Bioreattori a membrana dinamica autoformante (SFDMBR)

Per trarre vantaggio dalla formazione del fouling, l’utilizzo di membrane dinamiche autoformanti (SFDM), piuttosto che membrane prontamente disponibili, ha trovato numerosi impieghi in ambito scientifico, in particolar modo per i bassi costi legati ai materiali di supporto a maglia larga che vengono impiegati. La caratteristica principale di tale sistema è la formazione di uno strato biologico autoformante supportato da materiale generalmente inerte, come nylon, poliestere, tessuto o tessuti non tessuti, avente dimensione dei pori nell’ordine di decine di micron. In altre applicazioni si sono adottati materiali di supporto organici ed inorganici come reti in acciaio inossidabile, tubi in ceramica e membrane per filtrazioni più spinte, ma l’elevato costo ne ha limitato considerevolmente l’uso.  Lo strato biologico, noto anche come cake layer, protegge lo strato inferiore, denominato gel layer, dalla diretta collisione con grandi particelle (Fig. 6). In condizioni stazionarie il cake layer si stabilisce attraverso un equilibrio dinamico tra l’aumento di spessore e l’effetto della pulizia della membrana e della miscelazione nell’unità biologica.  Il cake layer è composto prevalentemente da fanghi visibili e grossolani. Il diametro dei fiocchi va a diminuire dall’interno verso l’esterno dello strato per effetto delle ingenti forze di taglio, generate durante il moto di filtrazione.  Invece, il gel layer è composto prevalentemente da sostanze come EPS, SMP e TEP, ed è molto più sottile, ma ha il ruolo principale di rendere la membrana più selettiva. Il suo spessore è generalmente circa il 10% dell’intero layer, ma, nonostante ciò, contribuisce in modo sostanziale alla resistenza della membrana alla filtrazione \cite{Hwang_2003}. La combinazione di questi effetti si traduce nella possibilità di ottenere alti livelli di rimozione con una manutenzione del sistema limitata, costi energetici e d’investimento minori rispetto ai convenzionali MBR, miglior controllo del fouling e flusso del permeato più elevato \cite{Rezvani_2014}.