osmosi inversa

L’impianto ad osmosi inversa

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Uno degli aspetti più importanti dell’ acquariofila è quello di allevare pesci, piante, ed invertebrati in un ambiente che riproduce, nella maniera più fedele possibile, il biotopo originale.

Il primo aspetto da considerare è certamente quello dell’ acqua, soprattutto se il nostro obbiettivo è quello di allevare specie particolarmente sensibili e poco adattabili.

In Italia l’ acqua di rubinetto, principalmente nei grossi centri urbani, contiene spesso alti quantitativi di sostanze disciolte, che superano abbondantemente gli standard Nordeuropei.

Non è raro riscontrare tracce di metalli pesanti e cloro; la durezza carbonatica e la durezza totale con valori enormemente al di sopra di quelli ottimali per un acquario, la presenza di sali inquinanti come Nitrati, Silicati, Fosfati; valori di PH che oscillano tra 7 e 8 (e che comunque in acquario, visto l’ alta concentrazione di sostanze tampone, si stabilizzerebbero su valori sicuramente alcalini).

osmosi inversa

Buona norma, per capire se sia possibile utilizzare la propria acqua di rubinetto, è quella di controllarne i valori chimici (è sufficiente KH, GH e NO3 o se si dispone di un conduttivimetro dei mS) e compararli con una tabella che indichi i parametri ottimali del biotopo che si vuole riprodurre, come quelle riportate in molti libri o nella tabella seguente.

Se i valori riscontrati sono evidentemente scorretti, diventa necessario l’ utilizzo di acqua demineralizzata che può essere acquistata presso tutti i negozi specializzati di acquariologia (attenzione l’ acqua demineralizzata che si usa per i ferri da stiro e le batterie non è adatta), o può essere prodotta direttamente in casa propria.

In alcuni casi, come nell’ allevamento in acqua dolce di Ciclidi africani, Poecilidi, Carassi o altri pesci d’ acqua dura sarà sufficiente far riposare l’ acqua di rubinetto per 24 ore ed aggiungere un biocondizionatore per eliminare il cloro e i metalli.

Lo stesso si può dire per l’ acquario marino se si allevano robusti pesci predatori come murene, balestra, cernie, ecc. (anche se in questo caso sarebbe meglio almeno tagliare l’ acqua di rubinetto con metà di acqua demineralizzata).

Se viceversa volessimo riprodurre un fiume Sud Americano o Asiatico, con molte piante e con pesci esigenti come Discus o Ciclidi nani, l’ uso di acqua demineralizzata diventa estremamente consigliabile, e nel caso di acquari di barriera, magari con Sclerattinie e Acropore, o dei nuovi affascinanti acquari d’ acqua dolce “estrema” (gli acquari bonsai giapponesi per intenderci) assolutamente obbligatoria.

Va inoltre ricordato che l’ acqua di rubinetto con alte concentrazioni di sostanze disciolte, oltre a debilitare i pesci più sensibili e portare al deperimento e alla morte prematura gli invertebrati e le piante più delicate, a causa della presenza di determinati sali, fa aumentare la probabilità di proliferazione di alghe, soprattutto diatomee, cianobatterie, e nere a pennello.

Il metodo più efficace e attualmente più utilizzato in acquariologia per trattare e demineralizzare l’ acqua di rubinetto è sicuramente l’ impianto ad osmosi inversa, che ha quasi definitivamente soppiantato l’ utilizzo delle resine a scambio ionico, molto più complesse da gestire.

L’ impianto ad osmosi inversa non è altro che un apparecchio costituito da una membrana semipermeabile e due prefiltri (uno meccanico e uno a carbone attivo), che se collegato alla rete idrica di casa è in grado di produrre acqua quasi completamente priva di sostanze disciolte.

L’ acqua di rubinetto in pressione viene fatta passare prima attraverso il filtro a carbone attivo, che in pratica ha la funzione di declorante, poi attraverso la cartuccia di filo avvolto di cotone, che trattiene le impurità più grossolane (fino a 5 micron) che potrebbero finire nella membrana semipermeabile ed otturarla (ad esempio le particelle del carbone attivo stesso), ed infine attraverso la membrana osmotica che elimina dal 80 al 98 % di tutte le altre sostanze (i sali, gli ioni dei metalli pesanti, i composti organici, ma anche eventuali pesticidi, batteri, ecc.).

In uscita si avranno due tipi di acque, quella demineralizzata (detta permeato) che potremo raccogliere in una tanica, e quella di scarto, concentrata di sostanze estratte dall’ acqua di rubinetto, che invece va eliminata.

La qualità e la quantità di acqua prodotta e determinata da vari fattori, in primo luogo dalla grandezza e dal tipo di membrana. Esistono due tipi di membrane, le membrane in CTA (acetato di cellulosa) più economiche ma di breve durata, perchè facilmente aggredibili dai batteri che si insediano nel caso di periodi di inattività, e le membrane in TFC-Thin Film Composity (Poliammide aromatica) un po’ più costose ma assolutamente più affidabili.

