סינון מים באמצעות אוסמוזה הפוכה

סינון מים באמצעות אוסמוזה הפוכה הוא תהליך שקיים כבר שנים רבות הן בקנה מידה ענק של מערכות סינון תעשייתיות ולאומיות והן בקנה מידה קטן של מערכות ביתיות. זוהי שיטת סינון מים המתבססת על תהליך ביולוגי-פיזיקאלי שיכול להיות רלבנטי למגוון חומרים ותמיסות, אך הוא מוכר בעיקר מתחום המים.

השיטה של אוסמוזה הפוכה מאפשרת למדינות לספק מי שתייה ומים לחקלאות גם באזורים בהם אין כמעט או אין בכלל מים שפירים באופן טבעי, כולל התפלת מי ים.

תיאור ביולוגי פשוט של התהליך

אוסמוזה הפוכה יכולה גם להיקרא בעברית פעפוע הפוך, זהו תהליך פשוט באופן עקרוני אך כזה שעל מנת ליישמו נדרשת השקעת אנרגיה כי הוא מנוגד במידה מסוימת לסדר הדברים הטבעי בטבע. התהליך של אוסמוזה הפוכה מתאר מצב שבו ישנה תמיסה שבה חומרים שונים – למשל מים ומלח – באמצעות ממברנה בררנית והפעלת לחץ על התמיסה מתאפשר מעבר של ממס טהור מתוך התמיסה אל מעבר לממברנה ואילו בצד השני נשאר לכוד המומס – במקרה הזה המס הם המים והמומס הוא המלח. אותה ממברנה היא בפועל מסנן שלוכד את המלח (או כל מזהם/חלקיק רלבנטי אחר) ונותן רק למים לעבור, התהליך חייב את הלחץ האוסמוטי ההפוך כדי להתרחש.

אוסמוזה הפוכה היא מצב של מעבר ממס (מים) מתמיסה שבה ריכוז מומסים (מלחים למשל) גבוה אל תמיסה שבה ריכוז מומסים נמוך – כאמור, באמצעות הפעלת לחץ מנוגד ללחץ האוסמוטי הרגיל. התהליך נקרא אוסמוזה הפוכה כי אוסמוזה מתארת תהליך של מעבר ממס מתמיסה עם ריכוז מומסים נמוך לתמיסה עם ריכוז מומסים גבוה לצורך השוואת הריכוזים.

תהליך הסינון מבחינה טכנית – איך זה מתבצע

תהליך סינון מים באמצעות אוסמוזה הפוכה נעשה בעזרת ממברנה/מסנן שאינם נקבוביים אלא הם צפופים מאוד, בעובי מיקרוסקופי ממש, המסנן עשוי פולימר דחוס שמאפשר את מעבר המים בלבד ללא המומסים בתמיסה. השיטה משמשת כאמור לצרכים רבים של סינון וטיהור מים, התפלת מי ים, סינון של חלקיקים פיזיים אחרים, טיהור ממולקולות, יונים, כימיקלים מזהמים כגון כלור, חלודה, חומרים אורגניים, חיידקים, פטריות ועוד.

על מנת ליצור תהליך סינון מים בעזרת אוסמוזה הפוכה יש להפעיל כאמור לחץ מלאכותי על המים שאותם רוצים לטהר, זה נעשה במיכלים סגורים וייעודיים כאשר רמות הלחץ נעות החל מ-2-14 בר למים מתוקים ועד 40-70 בר למי ים מלוחים. הלחץ והמסנן הדחוס והמיוחד מספקים בסיום התהליך מים מטוהרים ומסוננים ברמה גבוהה מאוד.

מבחינת טיהור מים תעשייתי ובעיקר התפלת מי ים בעזרת אוסמוזה הפוכה, הלחץ אותו יש לספק הוא גבוה מאוד ולכן התהליך כרוך בהשקעת אנרגיה לא מבוטלת ולעיתים אף גבוהה מאוד – מה שאומר שימוש רב בחשמל ודלקים במערכות התעשייתיות.

מערכות אוסמוזה הפוכה ביתיות

השיטה איננה רלבנטית רק להתפלת מי ים או מפעלי טיהור מים תעשייתיים, היא נפוצה מאוד בשוק מסנני המים הביתיים, בעיקר במערכות המותקנות מתחת לכיור ומערכת בר מים שולחני. במערכות אוסמוזה הפוכה ביתיות התהליך כולל גם סינון פיזי מקדים עם מסנן רשת פשוט, מסנן פחם פעיל המונע מעבר של תרכובות אורגניות וכלור ולעיתים גם נורת UV לטיהור נוסף מחיידקים. מערכת ביתית של אוסמוזה הפוכה לרוב לא מצריכה השקעת אנרגיה רבה ביצירת הלחץ (בעזרת משאבה למשל) אלא היא נעזרת בכוח הגרביטציה בלבד לייצור הלחץ הנדרש – כי לא מדובר על מי ים אלא על מים מטופלים ומתוקים.

עם זאת, רוב המערכות הביתיות לסינון מים באמצעות אוסמוזה הפוכה יוצרות בזבוז מים בתהליך, לעיתים רק 25% מהמים מטוהרים והשאר אינם מנוצלים ומועברים ישירות לביוב. התקנת מערכת מיחזור מים אפורים הממחזרת את המים לצורך השקיה, הדחת אסלות וכדומה עשויה לפתור בזבוז זה.

מערכות תעשייתיות

מעבר להתפלת מי ים במערכות אוסמוזה הפוכה ענקיות ומערכות ביתיות, השיטה מיושמת גם בתעשיית המזון לקבלת מים נקיים במיוחד (ליין ומיצים למשל), עסקים לשטיפת מכוניות נעזרים בשיטה ועוד יישומים תעשייתיים