Informazioni sui Sistemi di Osmosi Inversa

L'osmosi inversa (RO) è una tecnologia di trattamento dell'acqua che può rimuovere contaminanti come sali disciolti, microrganismi e materia organica dall'acqua ad alta velocità utilizzando una membrana semipermeabile. Questo metodo, che funziona invertendo il processo naturale di osmosi, è diventato uno dei pilastri del trattamento dell'acqua industriale oggi. Svolge un ruolo importante nel recupero di acqua salata o inutilizzabile come acqua potabile o acqua per processi. Ad esempio, l'osmosi inversa è comunemente utilizzata per desalinizare l'acqua di mare per ottenere acqua potabile. Nel 2019, circa 16.000 impianti di dissalazione in tutto il mondo producevano un totale di ~95 milioni di m³/giorno di acqua con tecnologia di osmosi inversa (circa la metà di questa capacità si trova nella regione del Medio Oriente e del Nord Africa). L'osmosi inversa svolge un ruolo critico fornendo acqua fresca in regioni dove le risorse idriche sono limitate e fornendo acqua ad alta purezza in processi industriali. 

L'osmosi inversa è posizionata come uno dei passaggi di trattamento più sensibili e avanzati nei processi generali di trattamento dell'acqua. Metodi convenzionali come la filtrazione, la sedimentazione o la disinfezione sono efficaci nell'eliminare solidi sospesi e microbi, ma non possono rimuovere ioni disciolti e salinità. L'osmosi inversa, d'altra parte, fornisce demineralizzazione separando le molecole d'acqua da altri ioni e molecole secondo il principio della separazione a membrana. Pertanto, l'osmosi inversa è generalmente utilizzata per fornire la purezza finale dell'acqua dopo passaggi di pre-trattamento come la filtrazione a sabbia, l'ultrafiltrazione e il carbone attivo. L'OS è considerata come il “lucidatore” o tecnologia di fase finale nella catena di processo di trattamento dell'acqua perché esegue la purificazione più fine. L'acqua prodotta è solitamente di una qualità che soddisferà gli standard per l'acqua potabile o i pertinenti standard di purezza industriale. Di conseguenza, l'osmosi inversa ha una posizione imprescindibile sia nella fornitura di acqua potabile che nella preparazione di acqua industriale fornendo produzione di acqua pura a un livello che non può essere raggiunto con metodi tradizionali. 

Principio di funzionamento dell'osmosi inversa 

Differenza tra osmosi e osmosi inversa

L'osmosi è un processo naturale che si verifica quando due ambienti con diverse concentrazioni di soluzione sono separati da una membrana semipermeabile. L'acqua tende a bilanciare le concentrazioni passando attraverso la membrana dal lato con concentrazione più bassa (meno salato) al lato con concentrazione più alta. Questa transizione avviene grazie alla pressione osmotica a seconda della differenza di concentrazione della soluzione. Nell'osmosi inversa, questa direzione di flusso naturale viene invertita applicando pressione dall'esterno. In altre parole, con l'aiuto di alta pressione, l'acqua è forzata dal lato con alta concentrazione di sale (ad esempio, acqua di mare) al lato con bassa concentrazione di sale (acqua pura). In questo modo, la membrana permette il passaggio delle molecole d'acqua trattenendo ioni e molecole più grandi. Affinché il processo di osmosi inversa si verifichi, la pressione applicata deve superare la pressione osmotica dell'acqua di alimentazione. Ad esempio, nella dissalazione dell'acqua di mare, si utilizzano alte pressioni come ~60-80 bar per superare la pressione osmotica (circa 30 bar); così, le molecole d'acqua vengono separate dall'acqua salata e passano al lato dell'acqua pulita. 

Struttura e funzionamento delle membrane a osmosi inversa

Le membrane moderne per osmosi inversa sono generalmente prodotte da una struttura di composito a film sottile (TFC), materiale a base di poliammide. Lo strato di separazione attivo è un film molto sottile, di circa 2000 Å (0,2 µm) di spessore, che consente all'acqua di passare mentre respinge in gran parte i sali disciolti. Questo strato attivo è posizionato su un substrato altamente poroso per fornire supporto meccanico. Gli elementi delle membrane per osmosi inversa sono di solito sotto forma di moduli avvolti a spirale nelle applicazioni industriali. In un elemento di membrana avvolto a spirale, un separatore a rete è posizionato tra i due strati di membrana per creare una distanza di flusso, e i bordi sono incollati per formare una struttura a busta. Questo pacchetto di membrana a forma di busta è avvolto attorno a un tubo di raccolta centrale perforato con uno strato di supporto poroso chiamato trasportatore di permeato. Le buste sono sigillate con adesivo su tre bordi, e il bordo aperto è collegato al tubo di raccolta centrale. L'acqua di alimentazione fluisce in modo turbolento sulla superficie della membrana grazie a questo separatore e le molecole d'acqua passano attraverso la membrana e si muovono verso il tubo centrale lungo il trasportatore di permeato all'interno delle buste. Gli ioni che non possono passare attraverso la superficie della membrana vengono portati via con il flusso all'esterno della busta e formano il flusso di concentrazione. Così, un singolo flusso di alimentazione viene separato in due flussi distinti dopo essere usciti dal modulo di membrana: permeato (acqua di prodotto) e concentrato (retentato/rifiuto).  

Figura 1: Principio di flusso incrociato nella membrana di osmosi inversa. Il sistema di membrana divide un flusso di alimentazione in due: l'acqua purificata (permeato) passa attraverso la membrana, mentre la parte rimanente viene scaricata come flusso di concentrazione, concentrando le sostanze inquinanti. Questa filtrazione a flusso incrociato minimizza la formazione di depositi sulla superficie della membrana; se ci fosse un singolo flusso di uscita (come nella filtrazione a fondo cieco), la membrana si ostruirebbe rapidamente. Gli elementi RO a spirale creano un effetto di lavaggio continuo con il principio che l'acqua alimentata dal davanti scorre parallela alla superficie della membrana e il flusso di concentrazione esce dai lati. Questa struttura garantisce un funzionamento efficiente e una lunga vita della membrana. L'acqua purificata che passa attraverso la membrana viene raccolta nel tubo di raccolta del permeato al centro dell'elemento. 

Pressione, Flusso e Comportamento della Membrana

Nei sistemi di osmosi inversa, la pressione operativa è il principale determinante delle prestazioni del sistema. Man mano che la pressione applicata aumenta, il flusso attraverso la membrana aumenta; tuttavia, ogni membrana ha una capacità massima di flusso e un rischio di diminuzione dell'efficienza di ritenzione del sale in caso di sovrapressione. Un sistema RO ben progettato di solito trattiene il 95–99% dei solidi disciolti nell'acqua di alimentazione. Ad esempio, un'acqua di alimentazione con un TDS di 500 mg/L può produrre acqua di prodotto con un TDS di <10–25 mg/L in condizioni appropriate. Quando l'acqua scorre attraverso la membrana, parte dell'acqua viene rimossa come permeato, mentre il resto viene rimosso come concentrato. Il tasso di recupero indica quanto dell'acqua di alimentazione viene raccolta come permeato ed è solitamente compreso tra il 50% e l'80% (a seconda della qualità dell'acqua di alimentazione). Un alto recupero significa meno acque reflue, ma aumenta la concentrazione di sale nel concentrato, aumentando il rischio di formazione di incrostazioni sulla membrana. Pertanto, viene selezionato un recupero ottimale per ogni applicazione. Inoltre, la temperatura è un parametro che influisce sul flusso d'acqua: a temperature più elevate, la viscosità dell'acqua diminuisce, il che aumenta il flusso della membrana, ma anche la pressione osmotica aumenta, il che può aumentare la permeabilità ai sali in una certa misura. Pertanto, i sistemi RO sono solitamente progettati per una temperatura di riferimento di 20–25°C, e le valutazioni delle prestazioni vengono effettuate normalizzando la temperatura. Di conseguenza, il principio operativo dell'osmosi inversa è separare l'acqua ad alta pressione con una membrana semipermeabile, mantenere la superficie della membrana pulita con operazioni a flusso incrociato e ottimizzare i parametri operativi in base alla qualità dell'acqua. 

Componenti principali dei sistemi ad osmosi inversa 

Un sistema industriale di osmosi inversa è composto da diversi sottoinsiemi che si completano a vicenda per trasformare l'acqua da grezza a pura, adatta all'uso. I componenti principali sono: 

Sistemi di pretrattamento

A seconda della natura dell'acqua di alimentazione, il pretrattamento è essenziale per proteggere le membrane RO e garantire il loro funzionamento efficiente. Il pretrattamento di solito comporta uno o più passaggi. La filtrazione a sabbia o multimediale previene il blocco delle membrane da particelle, trattenendo solidi sospesi che causano torbidità nell'acqua. Le unità di microfiltrazione o ultrafiltrazione possono essere utilizzate per rimuovere particelle più fini e torbidità, specialmente in acque di alimentazione ad alto carico come l'acqua superficiale o le acque reflue. I filtri a carboni attivi rimuovono il cloro libero e la materia organica dall'acqua di alimentazione - critico rimuovere prima, poiché il cloro può degradare chimicamente (ossidare e "bruciare") le membrane RO a film sottile. Il carbonio attivo rimuove anche sostanze che causano sapore e odore, migliorando la qualità organolettica dell'acqua. Ancora una volta, il pretrattamento può includere l'addolcimento (scambio ionico) o la dosatura di anticalcare, a seconda della durezza dell'acqua. In questo modo, i livelli di saturazione degli ioni di durezza come calcio e magnesio o specie che possono formare calcare come solfato e silice vengono ridotti e viene prevenuta la formazione di calcare (durezza) sulla membrana. Infine, se ci sono microrganismi nell'acqua di alimentazione che hanno il potenziale di crescere biologicamente, il carico biologico può essere ridotto utilizzando dispositivi di disinfezione UV o agenti biocidi all'ingresso. Un pretrattamento ben progettato estende la vita delle membrane RO e riduce i costi operativi riducendo la frequenza della pulizia. 

