kirletici maddeleri dışarı çeken bir dizi filtreden büyük basınçlarda itilir. Termal arıtım yöntemi, daha eski usul bir yöntemdir; 1980'lerden önce, tuzdan arındırılmış suyun %84'ü bu işlemden geçiriliyordu. Yeni milenyumun başından beri ise, özellikle de belirli bir tür membran teknolojisi olan ters ozmos yöntemi daha yoğun olarak kullanılmaya başlandı. Bu tip tesisler artık dünya çapında, tuzdan arındırılmış suyun %69'unu üretiyor.
Deniz suyunu tuzdan arındırma, en pahalı tatlı su elde etme yöntemlerinden biridir. Planlama, izin süreci ve konsantre atık yönetimi maliyetleri dâhil olmak üzere, tuzdan arındırma sürecinin toplam maliyetleri hem mutlak olarak hem de diğer alternatiflerin maliyetleri ile karşılaştırıldığında oldukça yüksektir. Tuzdan arındırma işlemi çok fazla enerji gerektirdiğinden, tesislerin bakımı çok pahalıdır. Enerji, denizden içme suyu sağlama maliyetlerinin neredeyse yarısını oluşturan, tuzdan arındırma tesisleri için en büyük gider olarak rapor edilmektedir. Pasifik Enstitüsü'nün bir raporuna göre, tuzdan arındırma tesisleri, üretilen her 1 milyon galon (3.78 milyon litre) tatlı su için, ortalama olarak yaklaşık 15.000 kilovat-saat enerji kullanıyor. Her bir insanın çeşitli nedenlerle günde 340 litre civarında su tükettiği ve tüm Dünya'nın her yıl 23.4 milyar kilovat-saat enerji tükettiği düşünülecek olursa, sadece bu yöntemle Dünya'ya su sağlamanın inanılmaz yüksek maliyetli bir iş olduğu görülecektir. Bu sebeple, bu yüksek enerji gereksinimleri, emisyonlarla ilgili endişeleri artırıyor.
Tuzdan arındırmanın maliyetleri sadece ekonomik değil, aynı zamanda çevreseldir. Tüm tuzdan arındırma yöntemleri, deniz suyunda bulunan tuzlardan ve işlemde kullanılan kimyasallardan oluşan konsantre bir atık ürün üretir. Arıtmanın bu birincil yan ürünü, tesislerin denize geri pompaladığı “brine” adı verilen aşırı doymuş tuzlu sudur. Bu madde, deniz tabanına çökerek çözünmüş oksijeni tüketir. Yüksek tuzluluk oranı ve düşük oksijen seviyeleri, derin sularda yaşayan bentik organizmalar üzerinde olumsuz etkilere sahip olabilir ve bu, gıda zinciri boyunca gözlemlenebilir ekolojik etkilere dönüşebilir. Ayrıca bu yan ürün, besleme suyunda bulunan ağır metaller ve kimyasallarla yüklü olabilir. Özellikle de kaynak suyunun ön arıtma sürecinde kullanılan kirlenme önleyici maddeler, ekosistemler üzerinde potansiyel olarak zararlı etkileri olabilecek konsantrasyonlarda birikir ve çevreye zarar verebilir.
