Acqua osmotica e impianto osmosi
Acqua osmotica e impianto osmosi ,una buona acqua è la base per ogni acquario, qualsiasi sia la sua tipologia: di acqua marina o dolce, con piante o senza.
L’acqua osmotica, abbreviata anche RO (dall’inglese Reversed Osmosis) da cui prende il nome dal processo di filtrazione a cui viene sottoposta, è un elemento fondamentale che non deve mai mancare ad un acquariofilo.
Vediamola di seguito nello specifico.
In cosa differisce dall’acqua di rubinetto?
L’acqua che circola nei nostri impianti domestici è composta da H2O più svariati elementi disciolti in essa (Ca2+, Mg2+, Na+, K+, SiO2–, NO3) e poiché deve poter essere potabile viene trattata con disinfettanti come l’ipoclorito di sodio. Tutti questi elementi, entro una quantità stabilita per legge (Dlgs 31/2001 e direttiva 98/83/CE), sono necessari per l’utilizzo umano e stabiliscono la conducibilità dell’acqua (o TDS, Total Dissolved Solids).
A differenza dell’acqua di rubinetto, questi elementi sono assenti ed avremo quindi una conducibilità teorica pari a 0µs/cm, sinonimo di ottima qualità della stessa.
Come si usa l’acqua osmotica in acquario?
L’acqua osmotica non deve essere mai utilizzata pura, fatta eccezione per due soli casi: rabbocchi e diluizioni.
Per essere introdotta nel nostro acquario l’acqua RO deve subire un processo di remineralizzazione ovvero dovremo aggiungere i sali (gli elementi chimici) che sono stati rimossi durante il processo di filtrazione per l’ottenimento della stessa.
Qui la domanda sorge spontanea: perché rimuoviamo questi sali se poi dobbiamo reintegrarli?
La risposta è semplicissima: con il processo di osmosi inversa si ha la rimozione dei sali disciolti ma anche della filtrazione di altri elementi potenzialmente tossici quali metalli pesanti, composti organici e pesticidi e con la successiva remineralizzazione si va ad aggiungere una miscela di sali bilanciati secondo le nostre esigenze per ottenere acqua di elevata qualità.
Questa operazione va eseguita durante la preparazione dell’acqua che servirà nei nostri cambi: rimuovo acqua con X valori ed aggiungo acqua con gli stessi per non alterare nulla, o con valori più alti per aumentare la concentrazione in acquario.
Come precedentemente accennato, andremo ad utilizzare l’acqua RO pura solo ed esclusivamente in due casi:
- Rabbocchi: durante il processo di evaporazione diminuisce il volume all’interno del nostro acquario ma nel contempo aumenta la concentrazione salina, motivo per cui si noterà un innalzamento dei valori. Andando a rabboccare con acqua RO andremo a ripristinare il volume originario e la concentrazione di sali senza nessuna alterazione, diversamente se invece aggiungessimo acqua di rete, e quindi ricca di sali, andremmo ad aumentare la concentrazione.
- Diluizione: se il nostro interesse è quello di ridurre la concentrazione dei sali disciolti nel nostro acquario, andremo ad effettuare un cambio rimuovendo parte del volume presente e sostituendola con acqua RO. Così facendo si avrà una riduzione di tutti i valori.
Questa operazione non sostituisce il normale processo per i cambi d’acqua.
Effettuare cambi con osmosi pura non significa introdurre acqua di qualità migliore: l’utilizzo di acqua RO riduce i carbonati KH (e GH in acquario dolce) presenti nel nostro acquario, i quali come noto influenzano anche il pH. Sbalzi eccessivi possono rivelarsi mortali, quindi non dovremo mai aumentare o diminuire il valore di KH di mezzo punto al giorno (massimo 2 punti in acquario dolce).
Dopo queste piccole premesse e dopo aver capito come e quando utilizzarla vediamo nello specifico il processo per la sua produzione.
In cosa consiste un impianto osmosi?
In un impianto per osmosi inversa l’acqua viene convogliata in una serie di prefiltri e successivamente ne viene forzato il passaggio in una membrana la quale, sfruttando la pressione indotta su di essa dal liquido, si libera di tutti i sali e/o sostanze organiche, batteri in essa contenuta e successivamente può essere ulteriormente convogliata in altri contenitori che mediante l’uso di apposite resine filtrano ulteriormente l’acqua.
