Osmosi inversa e acqua deionizzata: cosa sono e quale bere

Osmosi inversa e acqua deionizzata vengono entrambe definite «acqua purificata», ma agiscono in modi davvero diversi, e da questa differenza dipende quale delle due è adatta a ciascun uso. L’osmosi inversa spinge l’acqua attraverso una membrana semipermeabile che funge da barriera fisica e trattiene, in base alle dimensioni, i solidi disciolti, i metalli pesanti e parte del materiale biologico. L’acqua deionizzata (DI) si ottiene facendo passare l’acqua attraverso una resina a scambio ionico, che sostituisce gli ioni minerali carichi, ma non funziona in base alla dimensione dei pori e non può rimuovere particelle o organismi. Questa sola distinzione spiega perché sotto il lavello della cucina si trova un sistema a osmosi inversa, mentre l’acqua deionizzata è quella richiesta da un laboratorio, un acquario di barriera o una batteria per auto.

• L’osmosi inversa è una barriera fisica a membrana; la deionizzazione è un processo chimico a scambio ionico: ciascuno rimuove una categoria diversa di sostanze per un motivo diverso.
• La resina DI non ha effetto sui microrganismi o sui composti organici disciolti, ed è per questo che non viene usata come trattamento principale per la normale acqua di rubinetto.
• I sistemi domestici per l’acqua da bere si basano sull’osmosi inversa e, di solito, i minerali rimossi dalla membrana vengono aggiunti di nuovo in seguito, anziché essere lasciati fuori dal bicchiere.
• Laboratori e acquari di barriera spesso usano i due processi in sequenza: da qui deriva il termine combinato «RO/DI».

Cosa fa davvero l’osmosi inversa

È la membrana a fare il lavoro. La pressione spinge l’acqua in ingresso contro un lato della membrana, costringendola ad attraversarla, mentre tutto ciò che è troppo grande per passarci rimane indietro (fonte: Qual è la differenza tra acqua RO e DI?). Poiché la membrana è una barriera fisica e non il risultato di una reazione chimica, riduce un’ampia gamma di sostanze in una volta sola: solidi disciolti, metalli pesanti e, a seconda del sistema specifico, sostanze biologiche come i batteri (fonte: Osmosi inversa). È anche per questa ampia capacità di trattamento che i sistemi domestici per il trattamento al punto d’uso sono pensati per l’acqua da bere e cucinare, non per un unico compito specifico. La stessa pressione che spinge l’acqua attraverso la membrana ne spinge una parte verso lo scarico, anziché farla passare attraverso di essa: per questo, quando si confrontano i modelli, vale la pena verificare il rapporto tra acqua pura e acqua scaricata di un sistema a osmosi inversa.

Cos’è davvero l’acqua deionizzata

L’acqua deionizzata si ottiene con un meccanismo del tutto diverso. L’acqua passa attraverso perle di resina a scambio ionico: la resina cationica sostituisce i minerali con carica positiva, quella anionica sostituisce quelli con carica negativa e un’unità a letto misto combina entrambi i tipi di resina in un’unica colonna per raggiungere una purezza maggiore in un solo passaggio (fonte: Acqua deionizzata). La resina agisce scambiando gli ioni idrogeno e idrossido con gli ioni minerali già presenti nell’acqua; gli ioni idrogeno e idrossido poi si ricombinano formando normali molecole d’acqua (fonte: Qual è la differenza tra acqua RO e DI?). Poiché il processo è uno scambio ionico e non una filtrazione fisica, non funziona in base alla dimensione dei pori e non può rimuovere dall’acqua particelle, microrganismi o composti organici disciolti. È un limite specifico e noto della deionizzazione, non una svista nella progettazione. L’osmosi inversa da sola raggiunge in genere una purezza compresa tra il 90 e il 99%, spesso indicata nei laboratori come acqua di Tipo III o Tipo IV; per questo viene comunemente usata come fase di alimentazione prima di un sistema di lucidatura DI o a letto misto di purezza superiore, e non viceversa (fonte: Sistemi di purificazione dell’acqua: osmosi inversa a confronto con deionizzazione).

Perché laboratori, acquari ed elettrodomestici usano acqua DI

Una volta distinti i due meccanismi, è facile capire perché si trovino in contesti diversi. I laboratori usano l’acqua deionizzata per diluire campioni, preparare terreni di coltura e risciacquare vetreria: in questi casi, eventuali ioni minerali residui potrebbero alterare un risultato e il contenuto microbico viene solitamente controllato con un altro metodo, anziché essere affidato alla resina. Gli appassionati di acquari marini e di barriera fanno affidamento sulla stessa proprietà per un motivo diverso: gli acquari di barriera sono sensibili a composti presenti in tracce, come i silicati, e anche la piccola quantità di minerali contenuta nella normale acqua di rubinetto può favorire la proliferazione di alghe indesiderate. Per questo gli appassionati usano acqua da osmosi inversa per preparare l’acqua e rabboccare l’acquario (fonte: Osmosi inversa). Anche al di fuori degli acquari, lo stesso principio si applica ad auto ed elettrodomestici: rabboccare una batteria al piombo o il sistema di raffreddamento di un veicolo, oppure ridurre il calcare che si accumula all’interno di un ferro da stiro a vapore o di un umidificatore, sono operazioni in cui sono gli ioni minerali, non i microbi, ad accorciare la vita dell’apparecchiatura (fonte: Acqua deionizzata).

