L’osmosi inversa funziona sfruttando il principio della filtrazione tangenziale.
La filtrazione tangenziale si effettua facendo scorrere il liquido parallelamente al mezzo filtrante anziché in direzione ad esso perpendicolare, di conseguenza il materiale filtrato tende a scivolare via dalla superficie filtrante per dare origine alla soluzione (concentrato) che va allo scarto, mentre l’acqua filtrata (permeato) va all’utilizzo. Questa tecnica offre due vantaggi: riduce l’intasamento dell’elemento filtrante e consente di ottenere gradi di filtrazione molto più bassi; di contro richiede l’inevitabile consumo di acqua del flusso del concentrato, che varia notevolmente a seconda del tipo di membrana.
L’osmosi è un processo chimico-fisico che avviene ogni qual volta che due soluzioni, contenenti diverse percentuali di sali disciolti, sono separate da una membrana semipermeabile. In queste condizioni avviene il passaggio spontaneo dell’acqua dalla soluzione meno concentrata a quella più concentrata sino a quando non si raggiunge l’equilibrio salino tra i due setti. Alla fine di tale processo il livello della soluzione che inizialmente era più concentrata sarà superiore rispetto all’altra e la differenza di pressione generata tra le due soluzioni è detta appunto osmotica. Il valore di tale pressione dipende dalle concentrazioni saline iniziali e dal tipo di membrana semipermeabile che separa le due soluzioni; per le acque con salinità modeste, come quelle distribuite dalla rete idrica, la pressione osmotica può essere di alcuni bar, mentre nel caso estremo dell’acqua di mare la pressione osmotica può raggiungere i 30 bar.
Tale processo naturale è reversibile (osmosi inversa) infatti, esercitando una contropressione superiore a quella osmotica, è possibile invertire il flusso dell’acqua attraverso la membrana e separare i sali, dando origine ad una soluzione concentrata e ad una estremamente diluita.
Negli impianti ad osmosi inversa tale pressione è normalmente generata attraverso una pompa.
L’osmosi inversa, avendo un grado di separazione sub nanometrico, è una tecnica di separazione efficace praticamente nei confronti di qualsiasi sostanza presente nell’acqua, sia essa disciolta o sospesa, ed essendo l’unica che agisce a livello ionico rende possibile anche la dissalazione, con la relativa riduzione del residuo fisso e della conducibilità.
La membrana semipermeabile fa passare l’acqua, una parte della quale viene raccolta nel tubo centrale perforato e dà origine al permeato, mentre la parte salina scorre tangenzialmente alla membrana e viene raccolta con un’altra uscita, il concentrato, che va allo scarto.
Gli impianti ad osmosi inversa, per il loro funzionamento e la corretta installazione, richiedono una serie di componenti (prefiltri, valvole, pompa, eventuale post disinfezione ecc.) che li rende più complessi e onerosi rispetto agli altri sistemi di trattamento dell’acqua.
Un’acqua osmotizzata è sostanzialmente priva di contenuto salino e va pertanto remineralizzata, o con un’aggiunta equilibrata di sali (es. uso di filtri in calcite e dolomite per il rilascio di calcio e magnesio), oppure attraverso la miscelazione con una percentuale di acqua grezza.
La moderna tecnologia consente oggi di produrre sistemi ad osmosi inversa molto compatti e, nonostante la complessità strutturale, si trovano in commercio dei modelli dalle dimensioni contenute e installabili in una normale cucina di casa, anche come sottozoccolo a scomparsa.