Dissalazione acque marine: qualche considerazione tecnica.

Mauro Icardi

L’attuale situazione di siccità prolungata ha riproposto il tema dell’utilizzo delle tecniche di dissalazione come risposta alla scarsità di acqua, sia per uso potabile che irriguo.

Vorrei dare in questo articolo alcune indicazioni di carattere tecnico. Questo perché dal tenore dei commenti che leggo in rete su articoli che ipotizzano questa possibilità, mi rendo che non sono sufficientemente spiegate le fasi di trattamento, e le relative problematiche connesse. Oltre a questo occorre tenere conto dei consumi di energia e dei costi per metro cubo di acqua trattata. Essere consapevoli che le salamoie residue necessitano, analogamente per quanto accade per i fanghi di depurazione, di uno smaltimento o riutilizzo corretto ed economico.

Ho voluto fare questa premessa doverosa per varie ragioni. La prima è che mi sembra che in Italia si sia sempre data per scontata la disponibilità di acqua. Sia per uso irriguo che potabile. E che si sia trascurato invece di prendere coscienza del fatto che questa del 2022 è la terza crisi idrica grave, dopo quelle del 2015 e del 2017 che ebbero molto risalto mediatico. Alle prime piogge però il problema nella percezione di molti sparisce. E se ne riparla alla prossima siccità. In ogni caso gli impianti di dissalazione non si costruiscono in poco tempo. Occorre una pianificazione, e sarebbe anche opportuno proteggere le fonti e le falde di acqua dolce. Tutto questo attiene a quella che io ho voluto chiamare educazione idrica. Che personalmente mi sembra piuttosto carente.

Come per qualsiasi altro tipo di acqua da sottoporre a trattamento, l’acqua di mare da inviare al trattamento di desalinizzazione deve essere sottoposta ad analisi, questo perché il contenuto salino nell’acqua trattata potrà avere concentrazioni differenti a seconda dell’uso a cui sarà destinata. In altre parole per ogni data applicazione è necessario trovare la combinazione più adatta di processi per la concentrazione del volume finale degli effluenti, o per ottenere prodotti finali che possano essere eliminati con il minimo dei problemi. Se si prevedono variazioni stagionali che possono provocare o compromettere la normale operatività dell’impianto di dissalazione, esse potranno essere risolte o minimizzate solo con l’ausilio di un laboratorio specializzato.

Un primo elenco non esaustivo di parametri indispensabili per la caratterizzazione delle acque marine da sottoporre a dissalazione prevede come minimo i seguenti parametri: pH, conduttività, durezza totale, durezza carbonatica, Ferro, Manganese, Rame, Ione ammonio, Cloruri, Solfati, Fosfati.

Le principali tecniche di dissalazione sono principalmente le seguenti:

  • Osmosi inversa
  • Elettrodialisi
  • Distillazione a membrana
  • Evaporazione a compressione di vapore
  • Scambio ionico.

In questa immagine possiamo vedere uno schema a blocchi di un impianto di dissalazione. Si può notare che si tratta di uno schema con complessità più elevata rispetto ad impianti che trattano invece acque dolci, e che le tecniche che si possono utilizzare possano comprendere anche la presenza di più tipologie nello stesso sito, quando si voglia differenziare la tipologia di acqua prodotta per usi diversi.

Prima di sottoporre le acque alla fase di desalinizzazione vera e propria vi sono delle fasi di trattamento preliminare che possono comprendere una normale fase di grigliatura, una clorazione delle acque grezze per prevenire successivi problemi di formazione di incrostazioni o biofouling. In caso si usino trattamenti di desalinizzazione a membrana non è conveniente utilizzare dosaggi di cloro superiori a 0,9 gr/L.

Particelle e colloidi possono essere rimossi con il cosiddetto “trattamento convenzionale”, che consiste nella coagulazione seguita da una filtrazione, per acque a bassa torbidità. In caso di acque molto torbide si possono aggiungere fasi di flocculazione e sedimentazione. Il pretrattamento non convenzionale per particelle e colloidi è l’ultrafiltrazione. Prima delle membrane a osmosi inversa è necessario dosare una soluzione antincrostante per prevenire la formazione di precipitati di carbonato di calcio e solfati.

La filtrazione fine (5 micron) è necessaria come ultima fase prima del passaggio sulle membrane per evitare che detriti, particelle di sabbia o materiale proveniente delle tubature a monte possano danneggiarle.

