Nuovo sistema di trattamento delle acque reflue che utilizza processi avanzati a membrana

Le ragioni per la conservazione e la preservazione dell’acqua stanno diventando sempre più gravi. La carenza di approvvigionamento idrico, il peggioramento della qualità dell’acqua e, in alcuni casi, la completa perdita dell’accesso all’acqua sono diventati sempre più comuni in tutto il mondo. Sfortunatamente, questi problemi idrici non sono più attribuiti solo alle nazioni in via di sviluppo o alle regioni aride, ma ora possono essere visti e percepiti da tutti sotto forma di letti di laghi prosciugati, falde acquifere crollate e impoverite e fiumi che non scorrono più verso la loro destinazione originaria. . Secondo UN-Water, entro il 2025 1,8 miliardi di persone vivranno con assoluta scarsità d’acqua.1 In California, i costi dell’approvvigionamento idrico per i terreni agricoli sono aumentati di dieci volte nel 2022;2 nella Columbia Britannica, in Canada, un’area designata come foresta pluviale è stata sottoposta a severe restrizioni legate alla siccità nell'autunno del 2022;3 e nel 2017 Città del Capo in Sud Africa ha toccato il "giorno zero": il giorno in cui i serbatoi d'acqua erano sostanzialmente asciutti e il governo è stato costretto a chiudere la fornitura idrica.4

Anche l’Europa sta riscontrando ostacoli alla produzione, quando nel 2022 Tesla ha bloccato i suoi piani per i veicoli elettrici (EV) a causa delle restrizioni idriche.5 La mancanza d’acqua rappresenta una grave minaccia per diversi settori, tra cui la produzione industriale, i trasporti e persino la sicurezza alimentare. Se la scarsità d’acqua continua ad aumentare, le persone e l’industria inizieranno a competere per ottenerla o, peggio, a lottare per ottenerla? Se vogliamo voltare pagina, dobbiamo iniziare a gestire meglio la nostra acqua ma, cosa ancora più importante, dobbiamo iniziare a valorizzarla come risorsa. Per i processi industriali, la capacità di riutilizzare l’acqua potrebbe fare la differenza tra avere un’attività economica e sostenibile o chiudere l’attività per mancanza di acqua. Una maggiore conservazione dell'acqua ha evidenziato il mandato per l'adozione di nuovi metodi di trattamento delle acque reflue, in modo tale che la preziosa acqua contenuta al loro interno possa essere estratta, purificata e riutilizzata nei processi industriali o restituita all'ambiente per la ricarica delle falde acquifere o il riempimento. delle riserve idriche.

Esistono soluzioni al problema della scarsità d’acqua. Anche se la riduzione dello stress idrico richiederà sforzi su più fronti, uno di questi campi di battaglia si concentrerà sull’uso industriale e sul riutilizzo dell’acqua. A livello globale, ogni anno vengono prodotti 359 miliardi di metri cubi di acque reflue industriali e solo il 50% circa viene trattato.6 Il recupero dell’acqua in modo economicamente vantaggioso, con un fabbisogno energetico minimo, è oggi realizzabile utilizzando tecnologie più avanzate e attualmente disponibili. Per gli impianti esistenti, l’aggiornamento o la modifica dei processi di trattamento delle acque reflue esistenti potrebbe essenzialmente significare che l’acqua che entra in un impianto potrebbe essere riutilizzata indefinitamente, rendendola un acquisto una tantum e una risorsa dell’impianto. Ad esempio, il Gruppo L'Oréal si è impegnato a far sì che, entro il 2030, il 100% dell'acqua utilizzata nei suoi processi industriali venga riciclata e riutilizzata in un ciclo idrico continuo.7

Negli ultimi decenni, i progressi nelle tecnologie e nei metodi per il trattamento dei flussi di rifiuti contaminati a livello industriale sono apparsi con maggiore frequenza. Il più importante di questi progressi è stato l’emergere di nuove tecnologie basate su membrane in grado di trasformare gli impianti convenzionali di trattamento delle acque reflue in strutture avanzate di riutilizzo sostenibile. La più matura delle tecnologie a membrana è l’osmosi inversa (RO), con una dimensione di mercato prevista di 13,5 miliardi di dollari entro il 2025 con un tasso di crescita annuale composto (CAGR) dell’8,7%.8 Questa crescita del mercato è in parte guidata dalla scarsità d’acqua, nuove mandati di trattamento per applicazioni di acque reflue industriali e municipali e, più recentemente, gestione della salamoia a seguito della costruzione di ulteriori impianti di desalinizzazione per soddisfare la domanda di acqua potabile.9

La necessità e la richiesta di più acqua ha portato allo sviluppo di nuove tecnologie a membrana e all’evoluzione di altre. I recenti sviluppi della tecnologia delle membrane includono l'osmosi inversa osmoticamente assistita (OARO), l'osmosi inversa a circuito chiuso (CCRO), la distillazione a membrana (MD) e l'osmosi diretta (FO). FO è un buon esempio di evoluzione tecnologica, realizzata solo dai progressi nella chimica e nelle scienze dei materiali negli ultimi 15 anni. FO ha sfruttato questi progressi attraverso l'uso di membrane selettive dell'acqua di nuova commercializzazione e l'uso di una nuova soluzione di aspirazione termolitica (TDS), offrendo tassi di recupero dell'acqua più elevati a energie inferiori. Il risultato netto di questi progressi è che grandi quantità di acqua pulita possono essere estratte e recuperate dalle acque reflue utilizzando l'energia osmotica libera contenuta nella soluzione di "estrazione". Storicamente, la sfida con la commercializzazione delle tecnologie FO è stata quella di identificare soluzioni di prelievo economicamente valide che fossero facili da rigenerare con richieste energetiche minime. La scelta e l'utilizzo di una soluzione di aspirazione termolitica soddisfano questa sfida. Le soluzioni di prelievo termolitico di FO sono in grado di fornire una riduzione di energia del 40-50% rispetto a quella dell'evaporazione termica convenzionale (TE) per quanto riguarda l'estrazione e la produzione di acqua pulita.10 Poiché FO utilizza meno energia di TE, FO ha un'impronta di carbonio molto inferiore, dimostrando essere vantaggioso per le aziende che desiderano migliorare il proprio rating ambientale, sociale e di governance (ESG). Inoltre, poiché FO utilizza l'energia osmotica per attirare l'acqua attraverso una membrana semipermeabile e non attraverso la pressione, le sfide/problemi comuni associati alle operazioni RO, come la compattazione/compressione dei solidi, il blocco dei pori e la perdita irreversibile di flusso, sono stati eliminati o ridotti al minimo grazie a La solida natura operativa di FO.