Desalinizzazione green con il nuovo rivestimento peel-off
Un rivestimento in polielettrolita consente di realizzare sistemi di desalinizzazione dell'acqua di mare senza usare sostanze chimiche
[7 Dicembre 2020]
Lo studio “Sacrificial coating development for biofouling control in membrane systems”, pubblicato su Desalination da un team della King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) e della Pennsylvania State University, illustra le caratteristiche di un nuovo rivestimento rimovibile che può essere utilizzato per pulire le membrane di desalinizzazione e i ricercatori dicono che «Il rivestimento non tossico potrebbe fornire un’alternativa più sicura ed efficiente alle sostanze chimiche utilizzate per pulire i sistemi di osmosi inversa per la desalinizzazione dell’acqua di mare».
Alla KAUST spiegano che «Il processo di desalinizzazione ad osmosi inversa utilizza la pressione per filtrare l’acqua di mare attraverso una membrana semipermeabile per produrre acqua potabile fresca. Sebbene la tecnica sia più efficiente dal punto di vista energetico rispetto ad altri approcci di desalinizzazione, le sue prestazioni possono essere ostacolate dalla crescita di batteri e altri microrganismi sulla superficie della membrana».
Anche se le tecniche di desalinizzazione sono molto migliorate dal punto di vista del consumo energetico e dell’impatto sull’ambiente marino, continua la ricerca per renderle sempre più sostenibili e la principale autrice del nuovo studio, Maria Fernanda Nava-Ocampo del Water Desalination and Reuse Center della Division of Biological and Environmental Science and Engineering della KAUST, sottolinea che «Questo biofilm crea uno strato che non consente all’acqua di passare facilmente. Uno dei maggiori problemi di tutti i metodi attuali per controllare il biofouling è che non rimuovono completamente il biofilm dal sistema a membrana, con conseguente incrostazione permanente. Questo causa un elevato consumo di energia e lo smaltimento dei prodotti chimici di controllo in mare».
Mentre alcuni altri rivestimenti vengono realizzati con sostanze chimiche. il nuovo rivestimento in polielettrolita evita la necessità di leganti chimici da attaccare alla membrana e può anche essere risciacquato in sicurezza dal sistema aumentando la salamoia e flusso d’acqua, eliminando il biofilm dalla membrana.
La Nava-Ocampo evidenzia che «Il vantaggio del nostro rivestimento è che si attacca alla superficie tramite interazioni elettrostatiche, quindi non dobbiamo utilizzare prodotti chimici. Inoltre, non dobbiamo pretrattare la membrana per rivestirla. La membrana rimane nel sistema e noi passiamo semplicemente il rivestimento attraverso lo stesso flusso di corrente utilizzato per la desalinizzazione».
Il team internazionale ha testato il rivestimento utilizzando un simulatore di incrostazione della membrana, un piccolo dispositivo che imita le condizioni degli impianti di desalinizzazione a osmosi inversa. I ricercatori hanno fatto circolare il rivestimento nel sistema cinque 5 volte per stabilire strati sulla superficie della membrana e hanno aggiunto nutrienti biodegradabili per incoraggiare la crescita del biofilm. Dopo 8 giorni hanno lavato per 24 ore il sistema con un forte flusso di soluzione altamente salina per rimuovere il rivestimento.
Poi, il team ha confrontato le prestazioni della membrana rivestita con una di controllo non rivestita.
Utilizzando la microscopia elettronica di trasmissione, gli scienziati hanno scoperto che «Il rivestimento è rimasto stabile in acqua salata, rendendolo adatto per la desalinizzazione dell’acqua di mare». E confermano che «Aumentando la forza del flusso d’acqua e la salinità dell’acqua, il team è stato in grado di rimuovere con successo il rivestimento e il biofilm attaccato dalla membrana.
Dopo questo processo di pulizia, il flusso di liquido attraverso la membrana rivestita era due volte superiore rispetto a quella di controllo non rivestita.
La Nava-Ocampo conclude: «Questo ha dimostrato che la nostra tecnica ha un potenziale di pulizia migliore. Il prossimo passo è renderlo più efficiente e durevole su scale più grandi».