I bioreattori a membrana, meglio noti con l’acronimo MBR (Membrane Bio-Reactor), costruiscono un efficiente sistema di trattamento delle acque reflue, nel quale vengono combinati i processi biologici di degradazione della sostanza organica ed un processo fisico di filtrazione attraverso membrane. Le membrane sono mezzi porosi capaci di separare selettivamente le sostanze in forma sospesa o disciolta contenute in un refluo. Numerosi sono i campi d'applicazione di tale tecnologia, in quanto fornisce una qualità eccellente degli effluenti in termini di rimozione di BOD, COD e bonifica delle acque contaminate ed offrono una bassa produzione di fanghi, ingombri planimetrici ridotti e facilità di adattamento ad impianti esistenti. Per separare la biomassa sospesa nella miscela areata sono utilizzate, di norma, membrane a fibre cave, tubolari, a lastre piane e più raramente a spirali, attuando processi di microfiltrazione, ultrafiltrazione, nanofiltrazione e osmosi inversa \cite{belgiorno2013}.
La prima applicazione è stata documentata nel 1969 \cite{talcott1969}; tuttavia, nonostante i suoi numerosi vantaggi, l’utilizzo iniziale in ampia scala è ostacolato dalla propensione della membrana al fouling e ai relativi costi di gestione. Le cause di formazione del fouling, definito come la diminuzione di permeabilità dovuta alla deposizione indesiderata di una soluzione o una particella sulla superficie o nei pori della membrana.
Il fouling nei bioreattori a membrana
Una diminuzione del flusso di permeato o un aumento della pressione di transmembrana (TMP) durante il processo di filtrazione a membrana è generalmente inteso con il termine “fouling” (Fig. 2). Il fouling si verifica come una conseguenza delle interazioni tra la membrana e il refluo all’interno del reattore biologico, ed è uno dei principali limiti del processo MBR. Le principali cause di incrostazioni della membrana si possono sintetizzare come un assorbimento di materia macromolecolare e colloidale, una crescita di biofilm sulla superficie della membrana o precipitazione di materia.