Pompa ad Alta Pressione

L'acqua pre-trattata viene inviata ad alta pressione per passare attraverso le membrane RO. La pompa ad alta pressione, considerata il cuore del sistema, esegue questo lavoro. La pompa è tipicamente una pompa centrifuga in acciaio inossidabile, a seconda dei requisiti di progettazione, e può fornire pressioni di esercizio da 10 a 80 bar (a seconda della salinità dell'acqua di alimentazione). Potrebbe esserci una valvola di regolazione della pressione o una linea di bypass per controllare e mantenere la pressione all'uscita della pompa. Negli impianti RO su larga scala, vengono utilizzati azionamenti a frequenza variabile (VFD) nelle pompe per l'efficienza energetica; questo consente di regolare la velocità della pompa per raggiungere la pressione desiderata e protegge le membrane da improvvisi aumenti di pressione. Inoltre, vengono installate valvole di sicurezza (di rilascio della pressione) per prevenire l'accumulo eccessivo di pressione nella linea ad alta pressione. 

Moduli di Membrane

Il componente principale in cui si svolge il processo di osmosi inversa è il modulo membranoso. Gli elementi di membrana a spirale sono tipicamente moduli cilindrici standard di diametro 4 pollici o 8 pollici e sono posizionati in serie in vasi di pressione (involucro). Ogni modulo è costruito avvolgendo saldamente fogli di membrana semipermeabili e distanziatori (Figura 2). L'acqua da trattare entra in ciascun ingresso del vaso di pressione e si concentra gradualmente mentre passa attraverso gli elementi di membrana collegati in serie ed esce alla fine. Durante questo tempo, una certa quantità di permeato da ciascun elemento viene raccolta nei tubi al centro delle membrane. I moduli di membrana possono essere disposti come sistemi a singolo stadio o a più stadi, a seconda della configurazione del sistema. Manometri sono forniti all'uscita di ciascun modulo o alla testa del vaso di pressione e misuratori di flusso sono forniti su ciascun flusso per monitorare le prestazioni delle membrane. I moduli di membrana vengono sostituiti a intervalli regolari (ad es. 3–5 anni) man mano che le prestazioni peggiorano; questo periodo può essere esteso con un buon pret trattamento e funzionamento. 

Figura 2: Strati di un elemento membrana RO avvolto a spirale. La struttura di un elemento membrana è mostrata nella foto aprendo l'avvolgimento esterno. Il tubo giallo in mano è il tubo centrale di raccolta del permeato dell'elemento. Gli strati bianchi avvolti attorno al tubo sono fogli di membrana semi-permeabili, e il materiale a rete tra di essi è la rete di spaziatori per il feed. Inoltre, c'è uno strato di trasporto del permeato sulla superficie posteriore delle foglie di membrana, che consente al permeato di essere trasportato al centro. Grazie a questa struttura a strati, l'acqua di alimentazione scorre disperdendosi lungo le foglie di membrana, mentre l'acqua pura passa attraverso le membrane e si muove lungo il trasportatore verso il centro, mentre sali e altre impurità non possono passare la membrana e si concentrano nel flusso di scarto. 

Attrezzatura di controllo del flusso

Vari strumentazioni e elementi di controllo sono utilizzati per il funzionamento stabile e sicuro dei sistemi RO. Manometri monitorano le pressioni di sistema all'uscita della pompa e all'ingresso/uscita di ciascun serbatoio di pressione della membrana. Flussometri misurano i tassi di flusso nelle linee di alimentazione, permeato e concentrato per monitorare il bilancio idrico del sistema. In questo modo, il tasso di recupero può essere calcolato istantaneamente e si garantisce che i valori di progetto non siano superati. Sensor di conducibilità (TDS) monitorano la qualità dell'acqua prodotto; le conducibilità di alimentazione e permeato vengono misurate per calcolare il recupero di sale per il monitoraggio delle prestazioni della membrana (una buona membrana tipicamente fornisce oltre il 95% di rifiuto di sale). Valvole di controllo automatiche sono situate specialmente nella linea di uscita del concentrato e vengono utilizzate per regolare la pressione/recupero del sistema. Queste valvole, con attuatori elettrici o pneumatici, si aprono e chiudono in base ai segnali del sistema di controllo, creando un regime di flusso e pressione costante. Negli impianti RO più grandi, un PLC o un pannello di controllo monitora costantemente i dati di questi sensori e fornisce automazione regolando la velocità della pompa e le posizioni delle valvole. Strumenti aggiuntivi come termometri, misuratori di pH e, se necessario, sensori ORP possono essere utilizzati per monitorare le proprietà dell'acqua e rilevare possibili anomalie. Infine, valvole di controllo contropressione e sensori di perdita/ funzionamento a secco fanno anche parte del sistema di controllo del flusso per un funzionamento sicuro. 

Processi di Trattamento Finale

Poiché l'acqua ottenuta dalla membrana di osmosi inversa è molto povera di minerali e ha un alto tasso di saturazione, potrebbero essere necessarie regolazioni finali in alcune applicazioni. La regolazione del pH viene effettuata per bilanciare il pH che è sceso nell'acqua di prodotto RO, specialmente a causa degli acidi organici naturali e del diossido di carbonio. Ad esempio, prima di utilizzarla come acqua potabile, l'acqua RO viene leggermente alcalinizzata per prevenire la corrosività nelle tubazioni (filtri di calcite o dosaggio di idrossido di sodio possono essere utilizzati per il controllo della corrosione). Il bilanciamento minerale (remineralizzazione) è comune anche per l'acqua potabile; l'acqua completamente demineralizzata può avere un sapore insipido e alcuni minerali sono desiderati per essere ripristinati per il consumo umano. A tal fine, vengono applicati metodi come il passaggio attraverso letti di carbonato di calcio o il dosaggio di sali minerali. La disinfezione, sebbene l'acqua che esce dal processo RO sia quasi completamente priva di batteri e virus, è importante per prevenire la re-contaminazione quando viene data al sistema di distribuzione. Soprattutto nella produzione di acqua potabile municipale, viene aggiunto un disinfettante permanente come il cloro o la cloramina all'acqua di prodotto RO. In alternativa, se deve essere immagazzinata, le cisterne d'acqua possono essere protette con dispositivi di disinfezione UV. In alcune applicazioni industriali, l'acqua di prodotto RO può essere sottoposta a ulteriori fasi di purificazione (ad es. elettrodeionizzazione, rimozione organica ultravioletta, filtrazione assoluta da 0,2 micron). Tali processi di raffinazione sono necessari per ottenere acqua ultrapura, soprattutto nelle industrie elettroniche e farmaceutiche. Di conseguenza, i principali componenti dei sistemi di osmosi inversa sono progettati nel loro insieme per produrre acqua con purezza mirata dall'acqua grezza, e ciascun componente svolge un ruolo critico nelle prestazioni del sistema. 

Figura 3: Un'unità di trattamento dell'acqua ad osmosi inversa industriale. Pre-filtri come sabbia/carbone attivo in serbatoi di acciaio inossidabile a destra, membrane RO in recipienti di pressione cilindrici orizzontali a sinistra, pompa e pannello di controllo in primo piano. Questo tipo di sistema è progettato per ottenere acqua di alta purezza passando l'acqua grezza attraverso diverse fasi in applicazioni come la produzione di acqua potabile in bottiglia. 

Fasi nel processo di osmosi inversa 

La purificazione dell'acqua in un sistema di osmosi inversa avviene in diverse fasi fondamentali e sequenziali: 

Processo di pre-trattamento

L'acqua grezza deve essere portata a condizioni adatte prima di entrare nelle membrane di osmosi inversa. Il pre-trattamento, come dettagliato nella sezione 3, protegge le membrane rimuovendo solidi sospesi, cloro, ioni di durezza e microrganismi dall'acqua. Questa fase è fondamentale per il funzionamento sano del processo RO. Nei sistemi con pre-trattamento inadeguato, le membrane diventano rapidamente sporche, le perdite di pressione aumentano e l'efficienza diminuisce. Ad esempio, l'acqua torbida di un pozzo viene prima chiarificata passando attraverso un filtro a sabbia e un filtro a cartuccia, quindi passa attraverso un filtro a carboni attivi per rimuovere il cloro e viene alimentata all'unità RO aggiungendo una dose di antincrostante. In questo modo, l'acqua che raggiunge l'ingresso della membrana trasporta il minore carico possibile di sedimenti, carico biologico e incrostazioni. 

