Osmosi inversa

[Archangel]

Metto qui il tema perchè mi sembra il più adatto.

Sappiamo tutti cos'è l'osmosi ( http://it.wikipedia.org/wiki/Pressione_osmotica ): quando mettiamo una membrana semipermeabile (cioè che lascia passare l'acqua ma non i sali disciolti) fra due recipienti pieni l'uno d'acqua dolce, l'altro d'acqua salata, l'acqua dolce tende a passare attraverso la membrana per diluire l'acqua salata, fino a uguagliare le due concentrazioni.
Con acqua salata di mare, questo succede finché dalla parte dell'acqua di mare non c'è una contropressione di 25 atmosfere circa (cioè 250 metri di colonna d'acqua) che equilibra la pressione osmotica. Se dalla parte dell'acqua mare c'è una pressione superiore, il flusso d'acqua si inverte andando verso l'acqua dolce. E' il sistema usato per ricavare acqua dolce dall'acqua di mare con i depuratori a osmosi inversa.

Supponiamo ora di avere un corso d'acqua (dolce) che si versa nel mare (salato). La differenza di salinità e l'osmosi potrebbero essere sfruttate per produrre energia.
Ad esempio, supponiamo di scavare una fossa profonda 250 metri, immersa inizialmente in mare, nella quale si sistema una tubo di cemento cilindrico alto un po' più di 250 metri (in modo che esca dal mare) chiuso sul fondo da una membrana osmotica. Svuotiamo l'interno del cilindro dall'acqua di mare e lasciamo che il corso d'acqua, invece di finire direttamente in mare, vada a finire nel cilindro.
L'acqua dolce, man mano che arriva, tenderà a passare attraverso la membrana, nonostante la presenza all'esterno di una colonna d'acqua di 250 metri (in pratica un po' meno di 250 per avere una spinta sufficiente) e il cilindro non si riempirà ma resterà vuoto o quasi. In pratica, a causa della resistenza della membrana al passaggio dell'acqua, il cilindro dovrà rimepirsi un po' per ridurre la differenza dei due battenti sulla membrana.
Ora quel salto di 250 metri che fa l'acqua dolce dentro il cilindro (al posto del cilindro si potrebbe avere una diga alta 250 metri, con una membrana in fondo) si potrà sfruttare per produrre energia elettrica con una turbina.

Avete idea di quanta energia potrebbe produrre un corso d'acqua anche piccolo con un salto di 250 metri ?

Edited by Archangel - 28/2/2006, 15:16

[sandroturbine]

Buona la tua idea Archangel,

Conosco l'osmosi inversa,si usa in campo farmaceutico per purificare l'acqua per produrre le soluzioni per le flebo ad esempio.
Non so invece quanto deve essere grande una membrana per trasferire diciamo 100lt/sec.
Ammesso che sia possibile ,il calcolo per ottenere la potenza è = Q*H*g*efficienza ovvero: 100litri X 250metrix 9.81(gravità) x efficienza(0.8 ) =196KW
Ciao

[Archangel]

I numeri sono molto promettenti. E le membrane osmotiche esistono già e vengono già usate per desalinare l'acqua di mare.
Ma ci sono parecchi problemi pratici e dati che non ho trovato. Anzitutto la permeabilità della membrana: quanti litri al secondo fa passare una membrana sotto una certa differenza di pressione ? (differenza fra la pressione osmotica e il battente dell'acqua di mare)
Ogni quanto deve venire cambiata ? Quanto costa ?

[HEIM]

CITAZIONE (Archangel @ 1/3/2006, 12:10)

I numeri sono molto promettenti. E le membrane osmotiche esistono già e vengono già usate per desalinare l'acqua di mare.
Ma ci sono parecchi problemi pratici e dati che non ho trovato. Anzitutto la permeabilità della membrana: quanti litri al secondo fa passare una membrana sotto una certa differenza di pressione ? (differenza fra la pressione osmotica e il battente dell'acqua di mare)
Ogni quanto deve venire cambiata ? Quanto costa ?

Archangel, i dati sulle membrane non li conosco, una cosa peò la so: quando si parla di dissalatori per uso civile e/o militare, di grandi volumi dissalati, si opta per i sistemi multiflash, cioè a gasolio o a gas, con produzione anche di energia elettrica. Il sistema ad osmosi si ritiene valido per piccole quantità, per avere acqua quasi distillata per uso laboratorio, per avere acqua potabile su piccole imbarcazioni. Credo che le differenze in costo/litro siano enormi.
saluti.