Cosa non è in grado di fare l’acqua DI

Nessuno di questi usi richiede all’acqua deionizzata di fare ciò che serve fare all’acqua di rubinetto prima che qualcuno la beva. Un laboratorio controlla il contenuto microbico separatamente dal proprio sistema idrico, un acquario di barriera è un sistema diverso dall’intestino umano e a una batteria per auto non importa se un microrganismo residuo è sopravvissuto al riempimento. Se si fa passare semplice acqua di rubinetto solo attraverso una cartuccia DI, si interviene sul contenuto di ioni minerali e su nient’altro: ecco perché la sola deionizzazione non è il modo in cui viene realizzato un sistema domestico per l’acqua da bere.

Perché l’osmosi inversa è la scelta più comune per l’acqua da bere in casa

La sicurezza dell’acqua di rubinetto dipende dalla riduzione congiunta della contaminazione chimica e biologica, ed è proprio ciò che una cartuccia a resina non può fare da sola. Una membrana può farlo: per questo i sistemi domestici per l’acqua da bere si basano sull’osmosi inversa e non sulla deionizzazione (fonte: Osmosi inversa). Il compromesso è che l’osmosi inversa riduce gli stessi ioni minerali presi di mira dalla resina DI, quindi l’acqua filtrata con osmosi inversa viene comunemente rimineralizzata in seguito, anziché essere lasciata insapore e priva di minerali; un approfondimento sulla rimineralizzazione dell’acqua da osmosi inversa spiega perché si fa e come avviene di solito.

Lo stesso principio si ritrova nella struttura di un sistema vero e proprio. Hydrion Purity RO600 è un’unità sottolavello senza serbatoio, composta da tre cartucce a innesto e non da una colonna di resina: la pagina del prodotto descrive una prima fase con sedimenti e carbone, poi una membrana RO con una capacità di filtrazione nominale di 0,0001 micron e infine una fase di post-filtrazione; un display intelligente mostra il TDS dell’acqua mentre esce dal rubinetto.

È anche da questa struttura a tre fasi che proviene il numero mostrato dal display intelligente: un approfondimento su cosa misura davvero una lettura TDS nell’acqua spiega perché un numero, da solo, non indica ciò che è stato rimosso. Se stai confrontando l’osmosi inversa con un processo del tutto diverso, invece che con la deionizzazione, le differenze tra osmosi inversa e acqua distillata tratta questo confronto separato, mentre quali minerali specifici vengono rimossi da una membrana approfondisce un dettaglio che in questo articolo è bastato menzionare una volta per spiegare la rimineralizzazione.

Quando i due processi vengono combinati

Questo non significa che i due processi non vengano mai usati insieme. I laboratori impiegano il sistema a due fasi nell’ordine richiesto dai livelli di purezza più elevati: l’osmosi inversa funge da pretrattamento e riduce il carico ionico che raggiunge il sistema di lucidatura DI o a letto misto a valle, così la resina al suo interno dura più a lungo prima di dover essere sostituita (fonte: Sistemi di purificazione dell’acqua: osmosi inversa a confronto con deionizzazione). Gli appassionati di acquari di barriera seguono una logica simile per un motivo diverso: una membrana RO da sola lascia comunque una piccola quantità residua di minerali e alcuni appassionati aggiungono una fase con resina DI dopo la membrana per rimuovere una quantità maggiore di ciò che resta. Questa configurazione viene comunemente venduta come unità combinata «RO/DI», anziché come semplice sistema a osmosi inversa. In entrambi i casi, la combinazione esiste perché i due meccanismi risolvono problemi diversi affiancandosi, non perché la deionizzazione sia una versione più potente dell’osmosi inversa, o viceversa.

Per chi sta decidendo cosa installare sotto il lavello di casa, però, la risposta pratica si trova nella parte precedente dell’articolo: una cartuccia a resina non è mai stata progettata per trattare l’acqua di rubinetto nel modo necessario, mentre un sistema a membrana sì. Per chi desidera una spiegazione più completa del funzionamento, oltre a questo confronto, la guida completa al funzionamento dell’osmosi inversa lo illustra nel dettaglio; una volta scelto il processo, la decisione successiva riguarda semplicemente cosa cercare nel sistema stesso.