L’acqua ricopre circa i ¾ della superficie terrestre e rappresenta una risorsa fondamentale non solo per la vita ma anche per tutte le altre attività dell’uomo.

Solamente una piccola parte di quest’acqua, però, può essere utilizzata direttamente come si trova in natura: il bacino idrico maggiore è rappresentato dagli oceani, i quali contengono circa il 97% dell’acqua totale, ma tale acqua essendo salata non è direttamente utilizzabile. L’acqua dolce, invece, costituisce solamente il 3% dell’acqua totale e di questa solo lo 0.25% è contenuto all’interno dei laghi e dei fiumi.

Per avere altra acqua a disposizione si è cominciato a utilizzare l’acqua marina, opportunamente trattata, non solo come acqua potabile, ma anche nei processi industriali e per raffreddare/riscaldare gli ambienti.

Intake diretto o indiretto a confronto

Per poter essere utilizzata, l’acqua del mare deve essere prelevata tramite un sistema di presa a mare o intake che si distinguono in diretto e indiretto.

 

I sistemi di intake diretto consentono di prelevare l’acqua direttamente dal mare, mediante strutture di presa e condotte.

All’interno di questa macrocategoria è possibile individuare due tecniche differenti a seconda della profondità dal pelo libero alla quale avviene il prelievo: l’intake può essere infatti superficiale o sub-superficiale.

I sistemi di intake diretto superficiale prevedono la realizzazione di un canale che indirizzi l’acqua dalla zona di prelievo in mare fino all’impianto.

La tecnica di intake diretto sub-superficiale consiste invece nella costruzione di una condotta sottomarina. Questo tipo di soluzione consente di introdurre nell’impianto un flusso idrico caratterizzato da una qualità migliore, in quanto è minore il livello di solidi sospesi, sostanze organiche naturali e organismi acquatici.

Ne consegue una diminuzione dei costi di pretrattamento, di lavaggio e di ricambio delle membrane, poiché il fenomeno di fouling (incrostazioni) viene limitato. Tuttavia occorre sottolineare che l’investimento iniziale per la realizzazione e la messa in posa della condotta risulta molto più oneroso.

I sistemi a intake indiretto prelevano l’acqua mediante pozzi orizzontali o verticali e gallerie di infiltrazione. In queste configurazioni di intake, il flusso idrico prelevato risulta naturalmente pretrattato tramite un lento processo di filtrazione che si verifica con il passaggio dell’acqua attraverso strati più o meno spessi di terreno permeabile. Di conseguenza il ridotto tenore di solidi sospesi e di sostanze organiche permette di introdurre pretrattamenti meno incisivi e più economici, ma di contro i costi di investimento risultano maggiori ed è necessario un attento studio idrogeologico.

Come funzionano i sistemi di intake diretto

Vista la più facile e meno costosa realizzazione, i sistemi di intake diretto sono i più utilizzati. Come già detto, essi prevedono la realizzazione di un canale che si conclude con un sistema di presa a mare costituito da una grata, che evita l’ingresso di animali e di detriti di grosse dimensioni, una serie di condotte di grosso diametro regolamentate da valvole, un impianto di filtrazione e un sistema di pompaggio. Le valvole sono usate per regolare la portata di acqua in ingresso e la tipologia più usata è quella a farfalla. Queste valvole risultano di più facile installazione e manutenzione e di ingombro minore rispetto ad altri sistemi di regolazione, come ad esempio le saracinesche. Sono costituite principalmente da un corpo (1.1 e 1.2), un disco (2), un albero (5) e da elementi di fissaggio e tenuta.

 

Figura 2: Componenti di una valvola a farfalla
Le manovre delle valvole a farfalla di piccolo diametro si possono fare direttamente a mano (comando a volantino o a leva); con diametro rilevante o per pressioni molto forti, è invece necessario avere organi demoltiplicatori (valvole con riduttore manuale a volantino) o servomotori (valvole motorizzate con attuatori elettrici o pneumatici). Le valvole a farfalla presentano numerosi vantaggi:

  • Limitate perdite di carico a valvola aperta
  • Garanzia di perfetta tenuta a valvola chiusa
  • Ridotti ingombri
  • Costruzione semplice e quindi intrinsecamente affidabile
  • Possibilità di manovra manuale e/o motorizzata

I materiali giusti contro la corrosività dell’acqua di mare

Dal punto di vista chimico, il mare è una soluzione di NaCl (circa il 3.4 %) e in aggiunta contiene quasi tutti gli elementi conosciuti. Inoltre nell’acqua di mare sono presenti disciolti i gas dell’atmosfera, come ossigeno e anidride carbonica, e numerosi composti organici, idrogeno solforato, ammoniaca ed altri inquinanti derivanti dall’attività biologica e, in prossimità delle coste, dagli scarichi civili ed industriali.

L’ossigeno disciolto, i cloruri, gli altri sali in soluzione e la composizione in generale influenzano pesantemente l’aggressività dell’acqua, le reazioni catodiche possibili e la formazione di strati passivanti sui materiali.

Ai fenomeni corrosivi generalizzati o localizzati che l’acqua marina può innescare, si aggiungono inoltre fenomeni di corrosione-erosione dovuti al moto delle acque e, non ultimo, il problema del biofouling. Per questo motivo tutti i componenti devono essere in materiali adatti a resistere a questo ambiente corrosivo. I tubi sono di solito costruiti in materiali metallici rivestiti con polimeri, in modo da accoppiare le alte prestazioni meccaniche dei primi con l’eccellente resistenza alla corrosione dei secondi. Anche valvole e pompe devono presentare le stesse caratteristiche di resistenza alla corrosione e quindi sono realizzate in materiali come il PP, PVC e il PVDF.

Come funzionano gli impianti di presa a mare
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