Filtrazione delle Membrane (fase RO)

L'acqua pre-trattata viene alimentata alla membrana(e) di osmosi inversa tramite una pompa ad alta pressione. Con la filtrazione della membrana che avviene all'interno dei moduli RO, le molecole d'acqua passano attraverso la struttura della membrana e vengono raccolte come permeato, mentre i sali disciolti e altri contaminanti si condensano nel flusso concentrato e vengono espulsi. Nei sistemi industriali, solitamente si utilizzano sistemi multi-stadio per raggiungere il recupero e la qualità dell'acqua desiderati. Ad esempio, in un sistema multi-stadio, l'acqua concentrata che esce dalla prima fase diventa l'alimentazione della fase successiva. In questo modo, il tasso di recupero totale può essere aumentato (ad esempio, il 50% di permeato viene prelevato nella prima fase e il concentrato viene alimentato alla seconda fase, ottenendo un recupero totale del 75-80%). Al contrario, nei sistemi multi-pass, l'acqua permeata viene passata attraverso un'altra membrana RO nuovamente e diventa ancora più pura (il RO a doppio passaggio è utilizzato soprattutto in settori come quello dei semiconduttori e farmaceutico dove è richiesta acqua ultrapura). Un'altra questione che deve essere considerata nella fase di filtrazione della membrana è la gestione dell'acqua concentrata/rifiutata. Il flusso concentrato risultante dal RO deve essere espulso in modo appropriato a causa del suo alto contenuto di sale e inquinanti. In un impianto di trattamento dell'acqua di mare, il concentrato può essere espulso direttamente in mare (il rapporto di miscelazione è regolato eseguendo valutazioni di impatto ambientale), ma negli impianti di trattamento dell'acqua salmastra interna, l'acqua concentrata viene solitamente diretta alle linee di acque reflue, iniezioni in pozzi profondi o laghetti di evaporazione. Questo flusso concentrato è un sottoprodotto inevitabile del processo RO e deve essere gestito come parte dell'efficienza complessiva del trattamento. 

Processi di Trattamento Finale

L'acqua permeata ottenuta dalle membrane è sottoposta ad alcuni trattamenti finali a seconda dello scopo d'uso. Se si ottiene acqua potabile, il valore di pH dell'acqua permeata viene generalmente corretto verso il lato leggermente alcalino e gli ioni calcio-magnesio possono essere aggiunti all'acqua per renderla più dura (ad esempio, facendola passare attraverso filtri di marmo). Questo processo conferisce all'acqua un carattere più bilanciato e bevibile. La clorazione viene poi effettuata nella rete di distribuzione per garantire la sicurezza biologica. D'altra parte, in usi industriali come acqua di alimentazione della caldaia, il permeato RO viene inviato a unità di deionizzazione (scambio ionico o elettrodeionizzazione) per rimuovere gli ultimi ioni di traccia rimanenti e quindi si ottiene acqua con conducibilità molto bassa. L'acqua prodotto ottenuta viene immagazzinata o consegnata direttamente al punto d'uso dopo aver rispettato gli standard pertinenti. Se l'acqua in uscita dal sistema RO deve essere immagazzinata, l'irradiazione UV periodica o la clorazione protettiva possono essere applicate per prevenire la crescita batterica nel serbatoio. La fase finale del trattamento include i ritocchi finali necessari per rendere l'acqua adatta all'uso finale. In questo modo, il permeato RO raggiunge una qualità che può essere utilizzata in sicurezza, sia che si tratti di acqua potabile o acqua per processi industriali. 

Parametri da Misurare e Controllare 

Affinché un impianto di osmosi inversa funzioni in modo efficiente e sicuro, vari parametri relativi sia all'acqua di ingresso che al processo e all'acqua di uscita devono essere misurati e monitorati regolarmente: 

Qualità dell'Acqua di Influenza

Le caratteristiche dell'acqua di alimentazione hanno un impatto diretto sul design e sulle prestazioni del sistema RO. Pertanto, i parametri di qualità di base dell'acqua che entra nell'unità RO dovrebbero essere monitorati. I solidi disciolti totali (TDS) o la conduttività elettrica indicano il livello di salinità dell'acqua grezza e determinano la pressione osmotica. Ad esempio, un improvviso aumento del valore TDS dell'acqua grezza può indicare un cambiamento nella fonte dell'acqua di alimentazione (contaminazione da sale o contaminazione). Il valore del pH indica il carattere acido o basico dell'acqua; sebbene le membrane RO possano generalmente operare nell'intervallo di pH 3–11, valori di pH estremi possono danneggiare il materiale della membrana o aumentare la suscettibilità alla formazione di incrostazioni. La durezza (concentrazioni di Ca²⁺, Mg²⁺) e i parametri di alcalinità sono critici per determinare il potenziale per la formazione di incrostazioni, specialmente il carbonato di calcio. La torbidità e i solidi sospesi indicano quanto bene l'acqua richiede un pretrattamento; se la torbidità è alta, dovrebbero essere adottate misure di filtrazione più efficaci. Poiché la presenza di cloro (Cl₂) o clorammine può danneggiare le membrane RO (attraverso effetti ossidativi), il cloro residuo dovrebbe essere misurato all'uscita del filtro a carboni attivi o all'ingresso della RO per garantire che sia vicino a zero. Metalli come il ferro e il manganese sono anch'essi monitorati e generalmente mantenuti a <0.1 mg/L, poiché possono accumularsi sulle membrane anche a basse concentrazioni e causare problemi. Il carico batteriologico (ad es. conteggio della piastra eterotrofica) è anch'esso monitorato nell'acqua di alimentazione; se viene rilevato un alto carico microbico, i passaggi di disinfezione/UV vengono aumentati nel pretrattamento. La misurazione di questi parametri dell'acqua in ingresso è importante per verificare se l'acqua è in condizioni adatte prima di entrare nel sistema RO e se il pretrattamento sta funzionando correttamente. 

Parametri di funzionamento

I parametri operativi chiave che determinano le prestazioni del sistema RO durante il funzionamento devono essere monitorati continuamente o periodicamente. I valori di pressione sono i più importanti tra questi; la pressione di uscita della pompa ad alta pressione e la pressione del concentrato alla fine di ciascuna fase/vasi sono monitorate. La differenza di pressione transmembrana attraverso le membrane è un indicatore importante in quanto può essere un segnale di incrostazione. I tassi di flusso sono misurati separatamente per gli stream di alimento, permeato e concentrato. Questo consente di calcolare il tasso di recupero istantaneo: ad esempio, se si alimentano 100 L/min e 75 L/min di permeato, il recupero è del 75%. Variazioni nei tassi di flusso (ad esempio, una diminuzione del flusso di permeato nel tempo) possono indicare un'incrostazione della membrana o un aumento della perdita di pressione. La temperatura viene monitorata poiché influisce sulle prestazioni della membrana e i dati sulle prestazioni sono normalizzati a una temperatura standard (25°C). La differenza di pressione (delta-P) tra gli stream di alimento e concentrato è un altro indicatore critico; l'aumento della caduta di pressione attraverso gli elementi indica un accumulo di incrostazioni. Uno degli indicatori indiretti dell'incrostazione della membrana è l'aumento della permeabilità al sale: Se la conduttività dell'acqua di prodotto, normalmente bassa, inizia ad aumentare, la ritenzione di sale potrebbe diminuire a causa dei contaminanti che si accumulano sulla superficie della membrana o dei danni alla membrana. Pertanto, la conduttività o la salinità del permeato viene controllata regolarmente. Inoltre, i parametri operativi come il tasso di flusso della pompa, il consumo energetico e la quantità di sostanze chimiche dosate vengono monitorati per garantire un funzionamento efficiente del sistema. Seguendo le tendenze in questi parametri, gli operatori possono diagnosticare la fonte del problema quando si verifica una situazione anomala (ad esempio, una diminuzione del flusso di permeato nonostante l'aumento della pressione). Ad esempio, se il tasso di flusso del permeato è inferiore al previsto a una certa pressione, si può concludere che le membrane sono incrostate e si pianifica una pulizia. 

Qualità e standard dell'acqua di prodotto

La qualità dell'acqua percolata, che è il prodotto finale del sistema di osmosi inversa, dovrebbe essere continuamente monitorata per garantire che sia adatta all'uso previsto. La conducibilità o il TDS è il indicatore più basilare della qualità dell'acqua di prodotto; solitamente la conducibilità dell'effluente RO è inferiore all'1% rispetto all'acqua grezza. Se viene prodotta acqua potabile, il valore TDS dovrebbe essere ~<500 mg/L (secondo gli standard), che è facilmente raggiungibile nella maggior parte dei casi con RO (anche con un aggiustamento di minerali se necessario, vedere il post-trattamento). Il pH è mantenuto all'interno di un certo intervallo, specialmente per il consumo umano o i requisiti dei processi industriali (ad esempio, solitamente 6.5–8.5 per l'acqua potabile). Poiché l'acqua RO può spesso essere leggermente acida, questo valore viene monitorato dopo l'aggiustamento del pH. La durezza è controllata per l'acqua potabile o l'acqua della caldaia; sebbene il permeato RO sia solitamente molto basso, <1°F, vengono apportate modifiche se il processo a valle lo richiede. La concentrazione di silice è un parametro controllato in applicazioni che richiedono alta purezza o nei boiler a vapore; la RO da sola rimuove la maggior parte della silice, ma se sono richiesti livelli molto bassi, può essere necessario un secondo passaggio RO o uno scambio ionico. Il carbonio organico totale (TOC) è particolarmente importante per le industrie elettroniche e farmaceutiche; sebbene la RO trattenga la maggior parte degli organici, vengono intrapresi ulteriori passaggi per il TOC a livelli di ppb. Inoltre, vengono effettuate analisi microbiologiche (coliformi, E. coli, ecc.) per l'acqua potabile se necessario – sebbene le membrane RO rimuovano in gran parte batteri e virus, i campioni vengono prelevati dall'uscita per prevenire contaminazioni dopo il sistema. La qualità dell'acqua di prodotto deve rispettare gli standard nazionali e internazionali; valori limite dell'Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) e valori limite normativi locali per l'acqua potabile, e standard di processo pertinenti per l'acqua industriale (ad es. standard dell'acqua della caldaia, standard dell'acqua per elettronica ASTM). La misurazione regolare di questi parametri indica se il sistema sta raggiungendo le prestazioni di purificazione previste e consente interventi in caso di deviazioni. 