La produzione di acqua potabile da dissalazione è da considerarsi una soluzione praticabile quando non si disponga di una fonte di acqua dolce. I costi di investimento sono ben lontani dall’essere la considerazione più importante. Infatti, i consumi chimici ed elettrici sono quelli che più incidono nella gestione dell’impianto.

 Uno dei sistemi per il recupero energetico consiste nel recupero dell’acqua di scarto tramite una pompa centrifuga che alimenta una turbina Pelton adattata per il funzionamento con salamoia. Questo sistema permette un risparmio di energia stimabile attorno ad un valore 0,2Kwh/m.³ L’energia ottenuta dalle pompe ad alta pressione può essere recuperata e reimmessa nel ciclo di desalinizzazione. Cercando in rete ho trovato che il consumo di energia per m3 di acqua trattata tramite desalinizzazione si possa oggi stimare tra i 2,3 e i 3,5 kWh/m3. Il ciclo idrico integrato tradizionale (captazione, potabilizzazione, depurazione) mediamente arriva a 1 kWh/m3. Ricordiamoci sempre che il fattore energia è importante in questo tipo di valutazioni.

Lo smaltimento delle salamoie residue (denominate brine) è un problema emergente degli impianti di dissalazione delle acque marine.

Uno studio recente (dicembre 2018) commissionato dall’Onu rivela che la capacità di produzione di acqua più o meno dolce degli impianti di desalinizzazione è pari a circa 95 milioni di metri cubi al giorno.

 Lo stesso studio mette in luce l’altra faccia del trattamento di desalinizzazione: per ogni litro di acqua desalinizzata c’è un residuo di 1,5 litri di salamoia  a concentrazione variabile, in funzione della salinità dell’acqua di partenza.

Questo materiale spesso contaminato dai residui dei prodotti usati per la pulizia e manutenzione delle tubature dovrebbe essere destinato ad uno smaltimento adeguato, o in alternativa al recupero di materia.

Purtroppo nella maggior parte dei casi il residuo del flusso di salamoia viene scaricato a mare, confidando nel mai dimenticato effetto diluizione, che era quello che spesso possiamo ancora riscontrare quando vediamo vecchi collettori di acque fognarie che scaricano a distanza dalla linea di costa.

 La concentrazione di sali nella salamoia varia dai 50 ai 75 g/L e ha una densità molto maggiore dell’acqua marina, tendendo perciò a fluire verso il fondale presso la bocca di scarico creando così uno strato altamente salino d’acqua che può avere un impatto negativo sulla flora e fauna marina, e sulle attività umane correlate come pesca e balneazione.

Oltre a questo la salamoia esaurisce l’ossigeno disciolto nelle acque riceventi, alterando in questo modo l’equilibrio ecologico.

Sono in fase di sviluppo ricerche volte a implementare il recupero di materia dalle salamoie, tra gli altri cloruro di sodio, acido cloridrico e soda caustica.

(Qui il link di uno studio pubblicato sulla rivista Nature dedicato al recupero di acido cloridrico e soda caustica dalla salamoia. https://www.nature.com/articles/s41929-018-0218-y)

Concludo dicendo che la dissalazione è a mio parere una delle tecniche che si possono o si potranno forse utilizzare in futuro per risolvere il problema di carenza idrica. Ma non credo sia l’unica. Per esempio il riutilizzo di acque depurate ad uso irriguo in Italia può e deve essere ulteriormente implementato, come sta avvenendo in Emilia Romagna.

https://www.cesenatoday.it/cronaca/progetto-rivoluzionario-hera-acque-depuratore-all-agricoltura.html

 Una soluzione più ragionevole dell’ipotizzare un faraonico progetto di pompaggio di acqua dissalata per esempio dalle coste liguri alla pianura padana. Questa è una mia impressione, ma non la vedo poi così impossibile visto che di idee balzane ne sono scaturite molte negli anni.  Non esiste una sola soluzione opportuna e praticabile, ma serve una maggiore attenzione alla gestione della risorsa acqua nel suo insieme. Sono tanti gli attori coinvolti, e ancora molta la corretta informazione da fare. L’Italia è un paese che a volte sembra disprezzare l’acqua pubblica più per conformismo e abitudine, che per una reale necessità. Non vorrei più sentire parlare di negazionismo idrico come ho potuto constatare in questi giorni leggendo commenti totalmente surreali che negavano lo stato di siccità, ipotizzando non ben chiari complotti dei soliti “poteri forti”. Cerchiamo di essere seri per cortesia.

10 pensieri su “Dissalazione acque marine: qualche considerazione tecnica.

