Di cosa parliamo quando parliamo di desalinizzazione? Secondo l’Oxford Dictionary of Chemical Engineering, la desalinizzazione è la rimozione di sali dall’acqua di mare (dovrebbe includere anche l’acqua salmastra) e viene utilizzata per produrre acqua potabile per il consumo o l’irrigazione. Aggiunge che viene utilizzato solo quando c’è una fonte di energia a basso costo e quando c’è una chiara carenza di acqua.
Dissalazione nel mondo
Secondo i dati delle Nazioni Unite, nel 2018 esistevano nel mondo circa 16.000 impianti di desalinizzazione distribuiti tra 177 Paesi e in grado di produrre un volume di acqua dolce pari a quasi la metà della portata media delle Cascate del Niagara. Il loro numero aumenta ogni anno: nel 2020 erano già 16.876 le installazioni.
Il podio è occupato dall’Arabia Saudita, che ottiene circa il 50% della sua acqua potabile dalla desalinizzazione, seguita da Stati Uniti ed Emirati Arabi Uniti. Alcuni paesi come le Bahamas, le Maldive e Malta soddisfano tutto il loro fabbisogno idrico attraverso questo processo.
Progettazione di un impianto
Per scegliere l’ubicazione di un impianto di desalinizzazione, è necessario tenere conto di dove verrà consumata l’acqua, se esiste un’adeguata alimentazione elettrica, delle condizioni geologiche e dei possibili effetti sull’ambiente terrestre e marino.
Successivamente, per determinare il trattamento più appropriato, è necessario conoscere le caratteristiche fisiche e chimiche dell’acqua grezza e i requisiti dell’acqua prodotta. Per il prelievo di acqua non depurata si deve tenere conto delle caratteristiche del fondale, delle correnti superficiali e profonde, delle maree e del moto ondoso, nonché degli effetti sull’ambiente marino.
Tra le diverse tecnologie esistenti, il processo che ha un miglior rapporto tra la qualità dell’acqua prodotta e i costi di realizzazione e produzione è la separazione con membrane ad osmosi inversa.
Funzionamento ad osmosi inversa
Per applicare l’osmosi inversa, è necessario eseguire diversi passaggi. Innanzitutto l’acqua di mare raccolta deve essere sottoposta ad un trattamento preventivo che elimini sostanze che potrebbero intasare l’impianto o danneggiare le membrane.
Successivamente, l’acqua trattata raggiunge le membrane ad osmosi inversa, dove viene sottoposta a pressioni comprese tra 50 e 90 atmosfere. È così possibile separare i sali che l’acqua ancora conteneva in una corrente detta salamoia. Questo processo è in grado di produrre 45 litri di acqua desalinizzata da 100 litri di acqua di mare.
A seconda dell’uso che si farà dell’acqua dissalata, sarà necessario aggiungere nuovamente alcuni sali. Ad esempio, nel caso dell’acqua di alimentazione, vengono aggiunti gas di anidride carbonica e calce. Dovrà anche essere fatto con acqua per l’agricoltura a seconda del tipo di coltura che verrà irrigata.
Il costo energetico e ambientale
Uno degli svantaggi del processo è l’elevato costo energetico del sistema ad alta pressione: circa 2,3 chilowattora ogni 1.000 litri prodotti. Tuttavia, gli impianti più moderni incorporano tecnologie di riduzione del consumo energetico. Due esempi sono gli scambiatori di pressione in ceramica e la turbina Pelton come sistema di recupero energetico.
Il secondo inconveniente del processo è lo scarico della salamoia generata e il suo effetto sull’ambiente marino. Come accennavo prima, ogni 100 litri di acqua di mare trattata vengono generati circa 55 litri di salamoia. La salamoia ha quindi un contenuto di sale che raddoppia quello dell’acqua di mare di partenza.
L’aumento della salinità e della temperatura può causare una diminuzione del contenuto di ossigeno disciolto e contribuire alla generazione di “zone morte” dove possono vivere pochissimi animali marini.
Per minimizzare gli effetti di questo aumento di salinità nella zona di scarico è necessario garantire una corretta diluizione della salamoia. Questa diluizione è solitamente favorita dall’agitazione delle onde e dalle correnti costiere. Vengono inoltre utilizzati nuovi sistemi di scarico, come la precedente diluizione della salamoia e il drenaggio tramite diffusori.
Inoltre, è obbligatorio effettuare studi di impatto ambientale e applicare un piano di monitoraggio e controllo di tali scarichi.
In breve, la desalinizzazione ad osmosi inversa è una tecnologia già affermata. Inoltre, consente di mantenere l’approvvigionamento di acqua potabile in aree con risorse idriche in diminuzione. Infine, i problemi derivanti dal suo consumo energetico e dal suo impatto ambientale vengono ridotti al minimo grazie ai progressi tecnologici nel trattamento delle acque.
Autore
Rafael Camarillo Blas, Università di Castilla-La Mancha
