La nanofiltración y la ósmosis inversa (NF/OI) básicamente tienen la misma disposición de equipos y ambas eliminan los contaminantes aplicando presión al agua a través de una membrana semipermeable.
La OI se usa para desalinizar el agua salobre y el agua de mar y elimina compuestos orgánicos e inorgánicos (como el nitrato) y microorganismos. La diferencia principal es que la NF elimina menos sal (NaCl) y otros iones monovalentes que la OI y se usa fundamentalmente para eliminar el color, los contaminantes orgánicos (como los pesticidas) y disminuir la dureza (suavización).
Una posible alternativa es la destilación, como la destilación solar hecha de materiales locales.
La destilación por membrana, un método relacionado, por lo general no está disponible en el mercado.

Usualmente, las unidades de NF/OI son prefabricadas. Algunos sistemas grandes son construidos in-situ. La NF/OI necesita un suministro de agua confiable, ininterrumpido y presurizado, lugares para desechar el concentrado (que se genera continuamente) y residuos de limpieza (que se generan intermitentemente), una fuente de electricidad estable, filtros de cartucho, productos químicos específicos para la antiincrustación y limpieza, y por lo general pre y postratamiento. El consumo de energía es mayor que en las otras tecnologías de tratamiento, a excepción de la destilación. Los sistemas de OI eliminan una gran variedad de contaminantes y las fichas técnicas de los elementos indican un rechazo de sales por sobre el 99 % con un rendimiento a escala completa que usualmente proporciona una eliminación superior al 95 %. La NF usualmente elimina >95 % de elementos orgánicos (como los pesticidas) y reduce la dureza entre un 50 % y un 80 % y NaCl entre un 20 % y un 40 % (el rechazo de NF es más específico del lugar que el de la OI). Por lo general, el agua de OI tiene un pH bajo, inestable y corrosivo. Puede ser necesario emplear la remineralización del agua tratada.

Consideraciones de diseño

Las consideraciones de diseño incluyen el pre y postratamiento, el desecho de residuos, el tipo de membrana y la presencia de suministro eléctrico confiable. Para el agua con turbidez baja (<0,3 NTU), basta con aplicar un pretratamiento mínimo (filtro de cartucho de 5 micrones y adición de antiincrustante). De otro modo, se aconseja emplear pretratamiento adicional, como ultrafiltración T.10 o filtros de medio granular y equipo de apoyo. Se requiere un índice de densidad de sedimentos <5 para garantía (idealmente <4). El cloro dañará la membrana, por lo que esta debe ser removida antes de la filtración de OI. El postratamiento por lo general incluye añadir químicos para desinfectar y prevenir la corrosión en el extremo de aguas abajo de las tuberías y dispositivos, por ejemplo, aumentando el pH (mediante la adición controlada de soda cáustica). La limpieza in situ (CIP, por sus siglas en inglés) periódica puede recuperar la permeabilidad de la membrana, que se va reduciendo con el tiempo debido a la formación de sarro y la suciedad. Es importante eliminar los residuos de forma minuciosa, ya que las soluciones de limpieza del concentrado y gastado contienen altas concentraciones de contaminantes.

Los parámetros de NF/OI incluyen el caudal y la presión del agua de alimentación, el flujo (la velocidad del agua al pasar por el área de la membrana) y la recuperación (la proporción entre la penetración y el flujo de alimentación). La presión de alimentación (y el uso de energía eléctrica relacionado) varía con la calidad del agua de alimentación, la concentración de sal, la temperatura y el tipo de membrana. Aunque es difícil generalizar, la presión de alimentación de agua de mar es de aproximadamente 65 bares, y en aguas con concentraciones de sal más bajas puede ser de hasta 7 a 15 bares. El flujo excesivo resulta en una vida útil corta, una insuficiencia de capacidad y unos costos de operación más altos. Los ensayos experimentales pueden confirmar el flujo estable, que es usualmente de 15–25 l/m²/hora. Los filtros de NF/OI se ocupan de modo flujo transversal y parte de la alimentación es recirculada. En general, casi el 50 % de la alimentación de agua de mar logra penetrar, y con concentraciones de sal más bajas, la recuperación usual es de entre un 70 % a 85 %. Se necesita una evaluación detallada de la calidad del agua para diseñar un sistema de NF/OI adecuadamente. Los fabricantes a menudo proporcionan software para ayudar a hacer los cálculos.