Interpretazione dei parametri e diagnosi dei guasti

Non solo registrare i dati misurati, ma anche interpretarli è essenziale per un'operazione di successo. Ad esempio, si calcola con la formula tasso di rifiuto del sale = [(conduttività dell'alimentazione – conduttività del permeato) / conduttività dell'alimentazione] × 100 e dovrebbe rimanere costantemente alto (ad esempio >95%). Se il rifiuto del sale inizia a diminuire, si valuta la possibilità di perdite o danni chimici nelle membrane. Se si determina un aumento della differenza di pressione, si comprende se c'è ostruzione nelle membrane in quella fase osservando in quale fase si verifica l'aumento (un aumento nella prima fase è generalmente un segno di ostruzione, e un aumento nell'ultima fase è generalmente un segno di incrostazione). Se la flusso di permeato diminuisce nel tempo, viene normalizzato tenendo conto dei cambiamenti di temperatura e pressione; se c'è una vera diminuzione, la superficie della membrana potrebbe essere intasata. In questo caso, è previsto un lavaggio chimico. Se il tasso di recupero è sceso al di sotto dell'obiettivo, si pensa che ci possa essere un problema nella valvola di controllo della concentrazione o nell'alimentazione. Se non si riesce a raggiungere il flusso desiderato nonostante l'aumento della pressione della pompa, potrebbero esserci ostruzioni nei filtri o una perdita di prestazioni della pompa. In tutti questi scenari, la diagnosi dei guasti viene effettuata valutando insieme i parametri monitorati e il problema viene risolto. Ad esempio, se si osserva un aumento della conduttività del permeato + un aumento del flusso di permeato, ciò indica solitamente un guasto come la rottura della membrana o perdite di O-ring (perché sia l'acqua passa facilmente che la ritenzione del sale diminuisce). Alla luce di questi dati, gli operatori intervengono rapidamente e svolgono la sostituzione o la riparazione della membrana. Di conseguenza, ogni parametro misurato nei sistemi di osmosi inversa si muove normalmente all'interno di un certo intervallo e la salute del sistema è preservata interpretando con attenzione le tendenze in questi valori. 

Aree di utilizzo industriale 

I sistemi di osmosi inversa sono ampiamente utilizzati in molti settori che richiedono acqua ad alta purezza o vogliono riciclare acqua salata/rifiutata. Le principali aree industriali di utilizzo e le loro applicazioni in queste aree possono essere riassunte come segue: 

Industria alimentare e delle bevande

Sottosettori come l'acqua potabile in bottiglia, la produzione di bevande analcoliche, birra e prodotti lattiero-caseari attribuiscono grande importanza alla qualità dell'acqua utilizzata nei loro prodotti. L'osmosi inversa è generalmente utilizzata in questo settore per purificare completamente l'acqua grezza e riorganizzare il profilo minerale desiderato. Ad esempio, grandi aziende di bevande rimuovono tutti i minerali e le sostanze che influenzano il sapore con l'osmosi inversa per portare fonti d'acqua in diverse regioni geografiche a un gusto e una composizione standard, per poi reinserire in modo controllato alcuni minerali. In questo modo, il sapore e la qualità del prodotto vengono mantenuti. Inoltre, l'osmosi inversa è preferita nelle strutture di produzione di bevande analcoliche e succhi di frutta perché aumenta anche la sicurezza microbiologica. Nell'industria lattiero-casearia, l'osmosi inversa è utilizzata in processi come la concentrazione del siero; è possibile ottenere un concentrato ricco di proteine rimuovendo parzialmente acqua e lattosio dal siero, un sottoprodotto del latte, con l'osmosi inversa. I sistemi di osmosi inversa utilizzati nelle aziende alimentari sono generalmente progettati in materiale inossidabile e adatti per la sanificazione. Di conseguenza, l'osmosi inversa è una tecnologia chiave per il rifornimento di acqua pura che garantisce la qualità del prodotto nel settore alimentare e delle bevande. 

Settore Elettronica e Semiconduttori

Processi come la produzione di chip semiconduttori, pannelli LCD, pannelli solari e produzione di componenti elettronici di precisione richiedono l'uso di acqua ultrapura. L'acqua utilizzata in questo settore ha uno dei più alti standard di purezza al mondo: resistività 18.2 MΩ cm, carbonio organico totale < 1 ppb e conteggi di particelle che sono quasi inesistenti. Per raggiungere questo livello di acqua, di solito si utilizzano processi di purificazione multistadio, con l'osmosi inversa che è uno dei primi passi importanti in questo processo. In un tipico sistema di acqua di grado elettronico, l'acqua municipale viene prima in gran parte dissalata e depurata da RO, seguita da ulteriori passaggi come unità di deionizzazione, ultrafiltrazione, ossidazione UV e microfiltrazione per avvicinare l'acqua a "9N" di purezza (cioè 99.9999999% pura). RO si occupa della maggior parte del carico qui, estendendo la vita delle unità successive. Nelle fabbriche di semiconduttori, enormi impianti RO di grande capacità preparano sia l'acqua utilizzata come acqua di risciacquo nella produzione sia svolgono un ruolo nel riciclo ripurificando le acque reflue del processo. Poiché continuità e coerenza sono fondamentali nei sistemi idrici nel settore dell'elettronica, le unità di osmosi inversa sono di solito organizzate come doppio passaggio e ridondanti. In questo modo, l'acqua ultrapura, conosciuta come l'acqua più pura del mondo, viene ottenuta con una serie di tecnologie avanzate di purificazione, tra cui l'osmosi inversa, e fornita alle linee di produzione. ​

Settore energetico (centrali termiche e acqua per caldaie)

Le centrali termiche e le caldaie a vapore degli impianti industriali richiedono acqua ad alta purezza come acqua di alimentazione. Poiché l'acqua evapora e si condensa nelle caldaie, anche le più piccole impurità nell'acqua possono accumularsi nel tempo e portare a depositi come calcare, silice o prodotti di corrosione in tubi e turbine. Per questo motivo, l'acqua di alimentazione delle caldaie a vapore ad alta pressione è solitamente acqua demineralizzata, cioè acqua deionizzata. L'osmosi inversa è ampiamente utilizzata come un passo economico in questo processo di demineralizzazione. Ad esempio, in una centrale elettrica, l'acqua grezza (che può essere acqua di fiume o acqua di pozzo) viene prima fatta passare attraverso un sistema RO per rimuovere il 98-99% delle sostanze disciolte. Gli ioni residui vengono quindi rimossi da scambiatori di ioni a letto misto o deionizzazione elettrochimica (EDI) per ottenere acqua pura. La conducibilità di quest'acqua pura è solitamente impostata su valori come <0,1 µS/cm e silice <20 ppb. Il vantaggio dell'RO qui è che riduce notevolmente il carico sulle resine di scambio ionico, riducendo la necessità di rigenerazione chimica. Inoltre, l'acqua trattata con RO è utilizzata in processi come le torri di raffreddamento per mantenere la durezza e la conducibilità sotto controllo nell'acqua circolante, prevenendo così la corrosione e l'incrostazione. Poiché la continuità e la qualità dell'acqua nel settore energetico influenzano direttamente l'efficienza dell'operazione, i sistemi RO sono tra gli elementi infrastrutturali critici. 

Industria Chimica e Farmaceutica

L'acqua è un input importante per reazioni chimiche sensibili e produzione di farmaci. L'industria farmaceutica in particolare deve conformarsi a standard molto rigorosi stabiliti dalle Farmacopee per l'acqua utilizzata nella produzione. Categorie come “Acqua Purificata” e “Acqua per Iniezione (WFI)” utilizzate nella produzione di farmaci devono essere estremamente pure dal punto di vista microbiologico e ionico. I sistemi RO sono spesso utilizzati come primo passo nella preparazione di tali acque ad alta purezza. Ad esempio, in una fabbrica farmaceutica, l'acqua di rete o una fonte di acqua purificata viene combinata con osmosi inversa e poi un secondo sistema RO o di distillazione a vapore con permeabilità ultra-bassa per ottenere acqua vicina all'acqua per iniezione. Nell'industria farmaceutica, l'osmosi inversa è solitamente dotata di doppio passaggio e sanificazione con acqua calda/chimica; pertanto, il sistema è regolarmente disinfettato e il rischio di contaminazione batterica è gestito. Nell'industria chimica, la RO protegge la purezza del prodotto assicurandosi che l'acqua da utilizzare nelle reazioni non contenga cloro, durezza o metalli pesanti. Ad esempio, in settori come vernici, rivestimenti, produzione di batterie, petrolchimica, la RO è utilizzata per ottenere acqua deionizzata e utilizzarla nelle formulazioni. La RO può essere utilizzata anche per recuperare le acque reflue dagli impianti chimici; l'acqua di lavaggio del catalizzatore o i rifiuti di processo possono essere purificati con RO e portati agli standard di scarico o riutilizzati nel processo. 