[Archangel]

E' vero, ma è strano, perchè l'osmosi sarebbe energeticamente molto più conveniente.
Un sistema multiflash consuma di energia almeno 1/10 del calore di evaporazione dell'acqua, cioè circa 70 kWh/m3. Per un dissalatore a osmosi inversa bisogna comprimere l'acqua a 50 bar, il doppio della pressione osmotica) e poi si recupera la metà dell'acqua contenuta nella salamoia (perchè poi la pressione osmotica raddoppia) e per comprimere 2 m³ d'acqua mare a 50 bar si consuma molto meno di 1 kWh. Dunque l'osmosi inversa dovrebbe essere molto più conveniente, anche se per il multiflash si usasse calore di scarto di una centrale.
Ci saranno altre ragioni: il costo e la durata delle membrane, la scarsa capacità delle membrane o altro che non so.

E queste considerazioni valgono anche se si dovesse usare l'osmosi inversa per ricavare energia dalla differenza di salinità fra l'acqua mare e l'acqua dolce.

[HEIM]

CITAZIONE (Archangel @ 2/3/2006, 15:11)

E' vero, ma è strano, perchè l'osmosi sarebbe energeticamente molto più conveniente.
Un sistema multiflash consuma di energia almeno 1/10 del calore di evaporazione dell'acqua, cioè circa 70 kWh/m3. Per un dissalatore a osmosi inversa bisogna comprimere l'acqua a 50 bar, il doppio della pressione osmotica) e poi si recupera la metà dell'acqua contenuta nella salamoia (perchè poi la pressione osmotica raddoppia) e per comprimere 2 m³ d'acqua mare a 50 bar si consuma molto meno di 1 kWh. Dunque l'osmosi inversa dovrebbe essere molto più conveniente, anche se per il multiflash si usasse calore di scarto di una centrale.
Ci saranno altre ragioni: il costo e la durata delle membrane, la scarsa capacità delle membrane o altro che non so.

E queste considerazioni valgono anche se si dovesse usare l'osmosi inversa per ricavare energia dalla differenza di salinità fra l'acqua mare e l'acqua dolce.

Ma per certi utilizzi è ampiamente usata. Questa gente lavora sull'acqua da una vita:

http://www.water-technologies.com/welcome.html

ciao

[Ospite]

CITAZIONE (Archangel @ 1/3/2006, 13:10)

I numeri sono molto promettenti. E le membrane osmotiche esistono già e vengono già usate per desalinare l'acqua di mare.
Ma ci sono parecchi problemi pratici e dati che non ho trovato. Anzitutto la permeabilità della membrana: quanti litri al secondo fa passare una membrana sotto una certa differenza di pressione ? (differenza fra la pressione osmotica e il battente dell'acqua di mare)
Ogni quanto deve venire cambiata ? Quanto costa ?

Ciao a tutti.
Lavoro ormai da 6 anni nel campo della purificazione d' acqua, e per quanto riguarda le membrane osmotiche di impianti acqua-mare le pressioni in gioco superano gli 80 bar (almeno da esperienza per la desalinizzazione).
Semplificando: se entra 1 m3 d' acqua in una membrana con pressione di 80 bar ne uscirà circa il 55% desalinizzata (con un taglio salino del 85÷90%) e il restante acqua concentrata (ovvero con livelli di sali altissimi).
In campo industriale nei nostri impianti usiamo dei filtri a cartucce prima dell'osmosi, poi un impianto di osmosi a 2 stadi ed in seguito un impianto di elettrodialisi per ottenere acqua desalinizzata.

La membrana ha una durata limitata: è molto sporchevole, al suo ingresso si formano alghe ed i detriti (anche piccolissimi) la rovinano.
Per evitare il tutto è necessario un prefiltro (a carbone, a sabbia o a cartucce). IL costo? Ce ne sono di vari tipi: Ionics, Filmtec quelle che usiamo noi. Partono da 7-800 euro in su (parlo di membrane di diametro 4" lunghe un metro).

[Ospite]

probabilmente ci stanno già lavorando.......

My Webpage

[AlessandroTesla]

CITAZIONE (HEIM @ 2/3/2006, 08:29)

Archangel, i dati sulle membrane non li conosco, una cosa peò la so: quando si parla di dissalatori per uso civile e/o militare, di grandi volumi dissalati, si opta per i sistemi multiflash, cioè a gasolio o a gas, con produzione anche di energia elettrica. Il sistema ad osmosi si ritiene valido per piccole quantità, per avere acqua quasi distillata per uso laboratorio, per avere acqua potabile su piccole imbarcazioni. Credo che le differenze in costo/litro siano enormi.
saluti.

Bubbole.
monterosso al mare, ridente località delle 5 terre, vive di acqua desalinizzata ad osmosi che il comune pompa nell' acquedotto e vende ai turisti a costi accessibilissimi. La salamoia viene dispersa in mare dalle forti correnti subacquee.

