La tecnologia di desalinizzazione dell'acqua di mare basata su membrana- è rappresentata dall'osmosi inversa. Il suo principio prevede l'utilizzo dell'alta pressione per spingere l'acqua di mare attraverso una membrana semi-permeabile, separando le molecole d'acqua dagli ioni di sale. A causa dell'elevata pressione osmotica dell'acqua di mare, il sistema richiede una pompa ad alta-pressione per fornire una pressione sufficiente (tipicamente 5–8 MPa), insieme a materiali di membrana ad alto tasso di-desalificazione-(come le membrane composite in poliammide). I vantaggi di questa tecnologia sono il consumo energetico relativamente basso e la forte modularità del sistema, che la rendono la tecnologia tradizionale più utilizzata a livello globale.
Le tecnologie di desalinizzazione termica dell'acqua di mare includono principalmente l'evaporazione flash multi-stadio (MSF) e la distillazione multi-effetto (MED). Queste tecnologie riscaldano l'acqua di mare per vaporizzarla, quindi condensarla in acqua dolce, ottenendo la separazione della salamoia. MSF migliora l'efficienza attraverso l'evaporazione flash a pressione ridotta-multistadio, mentre MED utilizza evaporatori multistadio-per riutilizzare l'energia termica. Le tecnologie termiche sono adatte per l'integrazione con il calore di scarto delle centrali elettriche o con il calore di scarto industriale, ma hanno un consumo energetico elevato e richiedono apparecchiature-su larga scala.
Altre tecnologie emergenti includono l’elettrodialisi, l’osmosi diretta e i processi ibridi. L'elettrodialisi utilizza un campo elettrico per guidare gli ioni attraverso le membrane a scambio ionico-per la separazione, rendendola adatta al trattamento dell'acqua a bassa-salinità. L'osmosi diretta utilizza la differenza di pressione osmotica per guidare la migrazione dell'acqua. I processi ibridi combinano metodi a membrana con metodi termici o tecnologie di pretrattamento per migliorare l’efficienza e la stabilità complessive.
A livello di ingegneria dei sistemi, la tecnologia di desalinizzazione dell’acqua di mare comprende anche tecnologie cruciali di pretrattamento e recupero energetico. Ad esempio, metodi di pretrattamento come la filtrazione a sabbia e l'ultrafiltrazione riducono i carichi di incrostazione e prolungano la durata della membrana; i dispositivi di recupero energetico (ERD) recuperano l'energia di pressione della salamoia concentrata, riducendo significativamente il consumo energetico operativo. Nel complesso, la tecnologia di desalinizzazione dell'acqua di mare è un sistema completo di trattamento dell'acqua incentrato sull'osmosi inversa e integrato dall'ottimizzazione sinergica di molteplici processi.