Situazione attuale della desalinizzazione dell'acqua di mare:

La produzione giornaliera globale derivante dalla desalinizzazione dell’acqua di mare è di circa 35 milioni di metri cubi, di cui 80% viene utilizzata come acqua potabile, risolvendo il problema dell’approvvigionamento idrico di oltre 100 milioni di persone, ovvero 1/50 della popolazione mondiale che fa affidamento sulla desalinizzazione dell’acqua di mare per l’acqua potabile. Secondo le statistiche del Associazione Internazionale per la Desalinizzazione, esistono circa 18.000 impianti di desalinizzazione dell'acqua di mare in 150 paesi e regioni in tutto il mondo; tra queste, l'osmosi inversa (RO) è una delle principali tecnologie a membrana utilizzate per rimuovere i sali disciolti e altre impurità dall'acqua di mare o dalle falde acquifere.

Consumo medio di acqua e costo di approvvigionamento tramite desalinizzazione dell'acqua di mare a US$1 per metro cubo (±50%)

Area	Consumo Litri per persona al giorno	Costo dell'acqua desalinizzata US$/persona/giorno
Stati Uniti	378	0.38
Europa	189	0.19
Africa	57	0.06
Minimo raccomandato dall'ONU	49	0.05

Fasi principali della desalinizzazione dell'acqua di mare

I moderni impianti di desalinizzazione dell'acqua di mare utilizzano principalmente osmosi inversa (RO) tecnologia per la conversione dell'acqua di mare in acqua dolce. Durante questo processo, è necessario monitorare costantemente parametri quali il pH, la conduttività, la torbidità e l'ossigeno disciolto (DO). La stabilità delle letture è fondamentale per individuare la formazione di incrostazioni, la corrosione e l'intasamento delle membrane, fattori che incidono direttamente sulle prestazioni del sistema e sui costi di manutenzione. I parametri chiave da monitorare includono:

• Conducibilità / Salinità: Per valutare l'efficacia della rimozione del sale e rilevare eventuali variazioni nei flussi di alimentazione o di salamoia.
• pH: Influisce sul controllo della corrosione, sul dosaggio delle sostanze chimiche e sulla durata delle membrane.
• Torbidità / Solidi in sospensione: Un’elevata torbidità può aggravare l’intasamento delle membrane o dei filtri.
• Ossigeno disciolto (DO) / ORP: Per favorire la crescita biologica e il controllo della corrosione, in particolare nelle zone di aspirazione o di post-trattamento.
• Temperatura (spesso misurato, ma in modo indiretto, attraverso l'effetto sulle membrane).

Perché il monitoraggio della qualità dell'acqua è fondamentale nella desalinizzazione dell'acqua di mare?

Costo dell'intasamento delle membrane

• L'intasamento delle membrane rimane uno dei principali fattori di costo operativo nella desalinizzazione basata su membrane. Da una revisione approfondita emerge che l'intasamento aumenta i costi operativi poiché sono necessarie pressioni più elevate per mantenere il flusso di permeato e le membrane devono essere pulite o sostituite con maggiore frequenza. ResearchGate
• Il costo degli elementi a membrana incide solo per circa il ~6%-8% del costo totale dell'acqua prodotta in un impianto di osmosi inversa (RO) a base di acqua di mare; i principali fattori di costo derivano dal pretrattamento, dall'energia, dalla pulizia e dai tempi di inattività. membranes.com
• Un altro studio condotto su impianti a grande scala ha rilevato che i costi legati all’incrostazione (pulizia, manodopera, riduzione della durata delle membrane) sono significativi, sebbene difficili da quantificare; tuttavia, la conclusione è chiara: un monitoraggio più efficace comporta una minore incrostazione -> costi inferiori. api.kwrwater.nl

QIl monitoraggio della qualità riduce i rischi e migliora l'efficienza

• Il monitoraggio in tempo reale della torbidità o della conduttività aiuta a individuare le variazioni nella qualità dell’acqua di alimentazione prima che causino cali di rendimento o danni alle membrane. Ad esempio, una revisione dedicata alle incrostazioni organiche nei sistemi di desalinizzazione a osmosi inversa (RO) ha evidenziato che il monitoraggio online e la previsione della formazione di incrostazioni rappresentano un elemento chiave. MDPI
• Considerando che la capacità globale di desalinizzazione sta aumentando di circa 7% all’anno (o anche di più) e che il mercato è in rapida espansione, gli impianti devono migliorare l’automazione, ridurre i test manuali e garantire la stabilità della qualità dell’acqua. Osservatorio dell'UE sull'economia blu

Implicazioni per i sensori: I sensori che forniscono misurazioni accurate, stabili e che richiedono poca manutenzione per pH, conducibilità, torbidità e ossigeno disciolto (DO) — con un design robusto adatto ad ambienti con elevata salinità, soggetti a incrostazioni e in ambiente marino — sono di grande valore. Se integrati in piattaforme di monitoraggio online, consentono un rilevamento precoce, una manutenzione basata sulle condizioni e l’ottimizzazione del dosaggio dei prodotti chimici.

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Miglioramento Acqua di mare Prestazioni dell'impianto di desalinizzazione

Sebbene i dati proprietari dei clienti non siano sempre documentati pubblicamente, possiamo delineare uno scenario realistico basandoci sulle tendenze del settore:

Un impianto di desalinizzazione dell’acqua di mare richiede frequenti operazioni di pulizia delle membrane ogni circa 4 mesi a causa dei picchi di torbidità dell’acqua di alimentazione e del biofouling. I tempi di fermo, i costi dei prodotti chimici e le sostituzioni comportano notevoli spese operative (OPEX). Grazie all’installazione di una serie di sensori online (pH, torbidità, conducibilità) sui moduli di aspirazione e di post-pretrattamento, l’impianto ha implementato un pannello di controllo con avvisi. Questi sensori rilevano un aumento della torbidità con 12 ore di anticipo rispetto al passato, consentendo di regolare la portata di alimentazione o il dosaggio del coagulante. Nei 12 mesi successivi:

• L'intervallo di pulizia della membrana è stato esteso da circa 4 mesi a circa 6 mesi.
• Costo della pulizia chimica ridotto di circa il 20-30%.
• La sostituzione della membrana è stata rinviata di circa un anno, con un conseguente risparmio sui costi.
• Miglioramento del tasso di recupero dell'acqua (ad esempio, da 50% a 52%) grazie a una maggiore stabilità dell'alimentazione.

Sebbene si tratti di un'ipotesi, ciò è in linea con le tendenze: i sensori che consentono la manutenzione predittiva riducono il rischio di incrostazioni, il che comporta una diretta riduzione dei costi operativi e un miglioramento della resa idrica.