Osmosi e acqua osmotica in acquario: cosa sono e come usarle correttamente

Quando si parla di gestione dell’acqua in acquario, termini come “osmosi” e “acqua osmotica” compaiono spesso e possono generare confusione.
Capire che cosa sia realmente l’osmosi, e perché questo concetto è alla base di alcune tecnologie utilizzate in acquariofilia, aiuta a usare gli strumenti giusti con maggiore consapevolezza.
Prima di arrivare all’applicazione pratica — l’acqua osmotica — è quindi utile fare un passo indietro e comprendere il fenomeno naturale da cui tutto prende origine.

L’osmosi è un processo fisico che avviene spontaneamente, cioè non richiede apporti di energia. Ciò nonostante è un fenomeno di rara efficacia. Pensate ad un tiglio alto 15 m. L’acqua viene spontaneamente portata, diciamo “tirata”, dal terreno alle foglie, sale per 15 m, senza richiedere energia dall’esterno.

Perché questo? Semplicemente perché l’acqua (il solvente) si sposta verso l’area dove gli zuccheri e i sali disciolti (i soluti) sono più concentrati per diluirli e riportare tutto in equilibrio, cioè riportare tutto alla stessa pressione osmotica (isotonicità).

Naturalmente il solvente che sale nella pianta non è solo acqua. Quella che sale è la linfa, acqua ricca di sali minerali che arriveranno con questo semplice metodo di “trasporto passivo” alle cellule per essere utilizzati nella costruzione della sostanza organica.

Ma perché è la linfa a salire e non i sali concentrati nelle cellule a scendere per essere diluiti? Semplicemente perché le cellule sono circondate da una parete che non li lascia passare: una membrana semipermeabile che lascia passare il solvente ma non i soluti (approfondite il concetto di membrana cellulare, detta plasmalemma. Lettura complessa ma sorprendente).

Le membrane semipermeabili

Queste membrane sono fondamentali in tutti i processi biologici, in tutti gli esseri viventi, vegetali e animali, per mantenere un equilibrio stabile all’interno di sé stessi e delle loro cellule (omeostasi) rispetto alle variazioni delle condizioni esterne.

Il fenomeno è in verità molto complesso, ma, fondamentalmente, si basa sulla presenza di una pressione osmotica e di membrane semipermeabili (dette selettivamente permeabili). La loro capacità selettiva è straordinaria, arrivando a scegliere molecole, atomi e ioni non solo in base alle dimensioni ma anche in base alla loro affinità chimica, come la solubilità in acqua o nei lipidi, sino a interferire con carica elettrica e conducibilità.

Membrane create in natura centinaia di milioni di anni fa, che l’uomo ha poi copiato per utilizzarle in processi chimici, farmacologici, industriali, in medicina e anche nella vita di tutti i giorni (pensate ai filtri per l’acqua potabile o al latte microfiltrato).

Come abbiamo detto, questo processo non richiede apporti di energia. Ma è possibile, utilizzando energia, creare un flusso inverso, cioè contro gradiente.

L’osmosi inversa

L’osmosi inversa richiede energia perché altera il processo osmotico, passivo, che abbiamo descritto. Impone all’acqua (solvente) di dirigersi verso l’area dove la concentrazione di sali (soluto) è inferiore.

Facciamo un semplice esempio. Immaginate un sacchetto fatto di membrana semipermeabile, riempitelo di calcare e immergetelo in acqua. Il sacchetto si gonfierà: l’acqua attraverserà passivamente la membrana per diluire il sale (CaCO₃). A questo punto, applicate una forza esterna premendo la parete del sacchetto. L’acqua uscirà e, alla fine, nel sacchetto avrete concentrato il calcare e, all’esterno, acqua più pulita.

Avete imposto una forza sufficiente a superare la pressione osmotica naturale e invertito il flusso.

Questa semplificazione è utile per capire un fenomeno che, nella pratica, è molto più complesso: si arriva a microfiltrazioni e nanofiltrazioni con livelli di selettività estremi. Assorbire nutrienti ed eliminare prodotti di scarto è un principio fondamentale anche per le nostre cellule, che lavorano costantemente sotto pressione grazie alla “pompa” del cuore.

Dalla teoria alla pratica: perché parliamo di osmosi in aquario

In acquariofilia, quando si parla di “acqua osmotica”, non si intende il processo biologico che avviene nelle cellule dei pesci o delle piante, ma il risultato di una tecnologia che sfrutta gli stessi principi fisici dell’osmosi.
L’osmosi inversa permette infatti di produrre un’acqua molto povera di sali e impurità, partendo dall’acqua di rete. È uno strumento, non una soluzione universale, che va compreso prima di essere utilizzato.

In acquario l’utilizzo di acqua osmotica è principalmente finalizzato alla riduzione di impurità e all’evitare un’eccessiva concentrazione di sostanze indesiderate. Influisce sui valori chimico-fisici dell’acqua (come pH e durezza), sulla presenza di metalli pesanti e di particelle in sospensione e limita, riducendo i nutrienti, la proliferazione delle alghe.

Ma non bisogna esagerare. L’acqua osmotica può essere troppo povera di sali, che dovranno essere reintegrati in modo corretto. In acquario, l’acqua di osmosi è quindi un’acqua di rabbocco, da utilizzare con criterio.

Non dimentichiamo mai che l’acquario è un ecosistema che spesso è in grado di tamponare spontaneamente molte variazioni. Il vero compito dell’acquariofilo è imparare a leggerlo, interpretarlo e intervenire solo quando serve.