Trattenere per migliorare: alla scoperta della filtrazione a membrana
È una tecnologia sempre più utilizzata e diffusa. E non è un caso. La filtrazione a membrana, infatti, se dimensionata e proposta nel modo corretto, porta con sé molti vantaggi nell’ambito del trattamento acqua. Ma che cosa s’intende esattamente per filtrazione a membrana. Questo termine ombrello racchiude diverse tecniche di filtraggio. Vediamole nel dettaglio.
Cos’è la filtrazione a membrana
Per filtrazione a membrana s’intende un procedimento fisico di filtraggio dell’acqua. Come suggerisce il nome, tutto avviene grazie ad apposite membrane, ovvero pellicole microporose con proprietà di permeabilità. Possono, insomma, essere attraversate dai liquidi. Non, però, dalle impurità disciolte nei liquidi stessi. Queste membrane, in pratica, agiscono come filtri. Più i pori sulla membrana sono piccoli, maggiore è il potere di filtrazione. A seconda della grandezza delle particelle da rimuovere, si distinguono quattro tipologie principali di filtrazione a membrana:
• osmosi inversa;
• nanofiltrazione;
• ultrafiltrazione;
• microfiltrazione.
I vantaggi della filtrazione su membrana
Come anticipato, la filtrazione a membrana rappresenta un sistema di trattamento dell’acqua in grado di fare la differenza. Questo perché coniuga efficienza, efficacia e versatilità. Più nel dettaglio:
• Utilizzo mirato contro diversi inquinanti o sostanze indesiderate da rimuovere.
• Funzionamento fisico/meccanico, mediante pompe di spinta che forzano l’acqua ad attraversare le membrane con molta/poca pressione. Questo dipende dalla tipologia di acqua da trattare e dalla tecnologia impiegata.
• Si riesce a recuperare/riutilizzare acqua che potrebbe inutilmente essere convogliata allo scarico. E, in un periodo storico in cui la sua disponibilità è sempre più ridotta, ciò è un gesto concreto verso l’ambiente.
Non finisce qui. Un importante punto di forza della filtrazione su membrana è, infatti, la sicurezza. Esistono varie tecniche di rimozione chimico/fisica del particolato: coagulazione, flocculazione, processi di sedimentazione, disinfezione. Tuttavia, alcuni microrganismi patogeni, come il Cryptosporidium, resistono a pratiche di disinfezione come la clorazione, mettendo a rischio la nostra salute. Nonostante le piccole dimensioni (4-6 micron di diametro), una corretta filtrazione a membrana riesce, invece, a trattenere questo protozoo.
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L’osmosi inversa
Esistono, come detto, varie tipologie di filtrazione a membrana. Una di queste è l’osmosi inversa, spesso abbreviata in RO (Reverse Osmosis). L’osmosi è un processo fisico che coinvolge i liquidi in cui è disciolto un soluto. Mettiamo caso che questa soluzione si trovi in un tubo diviso a metà da una membrana che funge da filtro. Il soluto disciolto nel liquido tenderà a uniformare la propria concentrazione da una e dall’altra parte del filtro.
Applicando una spinta a questa soluzione, possiamo andare contro a questo processo, ottenendo, appunto, l’osmosi inversa. Il soluto viene spinto dalla zona con maggiore concentrazione a quella dove è presente in misura minore. Così, il liquido viene filtrato e i soluti trattenuti dalla membrana. L’osmosi inversa trova maggiormente applicazione nel trattamento delle acque reflue e in quelle di pozzo per uso civile e industriale. È in grado di rimuovere dalla soluzione in entrata fino al 99% dei sali disciolti (ioni).
La nanofiltrazione
La nanofiltrazione (NF) è un processo di filtrazione sempre basato sull’impiego di membrane. Qui, però, l’effetto separativo è determinato sia dal setacciamento molecolare, sia dal meccanismo della solubilità-diffusione. Rispetto all’osmosi inversa, serve una minore pressione di esercizio. La membrana che agisce da filtro presenta pori tra 1 e 5 nm. Attraverso la nanofiltrazione, ad esempio, si riescono a rimuovere gli ioni bivalenti, responsabili della durezza dell’acqua. Perciò questa specifica tecnica di filtrazione a membrana viene usata anche per l’addolcimento dell’acqua. Un altro utilizzo di questa tecnica è come pretrattamento nei procedimenti di osmosi inversa. La nanofiltrazione ha un elevato grado di decontaminazione microbiologica ed elimina totalmente i microinquinanti. Ecco perché, secondo molti, vi sono notevoli possibilità di sviluppo nel campo della potabilizzazione delle acque.
Ultrafiltrazione
Vi sono, poi, l’ultrafiltrazione (UF) e la microfiltrazione (MF). Entrambe rientrano nella categoria della filtrazione tangenziale. Il liquido, cioè, scorre parallelamente al mezzo filtrante, anziché perpendicolarmente a esso. Ciò previene possibili intasamenti e consente soglie di ritenzione molto più basse.
Nell’ultrafiltrazione la pressione richiesta scende ulteriormente: sono sufficienti piccole spinte per garantire alti flussi attraverso le membrane. Questa tecnica di filtrazione a membrana si usa principalmente per la rimozione di sostanze dall’alto peso molecolare, polimeri organici e inorganici, argilla, batteri e virus. È efficace anche contro microrganismi cloro resistenti come il citato Cryptosporidium. È una tecnica sempre più utilizzata per il recupero dell’acqua nei processi industriali, limitando i costi di smaltimento.
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Microfiltrazione
La microfiltrazione (MF), infine, è la filtrazione a membrana per i “pesi massimi”. Questo processo di filtraggio, infatti, trattiene solamente le particelle di soluto di dimensioni più grossolane. È usata come pretrattamento negli altri sistemi di filtrazione su membrana oppure in ambito civile per microfiltrare l’acqua potabile in arrivo dall’acquedotto. I pori presenti sulla membrana che hanno funzione di filtro presentano dimensioni maggiori di 0.1 micron. Alcune applicazioni di questa tecnica? Vi si ricorre per la separazione delle emulsioni olio/acqua, ma anche per la sterilizzazione a freddo e pulitura di bevande (succhi di frutta, vino, birra).
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