La osmosi forzata (Forward Osmosis) è un processo mediante il quale si produce acqua di alta qualità a partire da un effluente acquoso con un grado di contaminazione più o meno elevato, utilizzando una membrana semipermeabile e una soluzione con una elevata pressione osmotica. Nel processo si consuma pochissima energia, poiché si svolge a pressioni molto basse e a temperatura ambiente, essendo questo uno dei vantaggi più rilevanti.
Per lo sfruttamento del fenomeno naturale in applicazioni specifiche, si possono utilizzare due fluidi con diverse pressioni osmotiche affinché, per esempio, acqua pura da una soluzione di acqua marina fluisca attraverso la membrana per diluire una soluzione con una pressione osmotica ancora maggiore. È importante sottolineare che questo fenomeno naturale si verifica a temperatura ambiente e senza la necessità di applicare una pressione significativa. L’unica energia esterna necessaria è quella richiesta per superare la resistenza all’attrito su entrambi i lati della membrana (normalmente, 2-3 bar). La soluzione ad alta pressione osmotica è conosciuta come «agente osmotico» (draw solution) e deve essere di facile e sicura manipolazione, di semplice preparazione e di facile separazione dal prodotto finale.
Rispetto a un sistema di osmosi inversa convenzionale, l’osmosi forzata presenta una lunga lista di vantaggi:
- Si opera a pressioni ridotte.
- Grande risparmio energetico, specialmente nel caso di soluzioni con pressioni osmotiche elevate.
- Elevata resistenza delle membrane all’incrostazione.
- Buona tolleranza delle membrane al cloro.
- Lunga durata delle membrane.
- Costi operativi più bassi.
Tuttavia, l’osmosi forzata non produce acqua di alta qualità in un’unica fase, poiché dopo la fase di osmosi forzata l’acqua è miscelata con l’agente osmotico ed è necessaria una seconda fase per separare l’agente osmotico dall’acqua prodotta. Nella seconda fase, l’agente osmotico viene rigenerato mentre si produce acqua di alta qualità.
I due processi, quello di osmosi forzata e quello di rigenerazione dell’agente osmotico, sono collegati dalla ricircolazione della soluzione dell’agente osmotico, che ha una pressione osmotica superiore a quella dell’alimento. L’agente osmotico concentrato permette il flusso di acqua pura dalla soluzione alimento. Di conseguenza, l’agente osmotico si diluisce con il flusso di acqua pura che attraversa la membrana. L’agente osmotico diluito viene successivamente concentrato separandolo dall’acqua pura nel sistema di rigenerazione. La combinazione dell’operazione dei due sistemi è un parametro chiave nella progettazione del sistema affinché l’operazione complessiva sia semplice, robusta e affidabile.
L’osmosi forzata può essere utilizzata in una vasta gamma di applicazioni possibili, poiché consente il trattamento di acque marine e salamoie, di acque con sali minerali e metalli, di effluenti con elevato carico organico e di effluenti con silice tra gli altri tipi di effluenti, essendo le più rilevanti quelle elencate di seguito:
- Produzione di acqua in zone con problemi di scarsità.
- Trattamento di effluenti quando la normativa impone il riutilizzo.
- Implementazione di un sistema a scarico zero.
- Trattamento di effluenti complessi e difficili da trattare con tecnologie convenzionali.
- Alternativa valida quando è necessario ridurre il consumo energetico.
Condorchem Envitech mette a disposizione dei suoi clienti la progettazione e l’implementazione di sistemi ottimali di osmosi forzata. In particolare, dispone di tre opzioni di trattamento mediante questa tecnologia, in cui l’agente osmotico è una soluzione termolitica, capaci di soddisfare le esigenze di clienti molto diversi. Le opzioni tecnologiche sono le seguenti:
OPZIONE 1
• Soluzione focalizzata sulla membrana.
• Elevato recupero di acqua, anche nel caso di effluenti che sporcano considerevolmente la membrana.
• Trattamento per effluenti con silice, contaminazione organica e minerali.
OPZIONE 2
• Tecnologia considerata il fiore all’occhiello dell’osmosi forzata
• Massimo recupero di acqua di alta qualità
• Trattamento di salamoie fino a 250.000 ppm di solidi totali disciolti.
OPZIONE 3
• Recupero completo dell’acqua. Soluzione a scarico zero.
• Combina tecnologia MBC con cristallizzatori.
• Miglioramento dell’efficienza rispetto ai processi di evaporazione multieffetto.