Disalinizazione dell'acqua di mare

In molte città costiere e isole del mondo, le esigenze di acqua potabile e di servizio sono soddisfatte mediante desalinizzazione dell'acqua di mare. La stragrande maggioranza di queste desalinizzazioni si basa sulla tecnologia delle membrane a osmosi inversa. Quando l'acqua di mare (~35.000 mg/L TDS) viene fatta passare attraverso membrane RO, le molecole d'acqua vengono separate dai sali per ottenere un'acqua conforme agli standard potabili (<500 mg/L TDS). Questo processo richiede tipicamente elevate pressioni di 60-70 bar, e i costi energetici costituiscono la spesa più significativa. Tuttavia, negli ultimi anni, il consumo energetico degli impianti RO per acqua di mare è stato notevolmente ridotto grazie all'uso di dispositivi di recupero energetico (come i scambiatori di pressione). Ad esempio, negli impianti SWRO (Osmosi Inversa per Acqua di Mare) moderni installati in paesi come Spagna, Israele e Arabia Saudita, il consumo energetico unitario dell'acqua prodotta è diminuito a ~3 kWh/m³. Nella desalinizzazione dell'acqua di mare, l'acqua dopo il RO è solitamente parzialmente remineralizzata e clorata per renderla adatta al consumo umano. Inoltre, l'acqua di mare contiene boro come sfida speciale; boro potrebbe non essere mantenuto al livello desiderato nella RO a passaggio singolo (raccomandazione dell'OMS per l'acqua potabile <0.5 mg/L). Per questo motivo, a volte viene applicato un secondo passaggio RO (operato a pH elevato) per rimuovere il boro negli impianti di acqua di mare. A parte questo, i sistemi RO per acqua di mare sono progettati per essere durevoli in termini di materiali (acciai inossidabili ad alta lega, tubi compositi) poiché l'ambiente salino è corrosivo. Gli impianti di desalinizzazione dell'acqua di mare sono stati istituiti in regioni come Izmir e Antalya in Turchia, soddisfacendo le esigenze idriche di hotel e insediamenti. In sintesi, l'osmosi inversa è un leader nella desalinizzazione grazie al suo consumo energetico molto inferiore rispetto ai metodi di distillazione a vuoto e alla sua tecnologia delle membrane in sviluppo. 

Recupero delle acque reflue municipali e industriali

La crescente scarsità d'acqua e i requisiti ambientali hanno riportato all'attenzione il riutilizzo delle acque reflue mediante il loro trattamento. L'osmosi inversa è uno strumento importante per portare le acque reflue trattate a una qualità di riutilizzo con trattamenti avanzati. Soprattutto nel trattamento delle acque reflue industriali, RO viene applicata dopo il trattamento biologico e la filtrazione, e l'acqua viene portata a una purezza che può essere riutilizzata nei processi. Ad esempio, nel settore tessile, le acque reflue contenenti coloranti vengono trattate con bioreattori a membrana + RO e rese nuovamente utilizzabili in fabbrica. Ancora, le strutture che necessitano di molta acqua, come le raffinerie e gli impianti petrolchimici, cercano di chiudere i loro cicli idrici recuperando le loro acque reflue con RO. Negli impianti di trattamento delle acque reflue comunali, l'acqua trattata può essere affinata con RO prima di essere utilizzata come acqua per irrigazione o industriale. In alcune regioni, come la Contea di Orange (USA), RO è utilizzata per produrre acqua potabile (vicino al potenziale) dalle acque reflue trattate; in questa applicazione, le acque reflue vengono prima completamente trattate con microfiltrazione, poi RO e infine UV/AOP (ossidazione avanzata) e immessa nelle acque sotterranee per ottenere acqua potabile indiretta. In questo modo, il ciclo dell'acqua è chiuso e le risorse idriche sono utilizzate in modo sostenibile. RO è preferita nel recupero delle acque reflue perché rimuove in modo efficiente gli inquinanti disciolti (ad es. nitrati, fosfati, metalli pesanti, microinquinanti organici). Tuttavia, poiché la matrice delle acque reflue è complessa, il controllo della FOULING e la frequenza di pulizia sono questioni operative importanti in questi sistemi (vedi sezione 8). Di conseguenza, man mano che il riciclo delle acque reflue diventa più attraente sia dal punto di vista ambientale che economico, l'osmosi inversa continuerà a svolgere un ruolo chiave in quest'area. 

Parametri da purificare tramite osmosi inversa secondo le industrie 

Ogni industria richiede una specifica qualità dell'acqua da utilizzare nei propri processi. I sistemi di osmosi inversa possono essere progettati in modo flessibile per soddisfare gli obiettivi di qualità dell'acqua di diverse industrie. Di seguito è riportata una suddivisione dei criteri di qualità dell'acqua richiesti in varie industrie e come questi criteri influenzano il design RO: 

Qualità dell'acqua per il settore alimentare/bevande

Nella produzione di bevande, l'acqua deve essere perfetta in termini di sapore, odore e microbiologia. Pertanto, l'acqua purificata tramite RO contiene solitamente minerali molto bassi, come <50 mg/L TDS; così, i componenti che conferiscono acqua il proprio sapore sono minimizzati. Tuttavia, poiché non si desidera acqua completamente pura, i minerali vengono aggiunti secondo la formulazione del prodotto o possono essere mescolati con acqua grezza fino alla conducibilità target. Ad esempio, una fabbrica di bevande può fare una miscela controllata per mantenere l'acqua dopo la RO nella gamma di conducibilità di 50–100 µS/cm. I parametri microbiologici sono anche critici in questo settore: l'acqua deve soddisfare gli standard delle acque potabili in termini di valori come coliformi, E. coli e conta totale delle colonie. Anche se la membrana RO trattiene in gran parte i batteri, i passaggi di sterilizzazione UV e clorazione sono integrati dopo il sistema per prevenire la ricontaminazione. La durezza dell'acqua può essere importante anche nella produzione alimentare; ad esempio, i produttori di birra potrebbero scoprire che una certa durezza dell'acqua è adatta per le loro ricette. In questo caso, la durezza viene aggiunta all'acqua di prodotto RO con un dosaggio controllato. Nella progettazione del sistema RO, l'uso di attrezzature in acciaio inox e igieniche nel settore alimentare (ad esempio, involucri di membrana in acciaio 316L, connessioni senza volume morto) aiuta a soddisfare i parametri. Inoltre, sostanze chimiche approvate per alimenti vengono utilizzate nei cicli CIP (cleaning in place). Di conseguenza, i parametri mirati con RO nell'industria alimentare e delle bevande possono essere riassunti come: basso TDS, pH neutro, zero cloro, basso TOC e carico microbiologico vicino allo zero. 

Qualità dell'Acqua Elettronica/SEMICONDUTTORE

La qualità dell'acqua in questo settore è soggetta a standard molto rigorosi. Il parametro più critico è la conduttività/resistività, e si desidera che l'acqua sia praticamente priva di ioni (un obiettivo di 18 MΩ cm di resistività). Ancora, il TOC (Carbonio Organico Totale) dovrebbe essere a livelli molto bassi come < 5–10 ppb, perché le impurità organiche possono lasciare sporco sui circuiti elettronici sensibili. Anche il numero di particelle è limitato a nanometri; particelle >0.1 µm nell'acqua non sono desiderate, quindi filtri di ultrafiltrazione vengono utilizzati dopo RO. Il contenuto di silice è di particolare importanza in questo settore, perché la silice può accumularsi in dispositivi a film che sono assottigliati per evaporazione; obiettivi come <1 ppb sono generalmente in questione. Anche se l'osmosi inversa trattiene ~98% della silice in una singola passata, è comune raggiungere i livelli desiderati con RO a due stadi + resina a letto misto in questo settore. Certi ioni come sodio, potassio, cloro e boro vengono anche ridotti a livelli <ppb in linea con i valori target. Nell'industria elettronica, anche se il pH dell'acqua è mantenuto attorno a valori neutri, la cosa più importante è la sua conduttività; poiché la misura del pH diventa difficile in quasi H₂O puro. Ci sono standard come ASTM D5127 per l'acqua di questo settore. Tali requisiti di alta qualità nel design RO richiedono solitamente RO a doppio passaggio e poi uno strato di lucidatura (scambio ionico a letto misto + ultrafiltrazione + UV). Mentre il primo RO purifica la maggior parte dell'acqua, il secondo RO mira a contaminanti particolarmente difficili come boro e silice. Inoltre, il controllo batterico viene effettuato con metodi come ozonizzazione e sanificazione con acqua calda anche quando i sistemi d'acqua elettronici sono in funzione. In breve, il design RO per l'industria dei semiconduttori e dell'elettronica è regolato ai valori di purezza estremi ed è considerato come parte di un intero processo di trattamento dell'acqua, non come un RO indipendente. 