[AlessandroTesla]

CITAZIONE (Archangel @ 28/2/2006, 16:11)

Metto qui il tema perchè mi sembra il più adatto.

Sappiamo tutti cos'è l'osmosi ( http://it.wikipedia.org/wiki/Pressione_osmotica ): quando mettiamo una membrana semipermeabile (cioè che lascia passare l'acqua ma non i sali disciolti) fra due recipienti pieni l'uno d'acqua dolce, l'altro d'acqua salata, l'acqua dolce tende a passare attraverso la membrana per diluire l'acqua salata, fino a uguagliare le due concentrazioni.
Con acqua salata di mare, questo succede finché dalla parte dell'acqua di mare non c'è una contropressione di 25 atmosfere circa (cioè 250 metri di colonna d'acqua) che equilibra la pressione osmotica. Se dalla parte dell'acqua mare c'è una pressione superiore, il flusso d'acqua si inverte andando verso l'acqua dolce. E' il sistema usato per ricavare acqua dolce dall'acqua di mare con i depuratori a osmosi inversa.

Supponiamo ora di avere un corso d'acqua (dolce) che si versa nel mare (salato). La differenza di salinità e l'osmosi potrebbero essere sfruttate per produrre energia.
Ad esempio, supponiamo di scavare una fossa profonda 250 metri, immersa inizialmente in mare, nella quale si sistema una tubo di cemento cilindrico alto un po' più di 250 metri (in modo che esca dal mare) chiuso sul fondo da una membrana osmotica. Svuotiamo l'interno del cilindro dall'acqua di mare e lasciamo che il corso d'acqua, invece di finire direttamente in mare, vada a finire nel cilindro.
L'acqua dolce, man mano che arriva, tenderà a passare attraverso la membrana, nonostante la presenza all'esterno di una colonna d'acqua di 250 metri (in pratica un po' meno di 250 per avere una spinta sufficiente) e il cilindro non si riempirà ma resterà vuoto o quasi. In pratica, a causa della resistenza della membrana al passaggio dell'acqua, il cilindro dovrà rimepirsi un po' per ridurre la differenza dei due battenti sulla membrana.
Ora quel salto di 250 metri che fa l'acqua dolce dentro il cilindro (al posto del cilindro si potrebbe avere una diga alta 250 metri, con una membrana in fondo) si potrà sfruttare per produrre energia elettrica con una turbina.

Avete idea di quanta energia potrebbe produrre un corso d'acqua anche piccolo con un salto di 250 metri ?

Archangel, se poni un cilindro vuoto in mare con membrana osmotica sul fondo questa dissala l'acqua di mare, e ti si riempie di acqua dissalata il cilindro fino ad una quota dove il peso della colonna d'acqua dolce equipara la pressione necessaria a far funzionare la membrana osmotica e poi si ferma il tutto.
Se invece quando hai la situazione di stallo ci cacci dentro altra acqua dolce si crea un flusso verso l' acqua salata, ma perchè ciò avvenga il salto utile è quello ulteriore ai 250 mt, pertanto dovresti creare un cilindro diciamo profondo il doppio (500 mt.) e dimensionare la membrana alla portata dell' acqua che vuoi immettere, pertanto se vuoi immettere un fiume il tuo cilindro dovrebbe essere enorme.
Tralasciando il fatto che il fiume ti porta detriti a tonnellate che ti intaserebbero la membrana in 10 minuti, dove trovi un fiume che sbocca in un mare dove il fondale è immediatamente di 500 mt, e con correnti sul fondo così forti che ti portano immediatamente via l' acqua dolce (se no l' osmosi si blocca)?
Capisci che sei prossimo ad un ragionamento folle... bisognerebbe deviare un fiume in mare aperto, filtrarne l' acqua, costruire il cilindrone, ed anche se ci riuscissi (con costi enormi) creeresti un danno ambientale (scompenso salino-termico, di correnti, etc.) da meritarti la galera ">((

[Ospite]

Ciao a tutti, questo forum è eccezionale,mi sto sbizzarrendo a leggere un sacco di roba!a dir la verità l'ho trovato per necessità, nel senso che sto cercando un'azienda che produca impianti per evaporazione di acqua marina (multiflash)...voi ne conoscete qualcuna possibilmente italiana?grazie mille!

[Ospite]

Io lavoravo in un impianto multiflash a quattro effetti della Svenson, ma ho il dubbio che non esista più.... in ogni caso, ce ne sono parecchie, di ditte: con sette-otto milioni di euro te la cavi elegantemente e ti fai il tuo impianto.