La sal se elimina del agua de mar mediante diferentes variedades de dos procesos básicos: la destilación, que también se conoce como "térmica", y la ósmosis inversa, que también se denomina "membrana". La destilación implica hervir agua de mar hasta que se evapore, dejando la sal atrás, y luego permitiendo que el vapor de agua se condense y se acumule en otro lugar. La ósmosis inversa utiliza la presión para forzar el agua de mar contra un filtro especializado o una membrana semipermeable con aberturas demasiado pequeñas para permitir que la sal disuelta pase.
Los procesos de destilación utilizados para la desalinización incluyen el método de flash de múltiples etapas, la destilación de efectos múltiples y la destilación por compresión de vapor. Los procesos de membrana incluyen ósmosis inversa, electrodiálisis y reversión de electrodiálisis. La destilación flash en varias etapas y la ósmosis inversa representan la mayoría de los métodos de plantas de desalinización en uso en todo el mundo. La planta de desalinización más grande del mundo, una instalación integrada de energía y agua, se encuentra en Arabia Saudita. La mayor parte de un suministro de agua doméstica producido por la desalinización de agua de mar, alrededor del 40 por ciento, se encuentra en Israel.
Tanto la destilación como los métodos de desalinización por ósmosis inversa son costosos. Se utiliza una gran cantidad de energía eléctrica, con la clasificación de destilación como el mayor consumidor de energía. La cogeneración es una posible solución al problema del costo que aplica el exceso de calor producido por una planta de energía eléctrica a un proceso adicional, como la desalinización, en una instalación de doble propósito. La mayoría de las centrales eléctricas de cogeneración que producen agua potable a partir de agua de mar se encuentran en el norte de África o en el Medio Oriente, donde abundan las reservas de petróleo que ayudan a compensar la limitada accesibilidad del agua potable.