Settore Energetico/Qualità dell'Acqua di Alimentazione della Caldaia

La qualità dell'acqua per le caldaie a vapore è determinata dalla pressione di esercizio. Mentre le caldaie a bassa pressione hanno una certa durezza e TDS tollerabili, le caldaie supercritiche ad alta pressione richiedono quasi zero durezza, zero silice e una conducibilità molto bassa. Ad esempio, per un'acqua di alimentazione della caldaia a 60 bar, possono essere richiesti valori di conducibilità < 10 µS/cm, durezza totale < 0.1 ppm CaCO₃, silice < 20 ppb, mentre per una caldaia a 150 bar sono richiesti valori molto più severi come conducibilità < 0.2 µS/cm, silice < 5 ppb. L'osmosi inversa fornisce la maggior parte di questi parametri: rimuove la durezza e l'alcalinità quasi a zero e rimuove la maggior parte delle specie conduttrici. Tuttavia, poiché il gas CO₂ (anidride carbonica) che può rimanere nel permeato RO può formare acido carbonico nella caldaia e causare corrosione, di solito si applica la degassificazione riscaldando il decarbonatore o il serbatoio dell'acqua di alimentazione dopo il RO. Poiché l'ossigeno è anche dannoso per le caldaie in acciaio, l'acqua RO viene fatta passare attraverso torri di deaerazione o reagita con sodio solforoso chimico prima di essere alimentata. Gli ioni cloruro e solfato sono anche parametri importanti in questo settore; dovrebbero essere mantenuti a livelli < ppm poiché accelerano la corrosione. Una buona combinazione di RO + resina a letto misto può ridurre questi ioni a < 0.1 ppm. Inoltre, la durezza è sicuramente desiderata a < 0.02 ppm (il permeato RO fornisce questo in pratica). Nella progettazione del sistema RO, si possono pianificare membrane speciali con bassa permeabilità alla silice o applicazioni a seconda passaggio nelle applicazioni di acqua della caldaia. Ad esempio, mentre le membrane normali trattengono il 90-95% del boro e della silice, vengono selezionate membrane speciali ad alta reiezione di silice. Poiché i tagli d'acqua sono inaccettabili negli impianti energetici, i sistemi RO sono installati con riserve e linee di bypass disponibili. Di conseguenza, la progettazione RO per l'acqua di alimentazione della caldaia è realizzata per obiettivi di durezza e TDS molto bassi e completata con passaggi di purificazione sequenziali; Garantire l'equilibrio chimico dell'acqua (pH, degassificazione) diventa anch'esso una parte integrante. 

Qualità dell'acqua nel settore chimico/farmaceutico

La qualità dell'acqua che entra nei processi di produzione chimica influisce sulla purezza del prodotto e sull'efficienza della reazione. Soprattutto nel settore farmaceutico, l'acqua è soggetta agli standard della Farmacopea: la Farmacopea Europea e la USP definiscono limiti specifici di TOC ed endotossine per l'Acqua Pura con una conducibilità di 1,3 µS/cm (@25°C). L'osmosi inversa è tipicamente installata come un sistema a doppio passaggio e incorporata nel sistema dell'acqua farmaceutica con stoccaggio intermedio; il primo passaggio rimuove la maggior parte degli organici e degli ioni, il secondo passaggio pulisce le tracce rimanenti. Se l'acqua soddisfa i valori desiderati di conducibilità e TOC dopo il secondo passaggio, viene consegnata al punto di utilizzo. La ultrafiltrazione di 0,05 µm è spesso aggiunta allo stadio finale per la rimozione delle endotossine (particelle batteriche patogene). Pertanto, i parametri target RO per l'acqua farmaceutica sono: conducibilità ≈ 1 µS/cm, TOC < 50 ppb, batteri < 10 cfu/100mL, endotossine < 0,25 EU/mL. Nell'industria chimica, i parametri sono specifici per il processo; ad esempio, se deve essere utilizzata in una caldaia, si applicano i criteri dell'acqua di caldaia sopra indicati, se deve essere utilizzata come solvente di reazione, può essere desiderabile che sia priva di cloruro o di determinati metalli. Quando si progettano sistemi RO, se specifici ioni sono critici (ad esempio, requisiti di sodio o cloruro ultra-bassi), si effettua una selezione di membrane adeguata o una pianificazione a doppio passaggio. Se Na⁺ < 50 ppb è desiderato in un impianto chimico per batterie, viene utilizzato uno scambiatore di ioni a letto misto in aggiunta al permeato RO. Di conseguenza, i requisiti di qualità dell'acqua nei settori chimico e farmaceutico sono determinati dagli standard pertinenti e dalle sensibilità dei processi; il sistema di osmosi inversa è configurato per soddisfare questi obiettivi. Le possibilità di design flessibile del RO (array serie-parallelo, diversi tipi di membrane, installazione multi-pass, ecc.) consentono di adattarsi ai cambiamenti delle esigenze. 

Dinamiche operative dei sistemi ad osmosi inversa 

Il funzionamento duraturo ed efficiente dei sistemi ad osmosi inversa è direttamente correlato alla comprensione e al controllo di vari effetti di incrostazione e riduzione delle prestazioni sulle membrane. In questa sezione, si discutono i meccanismi di incrostazione delle membrane, le strategie di prevenzione, i requisiti di pulizia e manutenzione, e i metodi di miglioramento dell'efficienza. 

Meccanismi di incrostazione delle membrane

A causa delle strutture porose molto piccole delle membrane RO, alcune delle sostanze indesiderate nell'acqua di alimentazione possono accumularsi sulla superficie della membrana o nei pori nel tempo, causando incrostazioni. Le fonti di incrostazione vengono generalmente esaminate sotto tre intestazioni: 

Bioincrostazione

I batteri, le alghe o i funghi presenti nell'acqua alimentare possono attaccarsi alla superficie della membrana e moltiplicarsi, formando uno strato di biofilm. Questo strato biologico blocca i pori della membrana, riducendo significativamente il flusso d'acqua e aumentando la differenza di pressione.  Poiché le membrane RO sono particolarmente sensibili ai disinfettanti come il cloro, non è possibile mantenere un biocida continuo nel sistema; questo crea un ambiente favorevole per i microrganismi. Il biofilm è solitamente un problema importante nei climi caldi, in acque ricche di materia organica o in caso di pre-disinfezione inadeguata. I sintomi includono un rapido aumento della caduta di pressione e odori/colori sgradevoli nel primo serbatoio di pressione della membrana. 

Intasamento chimico (incrostazione e accumulo organico)

Quando si tratta di incrostazione chimica, ci sono due tipi principali: incrostazione e incrostazione organica. L'incrostazione si riferisce ai sali inorganici che sono disciolti nell'acqua di alimentazione ma superano il limite di solubilità nel flusso concentrato e precipitando come residuo solido sulla membrana. Il tipo più comune di incrostazione è il carbonato di calcio (calcare); inoltre, composti come il solfato di calcio, il solfato di bario, la silica, il fosfato di calcio possono anche precipitare in determinate condizioni. L'accumulo di incrostante forma uno strato duro sulla superficie della membrana, sia riducendo il flusso che aumentando la permeazione del sale (perché restringe l'area dei pori effettivi della membrana). L'incrostazione organica è l'adesione di sostanze organiche naturali come colloidi, acidi umici/fulvici o oli industriali, polimeri nell'acqua sulla membrana formando uno strato. Specialmente nelle acque superficiali e nelle acque reflue, gli organici ad alto peso molecolare possono lasciare uno strato filmoso marrone/appiccicoso sulle membrane RO. Questo porta anche a una simile diminuzione del flusso. L'incrostazione organica è spesso vista nelle prime fasi e negli elementi vicini all'ingresso dell'alimentazione. 

Ostruzione Fisica (ostruzione da particelle/colloidale)

Se il trattamento preliminare non è completamente efficace, particelle di dimensioni micrometriche o argilla colloidale, limo, ecc. possono accumularsi sulla superficie della membrana. Questa accumulazione si verifica principalmente all'estremità di ingresso degli elementi della membrana e si manifesta con un serio aumento della perdita di pressione in breve tempo. In acque con un alto indice di densità del limo (SDI), se non viene applicato un trattamento preliminare correttivo prima dell'RO, questo tipo di ostruzione fisica è inevitabile. L'ostruzione fisica è relativamente facile da invertire; può essere in gran parte rimossa tramite pulizia chimica o risciacquo, ma se ripetuta frequentemente, può irruvidire la superficie della membrana e preparare il terreno per altri tipi di ostruzione. 

Strategie di Prevenzione dell'Ostruzione

Sebbene non sia possibile prevenire completamente il fouling delle membrane, vengono applicate varie strategie per minimizarlo. La strategia più importante è il design e l'operazione appropriati del pret trattamento. A seconda della qualità dell'acqua di alimentazione, vengono pianificate fasi di filtrazione multistadio, addolcimento, carbone attivo e, se necessario, passaggi di ultrafiltrazione per ridurre il carico sulla membrana. Per prevenire il fouling biologico, vengono investigate metodologie per evitare la formazione di biofilm sulla membrana dopo la rimozione del cloro dall'acqua di alimentazione; ad esempio, la pulizia chimica biocida mensile/periodica o la somministrazione continua di biocidi a bassa dose (ad esempio, isotiazolone) possono essere somministrati all'acqua di alimentazione (tuttavia, questi prodotti chimici devono essere di un tipo e concentrazione che non danneggiano la membrana). La somministrazione di sostanze chimiche antiscalanti è una pratica standard per prevenire la formazione di incrostazioni; queste sostanze chimiche interagiscono con ioni come calcio e bario nell'acqua di alimentazione e rompono la struttura cristallina, prevenendo la precipitazione. Il tipo e la dose appropriati di antiscalante per ciascuna acqua vengono determinati mediante calcoli di saturazione e vengono iniettati continuamente nell'ingresso del RO. Il risciacquo regolare delle membrane è anche utile: ad ogni fermata del sistema, le membrane vengono risciacquate con acqua a bassa TDS (acqua di prodotto o acqua addolcita) per evitare che l'acqua concentrata ristagni sulla membrana, riducendo il rischio di incrostazioni. È fondamentale mantenere la velocità del flusso incrociato sufficientemente alta, soprattutto per evitare depositi nei primi elementi; nella progettazione, i valori di flusso di produzione vengono scelti in modo conservativo in base alla tendenza al fouling dell'acqua (ad esempio, vengono utilizzati flussi bassi come 10 L/m².h nel recupero delle acque reflue). Nei climi caldi, condotte e attrezzature sono protette dal sole con isolamento e, se necessario, si fornisce un raffreddamento per prevenire il biofouling. In sintesi, la prevenzione del fouling è un approccio multifaccettato: buon pret trattamento + dosaggio chimico appropriato + misure operative (risciacquo regolare, tasso di recupero appropriato, valori di flusso ragionevoli) vengono applicati insieme. 

