Tra i principali precursori del fouling la comunità scientifica individua le Sostanze Polimeriche Extracellulari (EPS), i Prodotti Microbici Solubili (SMP), i biopolimeri e cluster biopolimerici (BPC) e le Particelle Esopolimeriche Trasparenti (TEP). Questi composti sono prodotti ed escreti dai microrganismi; tuttavia ciò che viene analizzato come EPS, SMP, BPC o TEP non è necessariamente di origine microbica, ma può anche essere di natura terrestre o artificiale \cite{Judd_2008}. In realtà, i parametri che influenzano la formazione del fouling sono vari e sono legati alla tipologia delle membrane impiegate, alle caratteristiche della biomassa presente nel refluo da trattare e alle condizioni operative dell’impianto MBR \cite{Le_Clech_2006}.
Bioreattori a membrana dinamica auto-formante
La presenza di consorzi microbici non flocculanti nei processi di trattamento delle acque reflue è stata tradizionalmente considerata un problema \cite{Vergine_2018}. Infatti, la massa filamentosa dei fanghi attivi, il bio-fouling nei bioreattori a membrana (MBR) e l’accumulo di biomassa in reattori non perfettamente miscelati sono considerati tra le principali minacce per le prestazioni ottimali del processo a fanghi attivi \cite{judd2011}. Tuttavia, sono state ideate nuove tecnologie di trattamento delle acque reflue basate sullo sviluppo della biomassa non flocculata \cite{Vergine_2018}, tra cui il bioreattore a membrana dinamica auto-formante (Self-Forming Dynamic Membrane BioReactor, SFDMBR). L’innovazione apportata da questa tecnologia consiste nella sostituzione dei costosi moduli a membrana con una membrana dinamica auto-formante (SFDM). La chiave di tale processo è l’autoformazione di uno strato biologico filtrante (la membrana dinamica, DM) su un supporto di materiale inerte \cite{Salerno_2017} ad opera delle sostanze presenti nella miscela da filtrare, particolarmente colloidi e sostanze organiche a peso molecolare alto \cite{Fan_2002}. La formazione della DM è un processo complesso che coinvolge diversi meccanismi fisico-chimici e microbiologici, come deposito di particelle, blocco dei pori e formazione di uno strato biologico, noto come strato di “cake” \cite{Bae_2005} (Fig. 3). Tale strato presenta porosità inferiore rispetto al supporto utilizzato per la formazione della membrana, risultando più selettivo rispetto a esso e svolgendo un ruolo chiave nei processi di filtrazione \cite{Fan_2002}. I processi di formazione di una membrana dinamica non sono immediati e dipendono dalla dimensione dei pori del materiale di supporto, dalle dimensioni delle particelle del fango attivo, dalle caratteristiche del refluo da trattare e dalle condizioni operative.