Quante tipologie di impianto esistono?
Soltanto due. Esistono impianti in linea ed impianti a bicchieri la cui differenza consiste solo nella disposizione dei contenitori e delle prestazioni ma il procedimento di filtrazione è il medesimo.
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Com’è costituito e come funziona un impianto osmosi?
Un impianto osmosi è un insieme totalmente personalizzabile ed ampliabile di diversi contenitori (detti stadi) dove sono contenuti materiali filtranti, membrana osmotica e resine post osmosi.
Vediamo di seguito nello specifico un impianto a bicchieri a 4 stadi:
- Durante il primo step l’acqua scorre all’interno del filtro per i sedimenti dove viene trattenuto il particolato più grosso, solitamente questo filtro ha capacità filtrante di 10, 5, 3 o 1 µm.
- Il secondo step avviene nel secondo stadio dove l’acqua viene filtrata in una cartuccia ai carboni attivi dove vengono adsorbiti ulteriori elementi. Fino a questo momento non si parla ancora di acqua osmotica poiché viene effettuata solo una sgrossatura delle scorie più grossolane
- Il terzo step avviene nel vessel, ovvero il contenitore che ospita la membrana osmotica. Questa membrana è composta da un insieme di strati di pellicole che, sfruttando una determinata pressione di esercizio (solitamente compresa tra i 3,5bar minimi ai 10bar massimi), hanno il compito di filtrare ulteriormente l’acqua trattenendo scorie, pesticidi e metalli pesanti e lasciando passare solo l’acqua depurata. Da questo stadio l’acqua non depurata viene espulsa e scaricata dall’impianto, mentre la parte buona viene erogata o prosegue il processo di filtrazione.
Le membrane osmotiche non sono tutte uguali, oltre alle varie specifiche di esercizio e prestazioni dei vari costruttori, differiscono nella capacità produttiva. Le tipologie di membrana più diffuse per l’acquariofilia sono tre: 50, 70 o 100 GPD (Gallons Per Day) ovvero quanti litri di acqua osmotica riesce a produrre una membrana nell’arco delle 24h (1 gallone equivale a 3,785 litri).
- Il quarto step avviene nelle resine post osmosi dove l’acqua filtrata dalla membrana subisce un ulteriore trattamento nelle resine prima di essere erogata. Le resine solitamente impiegate si dividono nelle seguenti tipologie:
- Deionizzanti: attraverso l’uso di resine cationiche vengono prima scambiati ioni Ca2+ e Mg2+ presenti nell’acqua con gli ioni Na+ della resina e successivamente le resine anioniche per abbattere totalmente la salinità.
- Antisilicati: solitamente installate quando le resine deionizzanti non riescono a rimuovere i silicati (SiO2–) presenti nell’acqua post filtrazione.
- Antinitrati: solitamente installate quando le resine deionizzanti non riescono a rimuovere i nitrati (NO3–) presenti nell’acqua post filtrazione.
- Antifosfati: solitamente installate quando le resine deionizzanti non riescono a rimuovere i fosfati (PO4–) presenti nell’acqua post filtrazione.
Come abbiamo precedentemente detto, ogni impianto osmosi è totalmente personalizzabile, infatti è possibile aggiungere un numero infinito di stadi, filtri e prefiltri ed inoltre è possibile anche collegare più membrane in parallelo.
Quale impianto devo acquistare?
Prima di procedere all’acquisto di un impianto osmosi vanno valutati 3 aspetti: conducibilità in ingresso, pressione, richiesta d’acqua.
- La conducibilità in ingresso della nostra acqua è l’elemento più importante da valutare poiché da questo fattore si determina il numero minimo di stadi che il nostro impianto dovrà avere. Questo dato è fornito per legge ed è possibile ritrovarlo nella bolletta della società incaricata della fornitura idrica o sul sito della stessa (di seguito un esempio) o del nostro comune di residenza.