Altri fattori importanti sono la pressione di esercizio, che in genere deve andare da un minimo di 3 ad un massimo di 8 bar, (maggiore è la pressione maggiore sarà la quantità e migliore sarà la qualità dell’ acqua prodotta) , la temperatura (maggiore è la temperatura maggiore sarà la quantità d’ acqua prodotta) e chiaramente la qualità in origine dell’ acqua da trattare.

Se la pressione dell’ acqua della vostra rete idrica è inferiore ai 3 bar (ad esempio se si abita in appartamenti ai piani alti), e la qualità dell’ acqua prodotta non vi soddisfa, è possibile installare a monte dell’ impianto una pompa per aumentare la pressione. Gli impianti ad osmosi inversa utilizzati in acquariologia (non professionali) producono mediamente dai 30 ai 200 litri di acqua demineralizzata al giorno.

L’ installazione di un impianto ad osmosi inversa è semplicissimo, ogni luogo munito di allacciamento idrico è idoneo, ad esempio il bagno, la cucina, il terrazzo o il giardino (se tenuto all’ esterno si dovrà evitare, durante l’ inverno, il congelamento dell’ acqua contenuta nella membrana che causerebbe il suo irrimediabile danneggiamento).

Se si ha la possibilità (magari durante la progettazione dell’ acquario contemporanea a quella di una nuova casa), sarà comodissimo portare la mandata e lo scarico dell’ acqua, ed installare l’ impianto, nei pressi dell’ acquario, soprattutto se si intende realizzare una vasca aperta con sistema di rabbocco automatico dell’ acqua evaporata.

Per collegare l’ impianto è sufficiente raccordare il tubo di ingresso ad un rubinetto (il passo in genere è di un 34 di pollice ma spesso sono forniti degli adattatori per altre filettature), ed inserire il tubo dell’ acqua di scarto in uno scarico (ad esempio quello di un lavandino).

Una volta aperto il rubinetto la membrana inizierà a produrre acqua demineralizzata dopo pochi secondi. Si raccomanda di gettare sempre via i primi 4/5 litri di acqua perchè non perfettamente purificata, e nel caso di apparecchio nuovo è indispensabile farlo funzionare per un paio d’ ore per estrarre le sostanze introdotte in fase di produzione per la conservazione della membrana.

Un problema non da poco è rappresentato da eventuali allagamenti, come abbiamo già visto un impianto ad osmosi inversa produce acqua molto lentamente, è non è affatto improbabile dimenticarsi di chiudere il flusso prima che la tanica utilizzata per lo stoccaggio si riempia e strabordi (una volta ho dovuto raggiungere il rubinetto in canotto).

Una buona precauzione è quella di mettere la tanica nella vasca da bagno o nel piatto doccia, i più prudenti possono installare direttamente sul rubinetto un’ elettrovalvola con timer incorporato (quelle per giardinaggio sono molto affidabili ed economiche).

Le membrane osmotiche sono delicate e col tempo tendono ad otturarsi e se sottoposte all’ azione del cloro a degradarsi. Una buona manutenzione ai due prefiltri, che andrebbe sostituiti ogni 4-6 mesi, è il metodo migliore per salvaguardare il più a lungo possibile la durata della membrana.

Esistono prefiltri “usa e getta”, comodi ma antieconomici, e prefiltri ispezionabili, da preferire sicuramente, che permettono la sostituzione dei soli materiali filtranti (il carbone attivo, che va sempre precedentemente risciacquato sotto acqua corrente, e la cartuccia di filo avvolto).

Un ulteriore precauzione è quella di non lasciare inattivo l’ impianto per troppo tempo, e almeno ogni due settimane è bene farlo comunque funzionare per qualche ora, in questo modo si risciacqua la membrana e si eliminano l’ acqua stagnante ed eventuali insediamenti batterici.

osmosi inversa  Impianto ad osmosi con prefiltri ricaricabili.
osmosi inversa  Impianto ad osmosi con prefiltri usa e getta.

Alcuni impianti sono muniti a valle di una valvola di scarico per effettuare più efficacemente il risciacquo della membrana, è un’ operazione che va effettuata il più spesso possibile per circa 10-15 minuti (alcune ditte consigliano un risciacquo quotidiano, e forniscono, collegata alla valvola di scarico, un’ elettrovalvola gestita da timer che compie automaticamente l’ operazione).

Se si intende dismettere l’ impianto per un lungo periodo è necessario introdurre nella membrana una sostanza conservante (glicerina e metabisolfito di sodio) per impedire il suo danneggiamento dovuto all’ inattività.

Purtroppo la membrana del nostro impianto prima o poi dovrà essere sostituita (se la membrana è di buona qualità e se si effettua regolarmente la manutenzione ai prefiltri può comunque durare anni), per capire il livello di degrado basta effettuare periodicamente le analisi chimiche dell’ acqua prodotta, il parametro più immediato da controllare è quello della conduttività (mS) che indica la quantità totale di sostanze disciolte e che si effettua mediante un conduttivimetro (apparecchio digitale abbastanza costoso), ma anche le semplici analisi del KH, del GH e dei Nitrati effettuate con i normali test per uso acquariologico sono indicative. Anche nel caso di intasamento (la produzione d’ acqua diminuisce col tempo) è necessaria la sostituzione o la pulizia effettuata dai centri assistenza della ditta produttrice.

