L’osmosi inversa: come funziona un dissalatore marino

La dissalazione dell’acqua di mare è un problema che i marinai di tutto il mondo provano ad affrontare da secoli. Le soluzioni proposte sono state tante e varie: si è passati dall’ebollizione dell’acqua di mare per separarla dal sale, fino alla costruzione delle prime macchine da dissalazione. Ma solo da relativamente poco tempo (nel 1953) è stata scoperta la tecnologia che ha reso i processi di dissalazione – e i dissalatori – davvero efficaci: l’osmosi inversa.

L’osmosi, fenomeno naturale che avviene in molti organismi viventi, è un processo che permette a un solvente (come l’acqua) di passare attraverso una membrana semipermeabile, che però non permette il passaggio del soluto (come ad esempio il sale). In natura questo fenomeno avviene per equilibrare due solventi con salinità diversa, dato che parte della soluzione fluida con meno soluto passa dal lato della membrana dove c’è più soluto. In questo modo la concentrazione salina dei due fluidi diventa la stessa (o quasi).

L’osmosi inversa è il fenomeno (artificiale) opposto all’osmosi.

Osmosi inversa | Funzionamento di un dissalatore | Fai-da-te

Dissalatori marini e osmosi inversa

Nell’osmosi inversa, grazie all’utilizzo di un’alta pressione, il fluido che ha una maggiore concentrazione di soluto viene “forzato” ad attraversare la membrana semipermeabile. Quest’ultima, però, non permette al soluto di passare, andando quindi a separarlo dal fluido. Il risultato, quindi, non sono più due soluzioni liquide bilanciate nella concentrazione salina, ma al contrario si avranno due fluidi completamente sbilanciati nel contenuto di soluto.

Nel caso dei dissalatori marini, il solvente è rappresentato dall’acqua di mare e il soluto dal sale. Grazie all’osmosi inversa e alle membrane osmotiche, il sale viene separato dall’acqua, rendendola completamente priva di sali minerali e quindi potabile. Inoltre, le membrane osmotiche riescono anche a trattenere tutte le micro-particelle contenute nell’acqua, come batteri e micro plastiche, rendendola di fatto sicura da bere.

Ovviamente, affinché l’osmosi inversa funzioni a dovere, il processo richiede una forte pressione, in genere intorno agli 800 psi. Nei dissalatori marini, questo risultato è raggiunto grazie all’impiego di pompe ad alta pressione, che però hanno degli inconvenienti: consumano molta energia e producono molto rumore e vibrazioni.

Pompe a bassa pressione per l’osmosi inversa: l’ERS

Per risolvere il problema del consumo di energia troppo elevato (aspetto essenziale quando si è in barca), la Schenker Watermakers ha inventato e brevettato un innovativo sistema da integrare nei propri dissalatori: l’Energy Recovery System.

L’ERS riesce ad amplificare la spinta generata da pompe a bassa pressione. Questo vuol dire che l’osmosi inversa può avvenire senza pompe ad alta pressione, consentendo un rendimento energetico elevatissimo. Infatti, il consumo tipico di un dissalatore Schenker in piena attività è di soli 4 Watt/litro (inferiore dell’80% rispetto alle macchine tradizionali).
Inoltre, dato che non vengono utilizzate pompe ad alta pressione, gli impianti Schenker producono poche vibrazioni e sono estremamente silenziosi.

L’Energy Recovery System è un dispositivo installato su tutti i dissalatori marini Schenker.

Come funziona un dissalatore marino

L’osmosi inversa è quindi il cuore del processo di dissalazione dell’acqua di mare. Volendo riassumere schematicamente il funzionamento di un dissalatore (usando per semplicità l’esempio di un dissalatore Schenker), queste sono le principali fasi del processo:

• Una presa a mare aspira l’acqua di mare grazie all’impiego di una pompa di bassa pressione.
• Un filtro esegue una prima filtrazione grossolana dell’acqua, ripulendola dalle impurità maggiori che in seguito potrebbero danneggiare il meccanismo del dissalatore o le membrane osmotiche (sabbia, sedimenti, microplastiche ecc.).
• La pompa di bassa pressione, grazie all’aiuto dell’Energy Recovery System, spinge l’acqua di mare contro le membrane osmotiche ad una pressione sufficiente a produrre la separazione tra acqua dolce e acqua salmastra. L’acqua salmastra, ritorna all’Energy Recovery System per cedere al meccanismo tutta l’energia idraulica, e quindi viene scaricata di continuo in mare, mentre l’acqua dolce viene inviata al serbatoio.
• Le membrane osmotiche fanno quindi avvenire l’osmosi inversa, separando il sale dall’acqua e generando acqua potabile.
• L’acqua dolce raccolta dal serbatoio, viene quindi convogliata ai punti di consumo attraverso l’autoclave di bordo, dove potrà essere bevuta, utilizzata per la doccia, per lavare le stoviglie e così via. È sempre consigliabile applicare un filtro aggiuntivo sul rubinetto della cucina destinato all’ erogazione dell’acqua potabile.

Dissalatore fai da te

In rete molti cercano come fare un dissalatore “fai-da-te”. I tutorial restituiti dal motore di ricerca ipotizzano casi in cui, per vere e proprie emergenze, diventi necessario dissalare acqua con un elevato contenuto di minerali. I casi presi in esame sono naufragi o smarrimenti in terre selvagge. In ogni caso, quella attuata è una dissalazione attraverso evaporazione. Si tratta di sistemi rudimentali che vanno attuati in casi estremi connessi alla propria sopravvivenza. Nulla a che vedere, dunque, con il rifornimento quotidiano ed efficiente di acqua pulita su un’imbarcazione non improvvisata, ma di diporto. Rispetto a quella da evaporazione, la dissalazione per scambio ionico permette di ottenere purezze di acqua molto elevate.