Pulizia delle membrane (CIP) e manutenzione

Nonostante tutte le precauzioni, le membrane RO necessitano di pulizia periodica nel tempo. La pulizia (CIP) viene effettuata con soluzioni chimiche che circolano in loco, senza rimuovere le membrane dal sistema. La pratica consueta è quella di utilizzare ricette chimiche diverse in sequenza per diversi tipi di incrostazioni. Ad esempio, prima si utilizza un detergente acido (a basso pH) per dissolvere incrostazioni inorganiche come carbonato di calcio, idrossido metallico; poi si usa un detergente alcalino (ad alto pH, detergente) per ammorbidire e rimuovere incrostazioni organiche e biologiche. Se è presente un film biologico, possono essere utilizzati anche detergenti enzimatici o soluzioni biocidi non ossidanti. Durante la pulizia, una soluzione chimica riscaldata a 30–40°C viene normalmente fatta passare attraverso le membrane a basso flusso e circolata per un certo periodo. Il sistema viene quindi risciacquato e si utilizza il successivo prodotto chimico. Un ciclo CIP può durare diverse ore. La frequenza della pulizia dipende dalla qualità dell'acqua e dalle condizioni operative; generalmente, è accettabile una pulizia CIP da 3 a 6 volte all'anno, ma in alcuni impianti di trattamento delle acque reflue difficili, potrebbe essere necessaria una pulizia mensile. Il flusso di permeato normalizzato e la differenza di pressione vengono monitorati per determinare la necessità di pulizia; la pulizia è generalmente raccomandata quando si osserva una perdita di flusso del 10-15% o un aumento della delta-P del 15-20%. Se la membrana viene pulita correttamente, le prestazioni originali vengono ripristinate in gran parte. Tuttavia, nel tempo, le membrane invecchiano e si accumulano perdite che non vengono completamente ripristinate dalla pulizia; in questo caso, potrebbe essere necessario sostituire gli elementi della membrana dopo un certo numero di anni (tipicamente 5-7 anni). Oltre alla pulizia CIP regolare, vengono anche effettuate manutenzioni preventive per prolungare la vita delle membrane: ad esempio, le membrane di un sistema RO che non verrà utilizzato per lungo tempo vengono mantenute umide con soluzioni di conservazione biocidi (altrimenti il ​​dissecamento e la crescita biologica possono essere danneggiati). Inoltre, le guarnizioni O-ring, i raccordi e le calibrazioni degli strumenti vengono controllati e sostituiti periodicamente. Le attività di manutenzione generale come la manutenzione delle pompe e la sostituzione degli elementi filtranti devono essere eseguite senza interruzioni.

Metodi di Incremento dell'Efficienza

Il consumo energetico e la resa idrica sono i due parametri più importanti in termini di efficienza nei sistemi di osmosi inversa. L'uso di dispositivi di recupero energetico (ERD) è comune, specialmente nelle strutture di grande scala. Negli impianti RO di acqua di mare, i costi energetici possono essere ridotti del 30-60% grazie agli scambiatori di pressione che recuperano l'energia del flusso concentrato ad alta pressione e la trasferiscono all'acqua di alimentazione. Questi dispositivi sono diventati standard nelle moderne unità SWRO. Inoltre, la scelta di tipi ad alta efficienza nelle pompe (ad es. pompe turbo a velocità variabile) e la minimizzazione delle perdite di pressione nelle tubazioni aumentano anche l'efficienza energetica. Membrane di nuova generazione con alta permeabilità forniscono risparmi energetici poiché possono fornire lo stesso flusso a una pressione inferiore; ad esempio, le membrane nanocomposita o le membrane nanoporos a film sottile sviluppate negli ultimi anni hanno coefficienti di permeazione dell'acqua più elevati. Ottimizzazione della sequenza e regolazione del rapporto di ritorno sono un'altra questione per l'efficienza: invece di un recupero molto elevato in un'unica fase, un recupero ottimizzato suddiviso in due fasi riduce generalmente il costo energetico totale e il requisito di pulizia. Ad esempio, invece di una singola fase del 75%, un design a due fasi di 50% + 50% riduce il rischio di incrostazione poiché fornisce una massima concentrazione inferiore, consumando così meno chimici. Automazione e controllo intelligente aumentano anche l'efficienza; i sistemi di controllo avanzati prevengono sia lo spreco di energia che di acqua ottimizzando la pressione della pompa e le impostazioni delle valvole in base alle condizioni variabili (salinità dell'alimentazione, temperatura, flusso di produzione desiderato). Riducendo anche i tempi di inattività del sistema rilevando e eliminando precocemente i guasti. Modifiche delle membrane (rendere la superficie idrofila, rivestimenti antifouling) sono anche applicate in prodotti commerciali e aumentano indirettamente l'efficienza ritardando la formazione di incrostazioni. Infine, ci sono studi di R&D su riutilizzo dell'acqua concentrata; ad esempio, recuperando un po' più di acqua eseguendo un secondo trattamento avanzato del concentrato RO o cristallizzando i sali dal concentrato e circolando l'acqua (ZLD – zero liquid discharge) sono applicati in alcuni impianti. Anche se tali applicazioni attualmente hanno un costo elevato, potrebbero diventare diffuse in futuro, specialmente in regioni con restrizioni ambientali rigorose, massimizzando l'efficienza idrica. In sintesi, i miglioramenti tecnologici e di processo vengono valutati insieme per aumentare l'efficienza energetica e idrica nel funzionamento dinamico dei sistemi di osmosi inversa; così, la sostenibilità del processo RO è in costante miglioramento. 

Vantaggi e svantaggi dell'osmosi inversa 

L'osmosi inversa è un metodo con i propri pro e contro tra le tecnologie di purificazione dell'acqua. Confrontandolo con altre tecnologie con scopi simili (ad es. distillazione, scambio ionico, nanofiltrazione, ecc.), possiamo riassumere i suoi vantaggi e svantaggi come segue: 

Vantaggi

Alta efficienza di purificazione: RO è uno dei metodi che forniscono i tassi di rimozione più elevati per molti contaminanti, inclusi sali disciolti, metalli pesanti, sostanze chimiche nocive, batteri e virus. Un sistema progettato correttamente può rimuovere il 95-99% della maggior parte degli ioni. Questo consente a una vasta gamma di acque grezze di produrre acqua di qualità affidabile. Ad esempio, RO è in grado di produrre acqua potabile da acqua salata marina o di rendere sicura l'acqua sotterranea contenente arsenico; i metodi convenzionali non possono raggiungere questo livello di purificazione in un singolo passaggio. 

Ampia gamma di applicazioni e flessibilità: I sistemi di osmosi inversa possono essere scalati da purificatori d'acqua per uso domestico su piccola scala a impianti di trattamento delle acque urbane su larga scala. Poiché sono modulari, è relativamente facile aumentare o diminuire la capacità. Inoltre, le membrane possono essere selezionate in base a esigenze specifiche (basso fabbisogno energetico, alta rifiuto, resistenza all'intasamento, ecc.) e adattate all'applicazione. Questa flessibilità ha reso la RO la scelta di diversi settori. 

Efficienza energetica rispetto ad altri metodi: Rispetto a tecnologie come la distillazione, la RO consuma generalmente meno energia per unità d'acqua. Soprattutto nella dissalazione dell'acqua di mare, i moderni sistemi RO svolgono lo stesso lavoro con un consumo energetico molto inferiore. Mentre i metodi termici richiedono alta energia termica perché si basano sull'evaporazione dell'acqua, la RO utilizza solo energia di pressione e offre la possibilità di recupero energetico. Questo la rende preferita in applicazioni su larga scala. 

Basso consumo chimico: mentre alternative come i sistemi a scambio ionico utilizzano regolarmente sostanze chimiche acide/alcaline per la rigenerazione della resina, non c'è un consumo chimico significativo durante il funzionamento della RO (a parte le sostanze chimiche di pretrattamento e pulizia). Ciò fornisce vantaggi sia nei costi operativi che nei carichi ambientali. Poiché la qualità dell'acqua di prodotto è direttamente basata sulla separazione fisica, non vengono aggiunti al'acqua sottoprodotti indesiderati. 

Rimozione simultanea di molti contaminanti: Poiché la membrana RO funge da barriera, sali inorganici, molecole organiche e microrganismi nell'acqua vengono rimossi insieme in un'unica fase. Ad esempio, invece di un processo separato per la dissalazione + rimozione dei nitrati per la rimozione della durezza, la RO può gestirli tutti in una sola volta. Questa caratteristica di trattamento integrato semplifica la linea di processo. Riduce anche significativamente i contaminanti che sono difficili da rimuovere con metodi tradizionali, come boro, arsenico e fluoruro. 

