L’osmosi inversa (abbreviazione: RO, dall’inglese Reverse Osmosis) è il processo in cui si forza il passaggio delle molecole di solvente dalla soluzione più concentrata alla soluzione meno concentrata, ottenuto applicando alla soluzione più concentrata una pressione maggiore della pressione osmotica. In pratica, l’osmosi inversa viene realizzata con una membrana che trattiene il soluto da una parte, impedendone il passaggio, e permette di ricavare il solvente puro dall’altra. Questo fenomeno non è spontaneo, e richiede il compimento di un lavoro meccanico pari a quello necessario per annullare l’effetto della pressione osmotica.
Tale processo rappresenta la più fine tecnica di filtrazione dell’acqua, in quanto non consiste semplicemente in un ostacolo fisico (determinato dalle dimensioni dei pori) al passaggio delle molecole, ma sfrutta la diversa affinità chimica delle specie con la membrana, permettendo infatti il passaggio delle molecole idrofile (o water-like), cioè chimicamente simili all’acqua. Dal punto di vista impiantistico, il metodo sfrutta il principio della filtrazione tangenziale, come anche altre tecniche separative mediante membrane quali la microfiltrazione, l’ultrafiltrazione e la nanofiltrazione. L’osmosi inversa è utilizzata nel trattamento dell’acqua, sia per la desalinizzazione, sia per la rimozione di tracce di fosfati, calcio e metalli pesanti, nonché pesticidi, materiali radioattivi e di quasi tutte le molecole inquinanti.
Negli ultimi anni si stanno costruendo impianti a “scarico liquido zero”, nei quali la sezione di osmosi inversa aumenta la concentrazione delle specie chimiche presenti nell’acqua di scarico fino a valori prossimi o superiori (soluzioni sovrassature) alla loro solubilità.
Nel processo di osmosi inversa vengono usate membrane composite da sottili pellicole (TFC o TFM, Thin Film Composite Membrane). Queste membrane sono semipermeabili e fabbricate principalmente per l’uso nella depurazione delle acque o in sistemi di desalinizzazione. Hanno anche utilizzi in applicazioni chimiche come le batterie e le pile a combustibile. In sostanza, un materiale TFC è un setaccio molecolare costruito nella forma di una pellicola di due o più materiali stratificati.
Le membrane usate nell’osmosi sono generalmente fatte in poliammide, scelta principalmente per la sua permeabilità all’acqua e la relativa impermeabilità alle varie impurità disciolte, inclusi gli ioni salini e altre piccole molecole che non possono venire filtrate.