L'osmosi inversa (RO) è una tecnologia di separazione a membrana in grado di rimuovere sale e altre sostanze disciolte dall'acqua applicando pressione. L'RO è stato ampiamente utilizzato 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
Ti sei mai chiesto come funziona una membrana ad osmosi inversa? Come può filtrare il sale e altre impurità dall'acqua, rendendola sicura e pulita da bere? Ebbene, 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, che è il movimento naturale dell'acqua attraverso una membrana semipermeabile da una regione a bassa concentrazione di soluto a una regione ad alta concentrazione di soluto. Voleva trovare un modo per invertire questo processo e far sì che l'acqua si spostasse da un'alta concentrazione di soluto a una bassa concentrazione di soluto, utilizzando la pressione esterna. Ciò gli consentirebbe di desalinizzare l’acqua di mare e produrre acqua dolce per il consumo umano.
Tuttavia, dovette affrontare una sfida importante: trovare una membrana adatta che potesse resistere all'alta pressione e alle incrostazioni causate dal sale e da altri contaminanti. Ha provato vari materiali, come l'acetato di cellulosa e il polietilene, ma nessuno ha funzionato abbastanza bene. Stava per arrendersi, quando notò qualcosa di strano.
Un giorno, mentre passeggiava lungo la spiaggia, vide uno stormo di gabbiani volare sull'oceano. Osservò che si tuffavano in acqua, catturavano dei pesci e poi tornavano a riva. Si chiedeva come potessero bere l'acqua di mare senza ammalarsi o disidratarsi. Decise di indagare più a fondo 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 è entrata in un periodo di rapido sviluppo e si è gradualmente spostata verso la commercializzazione. Nel 1965, il primo sistema RO commerciale fu costruito a Coalinga, in California, producendo 5000 litri d'acqua al giorno. Nel 1967, Cadotte inventò la membrana composita a film sottile utilizzando il metodo di polimerizzazione interfacciale, che migliorò le prestazioni e la stabilità delle membrane RO. Nel 1977, FilmTec Corporation iniziò a vendere elementi a membrana di tipo secco, che avevano tempi di conservazione più lunghi e un trasporto più semplice.
Al giorno d'oggi, le membrane RO 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 RO: a spirale e a fibra cava. Le membrane spirometalliche sono costituite da fogli piani avvolti attorno ad un tubo forato, 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 sono più comunemente utilizzate per la desalinizzazione dell'acqua di mare e dell'acqua 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 giusta per un'applicazione specifica, è necessario considerare diversi fattori, tra cui:
- Rifiuto del sale: la percentuale di sale che viene rimossa dalla membrana. Una maggiore eliminazione del sale significa una migliore qualità dell’acqua.
- Flusso d'acqua: la quantità di acqua che passa attraverso la membrana per unità di area e tempo. Un flusso d’acqua più elevato significa maggiore produttività e minore consumo energetico.
- Resistenza alle incrostazioni: capacità della membrana di resistere alle incrostazioni causate da materia organica, colloidi, microrganismi e minerali incrostanti. Una maggiore resistenza alle incrostazioni significa una maggiore durata della membrana e minori costi di manutenzione.
- Pressione operativa: la pressione necessaria per far passare l'acqua attraverso la membrana. Una pressione operativa inferiore significa un consumo energetico e un costo delle apparecchiature inferiori.
- 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.
Differenti membrane RO possono avere diversi compromessi tra questi fattori, quindi è importante confrontare i loro dati prestazionali e selezionare quella più adatta in base alle condizioni applicative specifiche.
Orario di pubblicazione: 02-nov-2023