Desalinasi adalah proses membuat air asin menjadi air tawar dengan cara sederhana menghilangkan garam dari badan air. Proses pemisahan dari air asin akan membuat aliran air tawar, dan aliran air asin (air asin berkonsentrasi tinggi). Suatu air dikatakan “garam” jika konsentrasi garam atau mineral lainnya (diukur dengan konsentrasi Cl-) lebih dari 1.000 ppm (parts per million), sedangkan air laut sekitar 35.000 ppm. Air tawar, di sisi lain, konsentrasi garamnya di bawah 150 ppm.
Pada prinsipnya desalinasi dapat dilakukan dengan dua jenis proses; distilasi dan filtrasi. Penyulingan sendiri telah digunakan selama ribuan tahun oleh para pelaut Yunani untuk menghasilkan air dari air laut, sedangkan orang Romawi menggunakan lempung penyaring untuk memisahkan garam dari air. Sampai saat ini, kita masih dapat menemukan pendekatan modern terhadap dua konsep desalinasi ini.
Dalam proses berbasis distilasi, air tawar diperoleh melalui metode penguapan dan menjebak kondensat sebagai produk air tawar. Salah satu aplikasi modernnya adalah Multi-stage Flash (MSF). MSF beroperasi dengan "mem-flash" sebagian air menjadi uap dalam beberapa tahap yang pada dasarnya merupakan penukar panas arus berlawanan. MSF sendiri banyak digunakan dan telah menyumbang sekitar 26% dari semua air desalinasi di dunia. Namun kelemahan MSF ini adalah biaya operasi yang cukup tinggi dan memerlukan kondisi khusus untuk mencapai kelayakan ekonominya, terutama dibandingkan dengan teknologi Reverse Osmosis (RO). Teknologi berbasis distilasi populer lainnya adalah MED (Multiple-effect Distillation) dan VCD (Vapor Compression Distillation).
Dalam proses berbasis filtrasi, air tawar diperoleh melalui cara “menyaring” garam dari air menggunakan membran. Proses utama untuk desalinasi dalam hal kapasitas terpasang dan pertumbuhan tahunan adalah Reverse Osmosis (RO) berbasis filtrasi. Reverse Osmosis adalah proses memaksa pelarut dari daerah konsentrasi zat terlarut tinggi melalui membran semi-permeabel ke daerah konsentrasi zat terlarut rendah dengan menerapkan tekanan melebihi tekanan osmotik. Aplikasi dalam desalinasi adalah pemisahan air murni dari air laut dengan menekan sisi konsentrasi garam yang tinggi, menyebabkan air tawar muncul dari sisi lain. Proses ini membutuhkan tekanan tinggi dan oleh karena itu penggunaan energi yang tinggi. Tetapi dengan pasar yang berkembang dan peningkatan teknologi, efisiensi RO semakin baik dari waktu ke waktu.
Desalinasi adalah cara yang relatif mahal untuk menghasilkan air bersih dibandingkan dengan mengumpulkan dan mengolah dari sumber air tawar (sungai, danau, mata air, air tanah, dll.), yang sangat melimpah di Indonesia. Namun, kurangnya infrastruktur untuk mengolah air membuat banyak rumah tangga bahkan bisnis lebih memilih untuk menggunakan air tanah. Dengan bertambahnya jumlah penduduk, terutama di daerah yang sangat padat seperti Jakarta, juga menurunkan kualitas air tanah yang digunakan. Di Jakarta, diperkirakan permukaan tanah turun 10 cm per tahun, sebagian karena sekitar 10 juta sumur dalam untuk mengambil air tanah di sekitar Jakarta.
Masalah lainnya adalah kualitas sungai yang sangat bergantung pada pasokan air bersih. Akibat rendahnya kualitas air sungai, biaya pengolahan air baku menjadi air bersih pun juga meningkat. Ditambah lagi dengan mahalnya biaya pemasangan perpipaan dan pemeliharaan untuk mendistribusikan terutama ke daerah-daerah yang jauh dari instalasi pengolahan air.
Faktor geografi adalah salah satu masalah untuk distribusi air. Beberapa pulau kecil terlalu jauh untuk dijangkau dari pulau-pulau daratan dengan perpipaan dimana masyarakat terpaksa harus membeli air dengan harga yang sangat tinggi. Hal ini menyebabkan ketergantungan pada air permukaan, sebagian besar dikumpulkan dari hujan.
Saat ini, selain menggunakan teknologi IPAL ( Instalasi Pengolahan Air Limbah ) sebagai upaya dalam menciptakan air bersih, proses desalinasi ini sendiri juga banyak digunakan di pabrik-pabrik diseluruh Indonesia untuk memenuhi kebutuhan air bersih mereka. Proses ini juga digunakan di banyak pulau, meskipun dalam kapasitas yang lebih kecil. Penggunaannya masih terbatas karena fasilitas dan perawatannya yang mahal, meskipun inovasi pada membran dan teknologi telah membuatnya lebih murah selama bertahun-tahun. Namun terlepas dari semua kendala tersebut, desalinasi air laut sebagai salah satu sumber air bersih penting untuk mengurangi tekanan pada penggunaan air permukaan dan air tanah.