La scarsità della risorsa idrica che sta emergendo in alcune zone del pianeta, anche per i
cambiamenti climatici in atto, attribuisce un ruolo fondamentale al riutilizzo – in condizioni sicure ed efficienti – delle acque reflue trattate. L’industria è il maggiore utilizzatore di acqua in Europa (53%), seguita dall’agricoltura (26%), anche se si prevede che l’uso agricolo possa aumentare notevolmente nei prossimi anni. Secondo il report Water Reuse Europe Review (2018), l’acqua recuperata potrebbe soddisfare molti usi industriali e irrigui; tuttavia, in Europa viene riutilizzato meno del 3% delle acque reflue urbane disponibili (
Sabino De Gisi, 2019). Quando parliamo di risorse idriche, una delle prime tecnologie sviluppate per il trattamento delle acque reflue è stata quella a fanghi attivi (CAS) limitato dal punto di vista del riuso della materia. Negli anni 70’ si sono sviluppati moltissimo i sistemi MBR che hanno presto trovato un’applicazione per il trattamento delle acque reflue industriali. L'aumento demografico della popolazione, l'industrializzazione, la scarsità d'acqua e l'aumento dei limiti normativi restrittivi per il rilascio delle acque reflue nell'ambiente concorrono ad aumentare l'importanza e la convenienza dell'applicazione di MBR per il trattamento delle acque reflue (Naddeo, 2021). Questi sistemi vengono subito integrati nell’impiantistica industriale soprattutto per via della varietà di inquinanti trattati tra cui i farmaci (Besha et al., 2017), contaminanti biologici come il SARS-CoV-2 data la sua accentuata possibilità di trasmissibilità attraverso mezzi idrici (
Buonerba et al., 2021;
Corpuz et al., 2020) e il contenimento dell'emissione di gas serra (Naddeo et al., 2021; Naddeo e Korshin, 2021; Pahunang et al., 2021). I sistemi MBR sono stati anche migliorati attraverso l’introduzione di processi elettrochimici che combinati ai processi biologici determinano gli impianti (eMBRs). I processi che si verificano sono quelli di elettro-foresi, elettro-osmosi ed elettro-coagulazione. (
Benny Marie B. Ensano, 2016)
Ciò che ha spinto la ricerca ad affinare la tipologia impiantistica per il trattamento delle acque è il fatto che l’applicazione dei sistemi MBR richiedono materie e infrastrutture economicamente dispendiose, impensabili da utilizzare su una scala vasta perché comporterebbe delle diseconomie. Altra criticità riguarda il fouling di membrana, accumulo e deposito di biomassa che ostacola il processo di filtrazione se non ben controllato e revisionato. Le concentrazioni di solidi sospesi nel liquido misto (MLSS) si riferiscono principalmente alla tecnologia MBR piuttosto che all'applicazione, con concentrazioni di solidi superiori a 10 g/L favorite per le membrane FS e MT e inferiori a questa soglia per le membrane HF (
Judd, 2016). Tutto ciò comporta ulteriori costi di manutenzione che vanno ad incrementare i già alti costi dell’impiantistica (
Suárez et al., 2015).