Materiales

Los elementos de la membrana y los recipientes se fabrican con plásticos especiales. Las tuberías de baja presión (de hasta 3,5 bares aproximadamente) pueden ser de un material distinto al metal (como fibra de vidrio/plásticos o acero inoxidable).
No se deben utilizar materiales que pueden ser afectados por la corrosión (como acero al carbono, galvanizado, hierro dúctil, cobre, etc.). Es posible que algunos materiales deban ser importados.

Aplicabilidad

La NF/OI debe ser utilizada en las etapas de respuesta de emergencia y posiblemente de estabilización y recuperación posteriores. Puede emplearse como un tratamiento de un solo paso debido a su excelente calidad de filtración. Hay disponibles sistemas automatizados a baja escala montados sobre plataformas que pueden ser instalados en pocas horas y a veces pueden implementarse en ubicaciones remotas. En situaciones donde solo haya agua salobre o salina disponible o el agua subterránea esté contaminada con agua salada (por ejemplo, debido a un tsunami), los sistemas de OI podrían ser la única opción para desalinizar el agua rápidamente. Debido a la gran complejidad, la demanda de energía y los costos particulares asociados con la operación a largo plazo, se debería considerar emplear otras tecnologías primero, especialmente cuando los contaminantes son principalmente microorganismos patógenos.

Operación y mantenimiento

Los costos operacionales principales incluyen electricidad, productos químicos, filtros de cartucho o membrana, costos de operadores y personas a cargo, y reemplazos a largo plazo de los elementos de la OI. Es fundamental que el personal a cargo de operar la NF/OI esté capacitado y reciba apoyo a largo plazo. Dado que los procedimientos de O&M requieren experiencia con el respectivo sistema de diseño, la automatización de procesos, la supervisión electrónica y en línea, el personal calificado debería realizar mantenimiento a la NF/OI para asegurar su viabilidad a largo plazo. Por consiguiente, el distribuidor o fabricante local debería proporcionar servicio posventa y apoyo en el sitio. A menudo se utilizan agentes antiincrustantes y otros químicos para minimizar la formación de sarro y suciedad en la membrana. La vida útil de la membrana puede ser de hasta cinco años antes de que deba ser cambiada.

Salud y seguridad

La eliminación de virus, bacterias, Giardia y Cryptosporidium varía entre una reducción logarítmica de 2 (99 %) y una reducción logarítmica de 4 (99,99 %) y más. El funcionamiento de la OI requiere el uso de químicos potencialmente peligrosos, como ácidos y bases. Es necesario contar con transporte, almacenamiento y capacitación adecuados para garantizar la seguridad pública y la de los operadores. Los peligros más comunes son el trabajo en altura, la exposición al ruido y a químicos, el contacto con máquinas rotativas, la electricidad, los fluidos a alta presión y el fuego. Los residuos (limpiadores concentrados y gastados) deben desecharse de forma segura y amigable con el medioambiente, ya que contienen contaminantes concentrados.

Costos

En general, la NF/OI es una tecnología de alto costo. Las plantas móviles de OI con una capacidad de 1.000–2.000 l/h cuestan desde USD 10.000 a USD 100.000 dependiendo del fabricante y la configuración. Los costos de transporte podrían ser elevados según la ubicación. Los costos operacionales también son altos debido a los requisitos de energía, químicos especiales, reemplazo de filtros de cartucho y operadores calificados.

Consideraciones medioambientales y sociales

Dada la complejidad del equipo y las operaciones, se necesitan operadores especializados y bien capacitados, quienes pueden no estar presentes en el lugar. El agua es insípida, lo que puede generar el rechazo de los usuarios. La NF/OI produce salmuera (solución salina concentrada) como residuo, lo que es dañino para los entornos acuáticos. Ambos sistemas consumen gran cantidad de energía. Cuando se usan combustibles fósiles como fuente de energía, se genera una gran huella de CO₂.