Dissalazione

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La dissalazione è il processo di rimozione della frazione salina da acque contenenti sale, in genere da acque marine, allo scopo di ottenere acqua a basso contenuto salino; l'acqua è poi impiegata spesso per uso alimentare, ma anche per uso industriale, come acqua di raffreddamento o per altri scopi.

L'apparecchiatura o impianto impiegato allo scopo è chiamata dissalatore. Viene anche impropriamente chiamato distillatore d'acqua, forse perché in tempi passati tutti i dissalatori erano di tipo evaporativo e quindi a profani ricordavano le colonne di distillazione; in realtà il tipo di separazione non è ne è mai stato una forma di distillazione.

Un problema di questi impianti, se alimentati ad acqua di mare, è la necessità normativa di ottenere un rigetto avente composizione uguale (entro limiti piuttosto stretti) a quella dell'acqua grezza introdotta; questo porta alla necessità di concentrare ulteriormente il rigetto stesso, fino ad arrivare a volte al secco (impianti "scarico liquido zero"), e ciò comporta notevoli complicazioni di impianto ed un notevole aggravio della spesa energetica unitaria.

L'acqua potabile non deve essere priva di sali: sia per questioni sanitarie, sia perché l'apporto di certi sali è consigliato (questa è però una pratica svolta in genere a valle del dissalatore stesso, per consentire l'aggiunta dei sali corretti) e perché un'acqua completamente deionizzata sarebbe del tutto insapore, non gradevole al palato. Si lascia quindi una piccola quantità di trascinamenti salini nell'acqua trattata, dell'ordine dei 25 mg/l.

Impianto di dissalazione negli Emirati Arabi Uniti.

Tipi di dissalatore[modifica | modifica sorgente]

Allo stato attuale della tecnica, le tecniche di dissalazione fanno capo a tre tipologie di impianto:

  • dissalazione evaporativa
  • dissalazione per permeazione
  • dissalazione per scambio ionico.

Dissalatori evaporativi[modifica | modifica sorgente]

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi Evaporatore e Distillatore ad energia solare.

La dissalazione evaporativa viene ottenuta mediante evaporazione della fase acquosa, che viene recuperata per condensazione, e si ottiene di solito un rigetto a salinità più alta dell'acqua salmastra di alimentazione. In qualche caso, la fase solida (essenzialmente cloruro di sodio) viene recuperata in forma cristallina, dopo evaporazione totale della fase liquida.

In genere il tipo evaporativo viene impiegato per grandi produzioni di acqua dissalata, dell'ordine dei 100 000 m3/h e di qualità potabile o ad essa comparabile.

Necessitano di una sorgente di calore in quanto devono trasformare l'energia ricevuta in calore latente di vaporizzazione. Operano a temperature relativamente elevate (tra i 40 ed i 200 °C) ed hanno quindi necessità, almeno in alcune parti, di essere costruiti in materiali speciali, come acciai austeno-ferritici, leghe Cu-Ni, o leghe di titanio, a causa della corrosione alcalina dovuta al cloruro di sodio.

Sono essenzialmente di tre tipi:

  • a multiplo effetto
  • multiflash
  • a ricompressione.

Dissalatori a multiplo effetto[modifica | modifica sorgente]

Dissalatore a multiplo effetto

Vi è una alimentazione di fluido termico S (quasi sempre vapore d'acqua), che cede il proprio calore e viene recuperato come (nel caso del vapore) condensa C. Il calore viene ceduto all'acqua di alimento (F) nella prima camera di evaporazione EC mediante uno scambiatore HE. La frazione acquosa evapora, ed i vapori passano allo scambiatore HE della camera EC successiva (nella figura, quella inferiore); i vapori della prima camera vengono condensati nello scambiatore della seconda, e la condensa costituisce (parte) dell'acqua dissalata W. Il processo viene ripetuto più volte (nella figura, 5 volte). I vapori separati nell'ultima camera EC vengono condensati in uno scambiatore VC, solitamente raffreddato con acqua marina; questa condensa si aggiunge all'acqua trattata. Il liquido contenuto nell'ultima camera EC, ormai troppo salino per essere utilmente trattato, costituisce il rigetto R.

