L’uso massivo dei depuratori domestici ha fatto sì che un concetto non scontatissimo come l’osmosi inversa si ritrovasse ad essere sulla bocca di tutti.
Vediamo di chiarire come si svolge il processo e i suoi principali utilizzi nell’edilizia stradale e urbanistica.
Cosa significa osmosi inversa?
La depurazione dell’acqua attraverso l’osmosi inversa è un processo in grado di rimuovere la stragrande maggioranza dei contaminanti.
Per comprendere l’osmosi inversa, è utile partire dal concetto di osmosi, un fenomeno naturale attraverso il quale l’acqua fluisce da una soluzione meno concentrata di soluti attraverso una membrana semipermeabile a una soluzione più concentrata, fino a quando le concentrazioni di soluto non si equilibrano su entrambi i lati della membrana. La membrana semipermeabile permette il passaggio dell’acqua ma blocca la maggior parte dei soluti.
Nell’osmosi inversa questo processo naturale viene “invertito” applicando una pressione esterna sulla soluzione più concentrata, che spinge l’acqua a muoversi dalla soluzione più concentrata verso l’altra. Il risultato è che l’acqua non trattata transita verso la soluzione meno concentrata, lasciandosi i contaminanti alle spalle.
Come abbiamo detto raccontando come viene depurata l’acqua urbana, il processo di depurazione ad osmosi, quando applicato ai contesti di potabilizzazione di acqua urbana, prende vie diverse e attraversa varie fasi di pre e post trattamento.
Dal punto di vista chimico
L’osmosi inversa (OI) è un processo di separazione che sfrutta una membrana semipermeabile per rimuovere ioni, molecole organiche e particelle più grandi dall’acqua. In termini termodinamici, l’OI si oppone alla direzione naturale dell’osmosi, richiedendo l’applicazione di una pressione esterna superiore alla pressione osmotica della soluzione. La pressione osmotica può essere calcolata attraverso l’equazione di van’t Hoff per soluzioni ideali, dove il coefficiente di van’t Hoff rappresenta il numero di particelle in cui un soluto si dissocia.
La legge è:
Π=iCRT
Dove i è il coefficiente di van’t Hoff, C è la concentrazione molare del soluto, R è la costante universale dei gas e T è la temperatura assoluta in Kelvin.
Membrane di osmosi inversa
Le membrane utilizzate nell’OI sono composte da materiali polimerici con proprietà selettive, che permettono il passaggio dell’acqua ma impediscono quello dei soluti disciolti. Queste membrane operano secondo meccanismi di filtrazione per dimensione e interazione soluto-membrana. La selettività della membrana è determinata dalla sua struttura microscopica, incluso il grado di cross-linking nei materiali polimerici, che influisce sulla permeabilità e sul restringimento dei pori.
Tra i fattori che influenzano l’efficienza dell’osmosi inversa abbiamo la pressione di alimentazione, ovvero l’incremento della pressione di alimentazione che aumenta il flusso d’acqua attraverso la membrana, fino a un certo limite, oltre il quale il flusso non aumenta significativamente a causa della compattazione della membrana.
Un secondo fattore è l’aumento della temperatura, che riduce la viscosità dell’acqua, incrementando il flusso attraverso la membrana. Tuttavia, temperature elevate possono danneggiare le membrane polimeriche.
Abbiamo poi chiaramente la concentrazione del soluto.
Infine, il deposito di materiali sulla superficie della membrana (fouling) e la precipitazione di sali insolubili (scaling) possono ridurre significativamente l’efficienza del processo, aumentando la resistenza al flusso e riducendo la permeabilità della membrana.
Altre applicazioni dell’osmosi inversa, oltre alla potabilizzazione dell’acqua
Il processo di osmosi inversa vede diverse applicazioni, oltre alla potabilizzazione dell’acqua, ovvero:
● La desalinizzazione. L’osmosi inversa è utile per trasformare l’acqua di mare o l’acqua salmastra in acqua dolce – non necessariamente potabile;
● L’osmosi inversa viene anche usata per purificare le acque reflue;
● Inoltre, l’osmosi inversa viene usata nell’industria farmaceutica ed alimentare.