Cos’è l’osmosi inversa? A cosa serve e come funziona tale procedimento? Per ottenere un tipo di acqua altamente purificata è possibile usufruire di tale metodo, vediamo in cosa consiste.
L’osmosi inversa è un metodo di purificazione dell’acqua comune che sfrutta una membrana semipermeabile attraverso cui è possibile effettuare una sorta di filtrazione dell’acqua. Nel processo di osmosi, però, diversamente dalla filtrazione, viene applicata una certa pressione per poter superare quella osmotica il che permette alla fine di ottenere acqua purificata.
Osmosi inversa: caratteristiche e applicazioni
Il processo dell’osmosi inversa riesce a rimuovere tutte le molecole e gli ioni presenti nell’acqua comune e per questo viene utilizzata nell’industria e nella produzione di acqua potabile. In pratica, attraverso una membrana semipermeabile passa solo il solvente puro, mentre il soluto si raccoglie sulla stessa membrana. È proprio tale membrana quindi a selezionare le molecole e gli ioni che possono passare o meno, non permettendo tale passaggio a tutte quelle molecole più grandi, mentre i solventi più piccoli possono attraversarla senza problemi.
Nel processo di osmosi normale, il solvente passa da una zona a bassa concentrazione di soluto a una ad alta concentrazione e il movimento del solvente puro tende a far diminuire l’energia libera del sistema che dà luogo a una pressione osmotica. Applicando quindi una pressione esterna per invertire il flusso del solvente puro si ottiene l’osmosi inversa. Sussistono delle differenze importanti tra l’osmosi inversa e la filtrazione: quest’ultima tende a escludere le molecole a prescindere dai parametri operativi come la pressione e la concentrazione, mentre l’osmosi inversa genera un meccanismo diffusivo tale che la separazione delle molecole e degli ioni più grandi dipenda dalla concentrazione del soluto, dalla pressione e dalla velocità del flusso dell’acqua.
Ecco perché l’osmosi inversa viene usata per purificare l’acqua di mare e renderla potabile, eliminandone il sale e altri elementi nocivi. Se in passato tale processo in cui vengono usate le membrane semipermeabili veniva solo osservato in laboratorio, presto si è riusciti a riprodurlo in laboratorio per ottenere l’acqua potabile applicando, appunto, delle membrane asimmetriche dallo strato talmente sottile da fungere come una sorta di ‘pelle’ filtrante.
Processo dell’osmosi inversa
Come funziona esattamente l’interessante processo dell’osmosi inversa? In pratica c’è una bobina semipermeabile che separa i due liquidi dalle diverse concentrazioni di soluto, per cui il liquido tende a passare da una zona a bassa a un’altra ad alta concentrazione secondo un principio di equilibrio chimico. L’osmosi quindi costringerebbe il solvente a passare da una regione all’altra attraverso l’applicazione di una pressione maggiore a quella osmotica.
In questo modo si riesce a separare l’acqua di mare o salmastra per renderla potabile: l’acqua sotto pressione spinge il passaggio dell’acqua di mare attraverso la stessa membrana che permette la purificazione dell’acqua rendendola potabile. La membrano usata per tale processo viene prodotta proprio per permettere solo il passaggio di determinate molecole escludendo quello di soluti più grandi come gli ioni di sale.
Depurazione dell’acqua potabile con la tecnica dell’osmosi inversa
I sistemi atti alla depurazione dell’acqua domestica vengono oggi usati per ottimizzare la qualità dell’acqua comune che si beve o che si usa in cucina. Si tratta di sistemi in cui è necessario anche usare diverse tipologie di filtro: il filtro di sedimentazione serve per catturare le particelle come ruggine o carbonato di calcio, il filtro a carbone attivo agisce invece sulla sostanze chimiche organiche e sul cloro, il filtro a osmosi inversa serve per catturare le particelle più piccole.
In genere è possibile appore ancora un altro filtro a carbone per poter intrappolare gli agenti chimici che la membrana dell’osmosi non riesce a catturare del tutto. Per sterilizzare quelle particelle o microbi scampati al filtraggio della membrana si usano lampade a raggi ultravioletti. Esiste poi la possibilità di usare la membrana di cellulosa v, o di triacetato di cellulosa, perché resiste all’acqua clorurata a differenza della membrana composita che invece si decompone proprio per la presenza del cloro. L’applicazione della membrana di triacetato, però, implica l’inserimento di un post filtro di carbonio utile per eliminare in modo totale il cloro.
Processori di acqua ad osmosi inversa
I processori di acqua a osmosi inversa oggi sono utili per purificare le acque domestiche e possono essere usati, per esempio, da chi abita in zone rurali che non godono di acqua pulita, oppure possono essere facilmente usati anche da chi vive in zone dove l’approvvigionamento idrico è carente o laddove le acque sono inquinate, per cui applicando il processo di osmosi inversa sarà possibile ottenere un’acqua pura che risulterà del tutto sicuro grazie all’azione delle lampade sterilizzatrici a raggi ultravioletti.
Proprio per prevenire la contaminazione microbiologica, nei sistemi di osmosi inversa vengono incluse altre fasi di purificazione dato che alcuni batteri riescono a passare attraverso le membrane o piccole perdite che possono essere presenti. In Europa, però, il trattamento delle acque minerali con osmosi inversa non è permesso dalla legge.
Acqua e depurazione delle acque reflue con l’osmosi inversa
L’acqua piovana può essere facilmente depurata tramite i processori a osmosi inversa e può essere riusata per l’irrigazione e il raffreddamento industriale o servire anche come riserve d’acqua nel caso di carenze improvvise.
Nel settore industriale, l’osmosi serve a eliminare i minerali dall’acqua delle caldaia delle centrali elettriche che deve risultare il più pura possibile perché non deve lasciare depositi o corrodere le macchine. Infatti, l’eventuale presenza di depositi dentro o fuori i tubi della caldaia può comportare una minor qualità dell’azione della caldaia stessa con la conseguente produzione di vapori poveri.
L’osmosi inversa nell’industria alimentare
Oggi l’osmosi inversa viene usata anche per la concentrazione di liquidi alimentari come per esempio i succhi di frutta, questo perché è decisamente un processo più economico dei trattamenti termici convenzionali, per cui l’osmosi è adatta a essere usata per trattare quelle sostanze sensibili al calore che si trovano nella maggioranza dei prodotti alimentari.
Proprio per questo l’osmosi inversa viene utilizzata nel settore caseario per ottenere il siero di latte in polvere e per favorire la concentrazione del latte. Un sistema che oggi viene anche usato nel settore enologico.