Il numero di effetti è normalmente molto più alto dei 5 rappresentati in figura 1. Il limite è dato dalla differenza tra la temperatura del vapore vivo S e la tensione di vapore nell'ultima camera EC, divisa per la media della somma di innalzamento ebullioscopico nelle varie EC più il delta T negli scambiatori HE. Nei grandi impianti è abbastanza comune il raggiungimento di 15 effetti.

Dissalatori multiflash[modifica | modifica sorgente]

Dissalatore multiflash

Il riscaldamento avviene in un'unica soluzione nello scambiatore E fuori dall'evaporatore vero e proprio e interessa l'acqua grezza alimentata all'impianto. Un ulteriore recupero di calore avviene nei condensatori C, disposti uno per ogni sezione evaporante V. (secondo i casi, la successione tra scambiatore e condensatori può essere invertita). Ogni camera V è tenuta ad una ben definita pressione di lavoro, decrescente con la temperatura dell'acqua grezza; si ottiene così in ogni camera l'evaporazione dell'acqua, ed il condensato viene raccolto come acqua trattata. Il rigetto è costituito da acqua di mare ad alta concentrazione salina (5% o più). Qui non si parla di effetti ma di stadi; dato che la differenza di temperatura tra uno stadio ed il successivo è costituita anche qui da un innalzamento ebullioscopico e da un delta T, il numero di stadi possibili è anche qui più alto dei 5 rappresentati. È anche possibile usare un numero più alto di quanto si fa nei multipli effetti, e si può a volte raggiungere il numero di 20 stadi.

Dissalatori a ricompressione[modifica | modifica sorgente]

Dissalatore a ricompressione

I vapori separati nella camera di evaporazione EC sono portati a pressione più alta mediante il compressore K, azionato dal motore (solitamente elettrico, ma può essere ad esempio una turbina) M. Grazie all'aumento di pressione, si alza la temperatura di condensazione dei vapori che quindi possono condensare nello scambiatore HE. Esistono dissalatori di questo tipo a doppio ed anche a triplo effetto, in cui il vapore dell'ultimo effetto, dopo compressione, viene inviato al primo, praticamente raddoppiando (o triplicando) la resa in acqua trattata.

Dissalatori a permeazione[modifica | modifica sorgente]

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi Osmosi inversa.

La dissalazione per permeazione viene ottenuta mediante separazione su membrane semipermeabili. Le caratteristiche dell'acqua e del rigetto sono simili alla tipologia precedente; non è però possibile raggiungere il recupero totale della fase acquosa in quanto le membrane per osmosi inversa non consentono il trattamento di fasi solide, se non prevedendo una sezione evaporativa ("zero liquid discharge"). Un caso particolare è la dissalazione per elettrodialisi.

Il tipo ad osmosi inversa viene impiegato per produzioni da piccole a grandi per ordini di grandezza da 1 a 10 000 m3/h e per qualità simile alla dissalazione evaporativa.

Dissalazione per scambio ionico[modifica | modifica sorgente]

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi Scambio ionico e Resina a scambio ionico.

La dissalazione per scambio ionico viene ottenuta mediante rimozione degli ioni Na+ e Cl- su resine rispettivamente in ciclo H+ ed OH- (questo vale ovviamente per tutti gli ioni presenti). Si ottiene in singolo passaggio un'acqua fortemente dissalata; il rigetto è in questo caso costituito dai residui della rigenerazione delle resine.

Il tipo a scambio ionico viene impiegato per piccole e piccolissime portate, dell'ordine di 1 m3/h massimo, o per ottenere purezze molto elevate dell'acqua prodotta.

Impianti combinati[modifica | modifica sorgente]

Gli impianti possono ovviamente essere combinati; è una tendenza attuale installare in serie un impianto ad osmosi inversa, relativamente semplice, seguito da uno evaporativo atto a recuperare acqua addizionale; una parte dell'acqua prodotta potrebbe essere ulteriormente depurata mediante demineralizzazione a scambio ionico, ad esempio per poterla utilizzare per alimentare una caldaia. Janis und Cengiz sitzen am PC C018

Bibliografia[modifica | modifica sorgente]

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]

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