Svantaggi

Alta domanda di energia e requisiti di pressione: Poiché l'RO è un processo che opera sotto pressione, il consumo energetico può essere significativo, soprattutto nelle acque ad alta salinità. Ad esempio, l'RO dell'acqua di mare, nonostante le tecniche di recupero avanzate, consuma ancora molte volte più energia rispetto alle applicazioni a bassa pressione come il trattamento dell'acqua in bottiglia. Questo è uno svantaggio nelle aree in cui i costi energetici sono elevati o le risorse energetiche sono limitate. Inoltre, per il sistema per funzionare è necessario utilizzare potenti pompe ad alta pressione e la loro infrastruttura elettrica, che aumenta i costi di investimento. 

Il problema dell'effluente concentrato (salamoia): Forse il più grande svantaggio ambientale dell'osmosi inversa è che produce un flusso di effluente concentrato contenente sali e contaminanti separati. Questa acqua concentrata può essere dannosa per l'ambiente se il suo smaltimento non è gestito con attenzione. Anche se questo effluente viene scaricato in mare, deve essere considerato l'impatto della salinità sull'ecosistema locale. Nelle aree interne, l'acqua concentrata viene solitamente scaricata nelle fogne o smaltita in stagni di evaporazione, entrambi i quali comportano costi aggiuntivi e oneri ambientali. A meno che non siano installati sistemi di scarico zero (ZLD), l'osmosi inversa produce sempre un flusso di effluente e non può utilizzare il 100% dell'acqua. 

Requisiti di fouling e manutenzione: Le membrane RO richiedono una manutenzione più delicata rispetto ad altri sistemi di filtrazione. Se l'acqua di alimentazione non è adeguatamente condizionata o se il sistema non viene operato correttamente, le membrane possono rapidamente diventare sporche e intasate. Ciò significa pulizie frequenti o sostituzione della membrana. Problemi come biofouling e incrostazioni sulle superfici delle membrane richiedono l'interruzione dell'operazione e pulizie chimiche; questo porta sia a interruzioni nella produzione di acqua che all'uso di sostanze chimiche. Ad esempio, trattare acqua ad alto contenuto di ferro o altamente organica con RO può richiedere una manutenzione intensiva. In questo senso, RO richiede condizioni operative più “delicate”, richiede personale qualificato e monitoraggio regolare. 

Vita della membrana e delle attrezzature: La vita tipica degli elementi membranosi nei sistemi di osmosi inversa è di circa 5-7 anni (a seconda della qualità dell'acqua e della manutenzione). Dopo questo periodo, le prestazioni della membrana possono deteriorarsi a un livello inaccettabile e la sostituzione è necessaria. Le sostituzioni delle membrane rappresentano un costo aggiuntivo ai costi di esercizio. Inoltre, apparecchi come pompe ad alta pressione e serbatoi di pressione possono usurarsi; guarnizioni e o-ring dovrebbero essere sostituiti periodicamente. In altre parole, i sistemi RO comportano costi di consumo e sostituzione a lungo termine. 

Non selettività e rimozione di minerali benefici: Poiché osmosi inversa trattiene quasi tutto nell'acqua senza distinguere tra benefici e dannosi, rimuove anche i minerali benefici quando si tratta di acqua potabile. Gli ioni benefici per la salute umana come calcio e magnesio sono quasi zero nell'acqua di prodotto RO. Per questo motivo, alcuni utenti descrivono l'acqua RO come "acqua morta" e devono aggiungere nuovamente minerali. Allo stesso modo, l'acqua RO completamente priva di minerali potrebbe non essere adatta per l'uso diretto nell'irrigazione delle piante o nelle applicazioni per acquari e potrebbe necessitare di essere bilanciata. Sebbene questo non sia uno svantaggio tecnico, potrebbe richiedere ulteriori lavorazioni a seconda dello scopo d'uso. 

Alto costo di investimento iniziale: Specialmente gli impianti di osmosi inversa ad alta capacità possono essere costosi da installare. Quando si considerano elementi di membrana di qualità, tubazioni in acciaio inox, pompe ad alta pressione, unità di recupero energetico, strumentazione e automazione, il costo di installazione di un impianto RO può essere elevato rispetto alle alternative. Sebbene sia generalmente più economico rispetto a alternative come la distillazione, è sicuramente più costoso dei sistemi di filtrazione semplice o di addolcimento. Pertanto, soluzioni più semplici possono essere preferite invece di RO per esigenze di acqua a bassa scala e a basso TDS. 

Mentre i vantaggi dell'RO la rendono una tecnologia chiave nel trattamento delle acque, i suoi svantaggi richiedono la corretta selezione dell'area di applicazione e un attento design del sistema. In generale, l'RO può essere un costo non necessario quando non è richiesta una purezza molto elevata; tuttavia, quando è necessaria, sembra non esserci altra tecnologia che possa sostituirla. Negli ultimi anni, i miglioramenti nell'efficienza delle membrane e nei metodi di recupero energetico hanno ridotto gli svantaggi e aumentato l'appeal dell'RO. Tuttavia, i problemi di rifiuti concentrati e di incrostazione devono essere gestiti con attenzione per quanto riguarda la sostenibilità ambientale degli impianti RO. Ad esempio, se ci sono restrizioni sullo scarico delle acque reflue in una regione, il progetto non dovrebbe essere implementato senza piani di trattamento o smaltimento speciali per il concentrato di RO. ​

Conclusione e Valutazione 

I sistemi di osmosi inversa sono tecnologie avanzate che soddisfano le attuali esigenze di trattamento dell'acqua e dissalazione con alta efficienza e affidabilità. Come discusso in questo rapporto, l'osmosi inversa inverte il fenomeno naturale dell'osmosi e separa le molecole d'acqua dai contaminanti attraverso membrane semipermeabili. Questo ha reso possibile produrre acqua potabile da acqua di mare salata, riciclare le acque reflue e fornire acqua ultrapura per le industrie. I sistemi RO sono un processo a più stadi che va dal pretrattamento alle pompe ad alta pressione, dai moduli della membrana al condizionamento finale. Ogni fase è fondamentale per la qualità finale dell'acqua e le prestazioni del sistema. Un impianto RO progettato e gestito correttamente produce acqua di qualità consistente nonostante le fluttuazioni nelle condizioni dell'acqua di alimentazione. 

Il successo dell'osmosi inversa continua a crescere, principalmente grazie ai miglioramenti nella tecnologia delle membrane e all'ottimizzazione dei processi. Lo sviluppo di membrane più durevoli, resistenti all'intasamento e ad alta permeabilità, la riduzione del consumo energetico e i nuovi sistemi di controllo di generazione hanno reso i sistemi RO molto più efficienti e user-friendly rispetto al passato. In particolare, i dispositivi di recupero dell'energia hanno ridotto drasticamente i costi della dissalazione dell'acqua di mare, accelerando il passaggio all'RO nei paesi con scarsità d'acqua. 

Tuttavia, ci sono problemi importanti da considerare nelle applicazioni RO. La gestione ecologica del flusso di rifiuti concentrati, l'ottimizzazione del tasso di recupero dell'acqua, un'efficace pretrattamento per il controllo dell'intasamento e l'attuazione di programmi di manutenzione sono essenziali per la sostenibilità del sistema. Nonostante i suoi svantaggi, l'osmosi inversa offre una soluzione più economica, sicura e completa nella maggior parte degli scenari rispetto ai metodi alternativi. Ad esempio, i metodi di distillazione non solo rimuovono il sale, ma anche tutte le sostanze non volatili, ma il loro consumo energetico è molto alto; lo scambio ionico è selettivo e mira solo a determinati ioni, consumando costantemente sostanze chimiche. L'RO, d'altra parte, può raggiungere gli stessi risultati che questi metodi possono fornire insieme quando integrati correttamente. 

Quando consideriamo il futuro, poiché l'accesso alle risorse idriche pulite diventa sempre più difficile a causa dell'aumento della popolazione mondiale e dei cambiamenti climatici, l'importanza strategica dell'osmosi inversa e delle tecnologie a membrane simili aumenterà. L'osmosi inversa giocherà un ruolo fondamentale sia nella creazione di nuove risorse idriche attraverso la desalinizzazione dell'acqua di mare, sia nel fornire un'economia circolare dell'acqua tramite il riciclo delle acque reflue urbane. Gli studi di ricerca e sviluppo sono focalizzati sul miglioramento ulteriore delle membrane, sulla riduzione dei costi operativi e sulla ricerca di soluzioni innovative per lo smaltimento dei rifiuti concentrati. Ad esempio, temi come il recupero di minerali preziosi come litio e magnesio da flussi concentrati o sistemi di osmosi inversa che operano con energia solare hanno il potenziale per migliorare sia le prestazioni economiche che ambientali dell'osmosi inversa. 

In conclusione, quando pianificati e gestiti correttamente, i sistemi di osmosi inversa sono strumenti potenti che migliorano in modo affidabile la qualità dell'acqua e garantiscono la fornitura d'acqua. Per massimizzare i vantaggi e minimizzare gli svantaggi di questa tecnologia, dovrebbe essere adottato un approccio olistico: l'analisi dell'acqua di alimentazione, il trattamento preliminare appropriato, la selezione delle membrane, l'ottimizzazione dell'energia, la gestione dei rifiuti e la manutenzione regolare dovrebbero essere considerati insieme. Da una prospettiva ingegneristica, l'osmosi inversa richiede integrazione sistemica interdisciplinare, e un impianto RO di successo rappresenta una combinazione armoniosa di campi come la scienza dei materiali, la chimica, la meccanica dei fluidi e l'ingegneria di controllo. Nel nostro mondo sempre più povero di acqua, tecnologie di trattamento avanzate come l'osmosi inversa giocheranno un ruolo chiave nella costruzione di un futuro sostenibile per l'acqua.