  1. Il primo provvedimento dovrebbe essere curare le cause del cambiamento climatico.

    • Utopia allo stato puro!
      Senza l’uomo, il pianeta ha avuto cataclismi di ogni genere, deriva continenti, terre emerse dagli oceani, glaciazioni e surriscaldamenti.
      Ma dIamo per buono che sia l’uomo la causa dei cambiamenti climatici e non fattori ciclici.
      Miliardi di persone che hanno case con riscaldamento/condizionamento, elettricità, usano auto -aerei-treni, acquistano prodotti dall’altra parte del mondo (trasportati su mega navi che inquinano come milioni di auto), mangiano carne, usano internet-telefoni con mega-server energivori, etc, etc.
      Chi inizia a togliere questi agi? Nessuno!
      Chi non li ha cerca di averli!
      Comportamenti virtuosi dovrebbero averli tutti ma per incidere fortemente servono rinunce pesantissime che nessuno vuole fare.
      O pensa realmente che bastino piccole azioni , auto elettriche?

      • “Senza l’uomo”; appunto direi io; adesso invece l’uomo c’è e questi sconvolgimenti sia pur minimi per il resto del pianeta sono incompatibili con la sopravvivenza non del pianeta ma della società come la conosciamo adesso. Aggiungerei che non è genericamente l’uomo a provocare problemi, ma l’uomo che vive e consuma nei paesi ricchi e che sfrutta le risorse e il lavoro dei paesi poveri o in via di sviluppo; per le popolazione dei paesi ricchi si tratta di un modo di vivere stimolato dalla logica del mercato libero e della produzione infinita;: sono queste le logiche da smontare e da smontare subito: ridurre i consumi di carne pro capite, di energia procapite, del PIL crescente, usare la scuola e la pubblicità per convincere le persone a comportarsi SOBRIAMENTE a non cambiare gli oggetti ogni anno, ma a ripararli e conservarli; riequilibrare i redditi sia fra paesi che dentro i paesi; nel nostro paese i ricchi posseggono con meno del 10% della popolazione il 60% del patrimonio e nel mondo l’1% della popolazione ricca possiede oltre i tre quarti del patrimonio mondiale; dunque si può fare come si è fatto altre volte cambiare organizzazione sociale e produttiva, e farlo subito o andare incontro ad un collasso fortissimo che stiamo già vivendo: crisi delle risorse, pandemia, guerra. Utopia? può essere ma necessaria; pensate a cosa avrebbe detto un nobile alla viglia della rivoluzione francese; così dicono i più ricchi fra di noi adesso. Ma nonostante queste dichiarazioni di impossibilità il mondo poi è cambiato lo stesso.

      • Detto in breve: la civiltà industrializzata fa lo stesso danno che in passato aveva fatto un meteorite.
        Dobbiamo andarne fieri?
        Siccome un meteorite provocò un estinzione di massa siamo autorizzati a fare altrettanto?

  2. L’esempio della Liguria, mi sembra non corretto. Il bacino del Brugneto, ad esempio, alimenta sia il Genovesato costiero che il piacentino, confluendo tramite il trebbia nel po. La siccità ligure si manifesta soprattutto sui piccoli comuni costieri dove nel periodo estivo il fabbisogno d’acqua aumenta esponenzialmente, con l’impiego massiccio di autobotti. Ora se I dissalatori assicurassero il fabbisogno costiero, vi sarebbe un grosso risparmio sugli invasi che alimentano il po. Non serve pompare acqua dalla costa all’appennino e poi distribuirla in pianura padana.

    • Mi sembra che il post dica lo stesso: applicazioni limitate della dissalazione sono concepibili, attuabili e benvenute; continuare a sprecare “tanto c’è il mare”, anche no.

      • Non si tratta a mio parere di rifiutare la “civiltà industrializzata” come tale ma una civiltà industriale finalizzata al profitto massimo; le industrie possono funzionare con scopi diversi dal fare soldi, devono soddisfare bisogni non far fare soldi ai loro proprietari, ci vuole una società industriale ad iniirizzo sociale o meglio socialista, niente padroni e tutti responsabili

  3. Mi domando se la “restituzione” al mare delle salamoie concentrate non possa essere preceduta da un trattamento di diluizione forzata con acqua marina, seguita dallo scarico con tubazioni sommerse il più lontano possibile dalla costa.

      • Ad ogni problema c’é una soluzione… Ma ogni soluzione richiede ulteriori materie prime ed ulteriore energia provocando ulteriori problemi.

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