Ultrafiltrazione (UF)

Come funziona (principio fisico-chimico)

L'ultrafiltrazione utilizza membrane in polietersulfone (PES), polivinildenfluoruro (PVDF) o cellulosa modificata, configurate in fibre cave o moduli a spirale. Il cutoff nominale (Molecular Weight Cut-Off, MWCO) varia tipicamente fra 10.000 e 150.000 Dalton, equivalente a una soglia di filtrazione di 0,01–0,1 µm. Il flusso può essere dead-end (per piccole portate) o cross-flow (con ricircolo, per impianti continui).

A differenza dell'osmosi inversa, l'UF lavora a basse pressioni (0,5–4 bar) e non separa i sali. È classificata come "filtrazione sterilizzante" perché trattiene tutti i batteri (>99,99%) e gran parte dei virus (in funzione del cutoff: una membrana 20 kDa trattiene anche poliovirus). Il principio di separazione è puramente sterico e meccanico.

Cosa rimuove e cosa NO

L'UF è una barriera microbiologica assoluta a costi nettamente inferiori all'osmosi, mantenendo i sali minerali dell'acqua di partenza.

• Rimuove: batteri (E. coli, Pseudomonas, Legionella in fase planctonica), torbidità, alghe, colloidi, macromolecole organiche.
• Rimuove parzialmente: virus (cutoff 100 kDa rimuove rotavirus, cutoff 10 kDa rimuove anche poliovirus).
• NON rimuove: sali, durezza, nitrati, PFAS, pesticidi, cloro, gas disciolti.

Specifiche di progetto (cutoff, flux, TMP)

I parametri chiave sono: MWCO (Dalton), flux (L/h·m²), pressione transmembrana (TMP, bar), recovery. Per acque di rete una membrana 100 kDa con flux 50–100 L/h·m² e TMP <1 bar è tipica. Il recovery può raggiungere il 90–95% con periodici lavaggi a controcorrente (backwash).

La progettazione prevede backwash automatici ogni 30–60 minuti, lavaggi chimici (CIP) settimanali o mensili con cloro/acido citrico. La superficie di membrana totale si dimensiona sul flux di progetto: per 1 m³/h con flux 60 L/h·m² servono circa 17 m² di membrana.

Pre-trattamento richiesto

Filtro sedimenti 50–100 µm per protezione meccanica delle fibre. Eventuale dosaggio di antiscalante in acque dure. Eventuale dosaggio di NaClO 0,5 mg/L in continuo per controllo biofouling (compatibile con membrane in PVDF, non con PES).

Manutenzione e vita utile componenti

Backwash automatici ogni 30–60 min. Lavaggi chimici alcalini (NaOH/NaClO) per fouling organico e acidi (HCl/acido citrico) per fouling minerale ogni 2–4 settimane. La vita utile delle membrane è 3–7 anni in acqua di rete e 2–4 anni in acque di superficie. La sostituzione del modulo costa 100–400 €.

Costi reali (acquisto + 5 anni)

Un sistema POU domestico costa 250–450 €. Modulo di ricambio ogni 3 anni: 80–150 €. Totale 5 anni: 500–800 €. Per impianti centralizzati condominiali (3 m³/h) l'investimento iniziale è 6.000–10.000 € con costi operativi di 800–1.500 €/anno.

Quando ha senso e quando no

Ha senso quando l'acqua è chimicamente conforme ma microbiologicamente vulnerabile e si vogliono mantenere i sali minerali (molti utenti preferiscono il gusto dell'acqua non demineralizzata). È la scelta tipica per acque di sorgente o di rete di buona qualità destinate a consumo familiare.

Non ha senso per acque con problemi chimici (nitrati, PFAS, arsenico) per i quali serve osmosi o resine selettive. Non sostituisce la disinfezione con residuo se a valle c'è uno stoccaggio (preferire UF + UV).

Cosa misurare con analisi accreditata

Pre: torbidità, microbiologico (E. coli, coliformi, enterococchi), ferro, manganese. Post: stessi parametri microbiologici per verifica integrità membrana. Test di integrità periodico (pressure decay test) ogni 6–12 mesi.

Conformità normativa (D.M. 25/2012)

I moduli UF per uso potabile devono essere conformi al D.M. 25/2012 con materiali a contatto certificati. Per impianti collettivi: registro di manutenzione, dichiarazione di conformità, piano di sanificazione. La norma UNI EN 14652 specifica i requisiti per dispositivi a membrana per acqua potabile.