L'osmosi inversa (RO) è una tecnologia di separazione a membrana che può rimuovere il sale e altre sostanze disciolte dall'acqua applicando pressione. L'RO è ampiamente utilizzata per la desalinizzazione dell'acqua di mare, la desalinizzazione dell'acqua salmastra, la purificazione dell'acqua potabile e il riutilizzo delle acque reflue.
La storia dietro la membrana ad osmosi inversa
Vi siete mai chiesti come funziona una membrana a osmosi inversa? Come riesce a filtrare il sale e altre impurità dall'acqua, rendendola sicura e potabile? Beh, la storia dietro questa straordinaria invenzione è piuttosto affascinante e coinvolge alcuni curiosi gabbiani.
Tutto iniziò negli anni '50, quando uno scienziato di nome Sidney Loeb lavorava all'Università della California, a Los Angeles. Era interessato a studiare il processo di osmosi, ovvero il movimento naturale dell'acqua attraverso una membrana semipermeabile da una regione a bassa concentrazione di soluti a una regione ad alta concentrazione di soluti. Voleva trovare un modo per invertire questo processo e far passare l'acqua da una zona ad alta concentrazione di soluti a una zona a bassa concentrazione di soluti, sfruttando la pressione esterna. Questo gli avrebbe permesso di desalinizzare l'acqua di mare e produrre acqua dolce per il consumo umano.
Tuttavia, si trovò di fronte a una sfida importante: trovare una membrana adatta che potesse resistere all'alta pressione e all'incrostazione causata da sale e altri contaminanti. Provò diversi materiali, come l'acetato di cellulosa e il polietilene, ma nessuno di essi funzionava abbastanza bene. Stava per arrendersi, quando notò qualcosa di strano.
Un giorno, mentre passeggiava lungo la spiaggia, vide uno stormo di gabbiani volare sopra l'oceano. Osservò che si tuffavano in acqua, catturavano qualche pesce e poi tornavano a riva. Si chiese come facessero a bere acqua di mare senza ammalarsi o disidratarsi. Decise di indagare ulteriormente e scoprì che i gabbiani hanno una ghiandola speciale vicino agli occhi, chiamata ghiandola del sale. Questa ghiandola secerne il sale in eccesso dal sangue, attraverso le narici, sotto forma di soluzione salina. In questo modo, possono mantenere il loro equilibrio idrico ed evitare l'avvelenamento da sale.
Da allora, la tecnologia RO ha iniziato un rapido sviluppo e si è gradualmente avviata verso la commercializzazione. Nel 1965, il primo sistema RO commerciale fu costruito a Coalinga, in California, producendo 5.000 galloni d'acqua al giorno. Nel 1967, Cadotte inventò la membrana composita a film sottile utilizzando il metodo della polimerizzazione interfacciale, che migliorò le prestazioni e la stabilità delle membrane RO. Nel 1977, FilmTec Corporation iniziò a vendere elementi a membrana a secco, che avevano tempi di conservazione più lunghi e un trasporto più semplice.
Oggigiorno, le membrane per osmosi inversa sono disponibili in vari tipi e dimensioni, a seconda della qualità dell'acqua di alimentazione e dei requisiti applicativi. In generale, esistono due tipi principali di membrane per osmosi inversa: a spirale avvolta e a fibra cava. Le membrane a spirale avvolta sono costituite da fogli piatti avvolti attorno a un tubo perforato, formando un elemento cilindrico. Le membrane a fibra cava sono costituite da tubi sottili con nuclei cavi, che formano un elemento a fascio. Le membrane a spirale avvolta sono più comunemente utilizzate per la desalinizzazione dell'acqua di mare e salmastra, mentre le membrane a fibra cava sono più adatte per applicazioni a bassa pressione come la purificazione dell'acqua potabile.
Per scegliere la membrana RO più adatta a una specifica applicazione, è necessario considerare diversi fattori, tra cui:
- Reiezione salina: percentuale di sale rimossa dalla membrana. Una maggiore reiezione salina significa una migliore qualità dell'acqua.
- Flusso d'acqua: la quantità d'acqua che passa attraverso la membrana per unità di superficie e di tempo. Un flusso d'acqua più elevato significa maggiore produttività e minore consumo energetico.
- Resistenza al fouling: capacità della membrana di resistere al fouling causato da materia organica, colloidi, microrganismi e minerali incrostanti. Una maggiore resistenza al fouling si traduce in una maggiore durata della membrana e minori costi di manutenzione.
- Pressione di esercizio: la pressione necessaria per far passare l'acqua attraverso la membrana. Una pressione di esercizio inferiore comporta minori consumi energetici e minori costi delle apparecchiature.
- pH operativo: l'intervallo di pH che la membrana può tollerare senza danni. Un pH operativo più ampio significa maggiore flessibilità e compatibilità con diverse fonti di acqua di alimentazione.
Le diverse membrane RO possono presentare diversi compromessi tra questi fattori, pertanto è importante confrontare i dati sulle loro prestazioni e selezionare quella più adatta in base alle specifiche condizioni applicative.
Data di pubblicazione: 02-11-2023