- Una volta in possesso di questo dato il calcolo è molto semplice:Omettendo i primi due stadi (sedimenti e carboni attivi) dove si effettua una prima filtrazione rimuovendo il particolato più grosso, la filtrazione vera e propria come detto precedentemente avviene nella membrana dove questa trattiene circa il 98% dei sali disciolti:
Esempio: Ipotizziamo di avere in ingresso acqua con una conducibilità di 520µs/cm (se il dato è fornito in come TDS, per la conversione basta dividere questo numero per 1,56 rispetto allo standard europeo, dividere per 2,00 per lo standard USA).
Come detto sopra, la membrana tratterrà circa il 98% del materiale disciolto (corrispondente in questo caso a 509,6µs/cm). Ciò significa che in uscita dalla membrana osmotica avremo una conducibilità pari a 10,4µs/cm.
Per l’uso in acqua dolce se il valore in uscita dalla membrana è compreso tra 0 e 20µs/cm avremo a disposizione acqua adatta per essere impiegata, mentre per valori superiori e per l’impiego per acqua marina dovremo procedere con la filtrazione aggiungendo stadi e resine post filtrazione.
Andremo quindi a calcolare almeno uno stadio caricato con resine deionizzanti tenendo conto che ogni stadio post filtrazione riesce ad abbattere valori massimi di 10/12µs/cm (valore che dipende dalla qualità e dalle specifiche delle resine).
Eventuali altri stadi vanno riempiti con resine mirate alle nostre esigenze: potrebbero essere sufficienti altre resine deionizzanti o potrebbe rivelarsi necessario l’impiego di antisilicati ad esempio.
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- La pressione è un altro dato fondamentale da valutare per il nostro impianto. Come accennato, le membrane hanno una pressione di esercizio che oscilla tra 3 ÷ 10 bar ed è fondamentale garantire questo valore poiché valori inferiori e/o superiori portano ad un danneggiamento della membrana da cui ne consegue una riduzione della qualità dell’acqua prodotta e ad una sensibile riduzione della sua vita, nel caso di pressione elevata anche ad esplosione della stessa.
Come comportarsi quando la pressione non è adeguata?
Se la pressione in ingresso non è sufficiente bisognerà installare una pompa booster collegandola dopo i prefiltri prima dell’ingresso nella membrana. Questa pompa si occuperà di garantire una pressione sufficiente per il nostro impianto e qualora la pressione fosse eccessiva, si procederà ad installare un pressostato di massima che limiterà la pressione evitando rotture.
- La quantità di acqua a noi necessaria determina la membrana che dovremo andare ad installare nel nostro impianto tenendo conto che ad esempio una membrana da 100GPD produce più acqua di una 50GPD ma la conducibilità in uscita da quest’ultima sarà più bassa.
Quando devo sostituire i materiali filtranti?
Ogni casa produttrice di Acqua osmotica e impianto osmosi fornisce la durata media presunta dei propri materiali, in linea teorica solitamente filtro sedimenti, carboni attivi ed eventuali altri prefiltri hanno durata massima di 6 mesi, mentre la membrana osmotica ha un decadimento determinato dai litri prodotti (indicata dal produttore), mentre per le resine post osmosi è possibile verificarne l’usura mediante la misurazione con conduttivimetro direttamente sull’acqua prodotta oppure tramite il cambiamento cromatico qualora vengano impiegate resine a viraggio di colore.
È buona norma sostituire i materiali filtranti prima della loro completa usura al fine di avere sempre un’acqua di ottima qualità.
Come conservo il mio impianto quando non lo utilizzo?
Quando avremo terminato la nostra produzione andremo ad effettuare il lavaggio della membrana per qualche minuto aprendo l’apposita valvola e richiudendola una volta terminato il lavaggio. È importante svolgere questa operazione per preservare la nostra membrana ed è buona norma non lasciare MAI la membrana all’asciutto e ferma per più di due settimane poiché le sostanze contenute nell’acqua di rete potrebbero corroderla e quindi danneggiarla.
Per approfondimenti si consigliano anche i seguenti articoli:
- La conducibilità clicca qui
- Potenziale redox clicca qui
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Articolo Acqua osmotica e impianto osmosi impaginato da Marco Ferrara
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