Nuove membrane per un migliore trattamento delle acque reflue

Una collaborazione tra il Singapore Institute of Technology e la startup locale SideStroem Water Technologies mira a ottimizzare le membrane ad osmosi diretta di tipo nanofiltrazione su scala di laboratorio per il riciclaggio dell’acqua industriale.

AsianScientist (1 marzo 2023) — Insieme alla crescita della popolazione e all’industrializzazione, la scarsità d’acqua è in cima alla lista dei problemi globali. Un modo per alleviare questo problema è attraverso il recupero delle acque reflue, e il processo NEWater di Singapore costituisce un eccellente esempio. Sfortunatamente, i processi su scala industriale di riciclaggio delle acque reflue sono attualmente inadeguati se si considera l’obiettivo della futura sostenibilità idrica.

Il metodo più frequentemente utilizzato per il trattamento delle acque reflue nelle industrie tessili e conciarie è la nanofiltrazione, che utilizza un’elevata pressione idraulica per spostare l’acqua attraverso una membrana trattenendo alcuni sali preziosi.

Tuttavia, l’elevata pressione dell’acqua provoca un grave intasamento della membrana, ovvero la deposizione di particelle sulla superficie della membrana, che a sua volta causa il blocco dei pori della membrana. A causa dell'intasamento sono necessari frequenti cicli di pulizia e sostituzione delle membrane. Pertanto, il funzionamento stabile del sistema richiede tecniche di pretrattamento costose e ingombranti.

L’attuale riciclaggio dell’acqua industriale non solo è inefficiente, ma è anche dannoso per l’ambiente.

“La maggior parte degli effluenti viene generalmente inviata all’incenerimento. In teoria, dovremmo spendere circa 620 kilowattora di energia per incenerire una tonnellata di acque reflue, equivalenti a 266 chilogrammi di anidride carbonica", ha affermato il professore associato Zuo Jian del Cluster alimentare, chimico e biotecnologico del Singapore Institute of Technology (SEDERSI).

Con l’aumento del costo dell’energia e l’impatto ecologico dannoso dei metodi attuali, è imperativo trovare una soluzione alternativa per il riciclaggio delle acque reflue.

Attraverso la collaborazione tra il professore associato Zuo e SideStroem Water Technologies (SideStroem), è stata sviluppata una nuova tecnologia di osmosi diretta (FO) per il trattamento delle acque reflue, che è in fase di ottimizzazione per l'utilizzo su scala industriale. Il progetto unisce l'abilità di ricerca della SIT, l'Università di Apprendimento Applicato del paese, nella filtrazione a membrana e l'esperienza di SideStroem nei processi FO.

“L’osmosi diretta può aiutare ad alleviare i problemi associati alla nanofiltrazione tradizionale perché ha una tendenza a ridurre le incrostazioni. Le membrane FO possono mantenere la stabilità operativa anche quando le acque reflue sono di natura altamente inquinante. In questo modo possiamo evitare costosi processi di pretrattamento”, ha spiegato il professore associato Zuo.

In effetti, l’FO sta guadagnando popolarità nel trattamento delle acque reflue industriali, e per una buona ragione. A differenza della nanofiltrazione, la FO non richiede pressione esterna e, quindi, consuma meno energia. Oltre alla minore tendenza alle incrostazioni, è adatto anche per soluzioni sensibili alla pressione e al calore.

Inoltre, SideStroem ha prodotto speciali membrane FO di tipo nanofiltrazione (tipo NF), che possono recuperare e riciclare selettivamente sia l'acqua che i sali monovalenti dai flussi di acque reflue.

La collaborazione con il Professore Associato Zuo ha visto progressi significativi compiuti con le membrane. Questi includono tassi di rigetto elevati verso gli ioni bivalenti (oltre il 99%) pur mantenendo bassi tassi di rigetto verso gli ioni monovalenti, tassi di estrazione di soluti monovalenti 50 volte più elevati e una permeabilità all'acqua pura tre volte superiore rispetto alle membrane FO commerciali.

Date queste caratteristiche, il Professore Associato Zuo ha evidenziato due vantaggi chiave della FO rispetto alle tradizionali tecnologie di nanofiltrazione:

“FO è in grado di raggiungere tassi di recupero dell’acqua più elevati e dimostra resilienza ad alte prestazioni e stabilità operativa in applicazioni impegnative ad alto contenuto di incrostazioni, riducendo la necessità di estesi processi di pretrattamento”.

Tale tecnologia offre l’enorme vantaggio di ridurre le spese operative del trattamento delle acque reflue, aumentando al tempo stesso la resa delle risorse recuperate: un notevole miglioramento rispetto agli attuali metodi di trattamento.