La tecnologia propria della natura quale protagonista della rivoluzione intrapresa per garantire un’acqua pulita
Sebbene l’Europa sia ampiamente considerata in possesso di adeguate risorse idriche, i cambiamenti climatici hanno reso la scarsità di acqua un fenomeno sempre più diffuso. Sono soprattutto le regioni dell’Europa meridionale a essere colpite da stress idrico, trovandosi costrette a ricorrere alla desalinizzazione dell’acqua salmastra e di quella marina per garantire l’approvvigionamento di acqua dolce. Data la crescente domanda di acqua dolce che ci si aspetta per i prossimi anni, si prevede una crescita parallela da parte dell’industria di desalinizzazione. L’osmosi inversa, ovvero la tecnologia attualmente più utilizzata in Europa in questo settore, sfrutta il principio dell’osmosi durante la fase di rimozione del sale dall’acqua marina, trasferendo l’acqua attraverso una serie di membrane semipermeabili. Questo processo, tuttavia, risulta essere ad alta intensità energetica, un fatto che contribuisce significativamente alle emissioni di carbonio del continente e al rilascio di vari sottoprodotti, come la salamoia, che possono danneggiare l’ambiente.
I super purificatori di acqua della natura giungono in soccorso
Per affrontare la sfida della scarsità di acqua e rendere più sostenibile il processo di desalinizzazione, l’impresa Aquaporin, attiva nel campo delle tecnologie idriche, ha sviluppato una membrana biomimetica basata sulla proteina canale dell’acqua nota come acquaporina per arricchire le membrane polimeriche convenzionali con un canale idrico biologico. L’azienda ha portato questa rivoluzionaria tecnologia a nuovi livelli grazie al progetto AMBROSIA, finanziato dall’UE, che ha prodotto la prima membrana biomimetica che sfrutta l’osmosi inversa ad acqua salmastra (BWRO) al mondo e l’ha sviluppata dalla scala di laboratorio a quella industriale. Dotata delle potenzialità per rivoluzionare l’attuale tecnologia di osmosi inversa esistente, rendendola più efficiente in termini di costi, consumo energetico e utilizzo idrico, la membrana biomimetica di AMBROSIA si configura come un importante contributo all’industria della desalinizzazione. Il dott. Jörg Vogel, coordinatore del progetto, spiega come sia riuscito, insieme al suo gruppo di ricerca, a estendere la fabbricazione delle membrane da una basata su piccoli talloncini di dimensioni non superiori a pochi centimetri quadrati a una produzione «roll-to-roll», o bobina a bobina, di diverse migliaia di metri quadrati: «Nel corso dei tre anni di durata del progetto AMBROSIA abbiamo raggiunto questo risultato sviluppando con successo elementi standard del settore in grado di ottenere prestazioni uguali o superiori rispetto ai prodotti disponibili in commercio, offerti da fornitori con oltre 30 anni di esperienza di fabbricazione. Ciò significa che, adesso, abbiamo a disposizione a livello pre-commerciale una membrana BWRO firmata con il marchio Aquaporin Inside®».
Una tecnologia pionieristica per l’acqua potabile e le applicazioni industriali
Il percorso intrapreso dalla scala pilota limitata alla produzione di centinaia di metri di membrane non è stato privo di difficoltà e ha richiesto uno sforzo collettivo da parte di tutta la società. «Abbiamo dovuto risolvere diversi problemi», afferma Vogel, «soprattutto per garantire di poter trasferire i protocolli dal contesto laboratoriale alla macchina e rendere il prodotto stabile e coerente. Ciò ha coinvolto il gruppo di R&S in Danimarca, lo svolgimento di ulteriori esperimenti pilota con il nostro team di Singapore e numerosi test sulla stessa macchina in scala reale. Allo stesso tempo i nostri specialisti della ricerca nel campo delle proteine hanno dovuto ottimizzare la nostra soluzione con marchio Aquaporin Inside® per adattare i nuovi requisiti alla produzione su larga scala, mentre la nostra squadra per lo sviluppo aziendale e le vendite ha lavorato sodo allo scopo di trovare potenziali clienti e cercare partner desiderosi di provare qualcosa di nuovo». La membrana biomimetica pone le basi per uno sviluppo mirato del prodotto nel settore alimentare e in quello della desalinizzazione, nonché per lo sviluppo di un sistema di filtrazione BWRO per l’acqua a uso industriale e comunale. In effetti, la membrana sta già svolgendo un ruolo di primaria importanza nei progetti di ricerca e innovazione in Europa e non solo. «Essa sarà protagonista nell’ambito del progetto REWAISE di Orizzonte 2020, in cui le proprietà chimiche della membrana verranno ulteriormente ottimizzate e testate in ambienti pilota industriali e di preparazione all’immissione sul mercato», afferma Vogel. «Stiamo inoltre sviluppando un sistema di filtrazione BWRO per il recupero dell’acqua e delle risorse in un progetto europeo incentrato sulle acque reflue municipali». I significativi risultati ottenuti da AMBROSIA contribuiranno in definitiva agli sforzi globali compiuti per risolvere il problema della scarsità idrica, una delle più grandi sfide da affrontare nei nostri tempi.
Parole chiave
AMBROSIA, acqua, membrana, desalinizzazione, BWRO, energia, Aquaporin, biomimetico, cambiamenti climatici, osmosi inversa, acqua salmastra