Sistemi a Membrana - Tecnologie Pulite

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La promozione di tecniche per lo sviluppo sostenibile in Emilia-Romagna
a cura di
Schede descrittive delle opzioni di miglioramento
Sistemi e tecnologie per la depurazione dell’acqua e suo riutilizzo -
Sistemi a Membrana
Descrizione
Acqua trattata sfruttata nell'industria alimentare può essere desalinizzata ed i prodotti organici
possono essere eliminati in modo da soddisfare le condizioni di reimpiego dell'acqua. Sempre
più spesso infatti gli standard igienici richiedono che l'acqua di processo destinata al riutilizzo
(anche per scopi di pulizia) sia di qualità potabile.
Regole per altre applicazioni, come l'acqua di caldaia o per pulizia a caldo possono essere
ancora più rigorose.
Acqua di processo a bassa contaminazione proveniente dall'industria alimentare alla quale si
applichi un pretrattamento combinato, filtrazione su membrana e successiva disinfezione UV, è
in grado di raggiungere una qualità ottimale.
Attraverso nanofiltrazione di acqua di processo non addolcita si può ottenere acqua di processo
di qualità abbastanza buona per acqua di alimentazione caldaia o acqua calda di pulizia.
Sistemi a membrana
La tecnologia a membrana è diventata una tecnologia di separazione competitiva nel corso dei
decenni passati. Questa tecnologia non necessita dell'aggiunta di prodotti chimici ed è
moderatamente energivora.
Il processo di separazione della membrana è basato sulla presenza di membrane semi
permeabili. Il principio è abbastanza semplice: la membrana funge da filtro molto specifico che
si lascia attraversare dall'acqua mentre trattiene i solidi in sospensione ed altre sostanze.
La filtrazione di membrana può essere usata come alternativa alla flocculazione, alle tecniche
di depurazione da sedimenti, adsorbimento (filtri a sabbia e filtri a carbonio attivo, scambiatori
ionici), estrazione e distillazione.
La filtrazione con membrana si può dividere in micro ed ultra filtrazione da una parte e nano
filtrazione e osmosi inversa (RO o iperfiltrazione) dall'altra.
Quando la filtrazione con membrana è usata per la rimozione di particelle più grandi, sono
applicate la microfiltrazione e l'ultrafiltrazione che necessitano di differenze di pressione più
basse.
Quando si devono rimuovere i sali dall'acqua, sono applicate la nanofiltrazione e l'osmosi
inversa. La nanofiltrazione e le membrane a RO non funzionano secondo il principio dei pori; la
separazione avviene attraverso diffusione tramite la membrana. La pressione richiesta per
realizzare la nano filtrazione e l'osmosi inversa è molto superiore alla pressione richiesta per
micro ed ultrafiltrazione, mentre il rendimento è molto più basso.
Sistemi di
Dimensioni delle particelle da filtrare
filtrazione 100 µm 10 µm 1 µm < 1 µm
Microfiltrazione Si No No No
Ultrafiltrazione Si Si No No
Nanofiltrazione Si Si Si No
Osmosi inversa Si Si Si Si
In particolare, la tecnica di nanofiltrazione si usa principalmente per la rimozione di ioni
bivalenti e dei più grandi ioni monovalenti come i metalli pesanti. Rispetto all’osmosi inversa
utilizza membrane meno fini, la pressione di alimentazione del sistema di NF (NanoFiltrazione)
è quindi generalmente più bassa.
Applicazioni per sistemi a NF sono:
• addolcimento
• rimozione specifica di metalli pesanti

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• riduzione del contenuto di sale dall'acqua leggermente salmastra 1
La scelta di un sistema con un certo tipo di membrana è determinata da moltissimi aspetti
quali il grado di contaminazione e le caratteristiche dell’acqua in entrata, la qualità dell’acqua
necessaria per gli utilizzi successivi, i costi, rischi di intasamento della membrane, etc.
Vantaggi ambientali
Il vantaggio principale della depurazione delle acque di processo finalizzata ad un loro ulteriore
utilizzo è senz’altro quello del risparmio idrico.
Per ciò che concerne invece gli specifici benefici di tipo operativo e ambientale delle tecnologie
di depurazione la filtrazione con membrana rispetto alle tecniche di depurazione dell'acqua
esistenti:
• è un processo che può avvenire a basse temperature. Ciò è importante perché permette
il trattamento di materia sensibile al calore (motivo per il quale questa applicazione è
molto usata per la produzione alimentare).
• è un processo a basso consumo energetico. La maggior parte dell'energia che necessita
è usata per pompare i liquidi attraverso la membrana. La quantità totale di energia
usata è inferiore se confrontata a tecniche alternative come l'evaporazione.
Campo di applicazione
Aziende agroalimentari.
1 Le prestazioni tipiche per una membrana a NF cono una rimozione del 50% di NaCl e del 90% o piu' di CaSO4 .