L’ acqua demineralizzata pura non deve essere utilizzata direttamente in acquario perchè troppo povera ed aggressiva, sarà necessario reintegrare parzialmente alcune delle sostanze indispensabili che avevamo eliminato in precedenza con il trattamento.

E’ possibile farlo tagliandola con dell’ acqua di rubinetto (anche se in questo modo ne annulliamo in parte le caratteristiche positive) oppure utilizzando appositi integratori reperibili in commercio per portare la durezza carbonatica e totale su valori corretti, e per apportare oligoelementi, fertilizzanti, vitamine, colloidi, ecc.

 Prefiltri ricaricabili (meccanico e carbone attivo).
Per avvitare saldamente i prefiltri ricaricabili è utile usare una apposita chiave.
 Prefiltri usa e getta (meccanico e carbone attivo).

L’ Osmosi
L’ osmosi è un principio naturale in cui l’ acqua si trasferisce attraverso una membrana semipermeabile da una soluzione salina diluita a un’ altra a maggior concentrazione. Una membrana viene detta semipermeabile quando ha fori abbastanza grandi da far passare alcune molecole, ma troppo piccoli per farne passare altri.

Si comporta ad esempio da membrana semipermeabile una membrana che fa passare le molecole dell’ acqua (solvente), ma non altre molecole (soluto) presenti in soluzione.

Come qualsiasi processo di diffusione, l’ osmosi trae origine da un movimento caotico di particelle tendente verso uno stato di equilibrio, in questo caso si tratta di equilibrio tra molecole d’ acqua ai due lati di una membrana. Il fenomeno fu osservato per la prima volta dall’ abate J. A. Nollet che nel 1748 constatò che una vescica animale contenente alcool immersa in acqua si gonfia fino a scoppiare.

Con il trasferimento delle molecole dell’ acqua nella soluzione più concentrata si ha l’ insorgere nello scomparto della stessa di una caratteristica pressione, esercitata dalle molecole di soluto contro le pareti, che tende ad opporsi alla diffusione (pressione osmotica).

Applicando nel comparto della soluzione a maggior concentrazione una pressione superiore a quella osmotica, il processo si inverte dando luogo al fenomeno dell’ osmosi inversa, in questo caso le molecole d’ acqua passano attraverso la membrana, mentre le molecole dei sali vengono respinte. Vengono altresì respinte le molecole organiche e nella quasi totalità le cariche microbiche.

  osmosi inversa

Tabella valori chimici

Valore
Valori dell’ acqua di rubinetto di Milano
Valori dell’ acqua di rubinetto di Milano trattati con un impianto ad osmosi
Valori mediamente riscontrati in fiumi Sud Americani
Valori mediamente riscontrati in fiumi del Sudest asiatico
Valori ottimali in acquario
PH
7
5-6
4.5-6.5
4.5-6.5
6.5-7.3
KH
13°
0°-3°
0°- 2°
4°-8°
GH
30°
0,1°- 4°
0,1°- 3°
5°-10°
Nitrati
30-50 mg/l
Inferiori a 10 mg/l
0-tracce
0-tracce
Inferiori a 20-30 mg/l
Silicati
10-20 mg/l
0-1 mg/l
0-tracce
0-tracce
Inferiori a 0,5 mg/l
Conduttività
800-900 mS
30-80 mS
10-100 mS
10-100 mS
200-400 mS

 

Percentuale della riduzione delle sostanze mediante un impianto ad osmosi inversa.

Elemento

Percentuale di riduzione

Elemento

Percentuale di riduzione

Calcio

93-98%

Piombo

95-98%

Sodio

92-98%

Uranio

93-98%

Magnesio

93-98%

Bromuro

90-95%

Potassio

92-96%

Silicato

92-95%

Manganese

96-98%

Cloruro

92-95%

Ferro

96-98%

Nitrato

85-95%

Alluminio

96-98%

Fosfato

95-98%

Rame

96-98%

Solfato

96-98%

Nickel

96-98%

Iposolfito

96-98%

Cadmio

93-97%

Fluoruro

92-95%

Argento

93-96%

Polifosfato

96-98%

Zinco

96-98%

Ortofosfato

96-98%

Mercurio

94-97%

Cromato

85-95%

Ammonio

80-90%

Radioattività

93-97%

Selenio

93-98%

Durezza totale

93-97%

Silice

80-90%

Durezza carbonatica

90-95%

Stronzio

96-98%

Batteri

99+

Cianuro

85-95%

Parti in sospensione

90-96%

I dati sono indicativi e possono variare a seconda della pressione, temperatura, e contenuto salino dell’ acqua di alimento.

 

Tabella tecnica

Pressione di esercizio
3-8 bar
Temperatura range
1 – 30° C.
PH range
2 – 11
Rapporto acqua prodotta/acqua di scarto
14
Percentuale sostanze eliminate
80 – 98%

I dati sono indicativi e possono variare a seconda della membrana utilizzata.




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