Il riutilizzo delle acque reflue opportunamente trattate è stato identificato come una delle soluzioni per sopperire alla carenza di risorse idriche. Al riutilizzo sono associati anche ulteriori vantaggi, tra i quali la riduzione dello scarico delle acque reflue depurate nell’ambiente con conseguente riduzione della contaminazione dell’ambiente stesso. Tuttavia, le acque destinate al riutilizzo devono presentare elevata qualità in termini di concentrazioni di contaminanti al di sotto di valori limite. Crescente preoccupazione si ha nei confronti della presenza di metalli pesanti a causa dalla loro potenziale capacità di causare effetti tossici già a basse concentrazioni, rappresentando una minaccia sia alla salute dell’uomo sia alla qualità degli ecosistemi. Tra le tecnologie applicabili per la rimozione dei metalli pesanti, la combinazione di processi elettrochimici e adsorbimento (sistema ibrido EC-AD) e diversi processi a membrana, tra cui le tecniche MEUF e PEUF e l'impiego di membrane nanocomposite adsorbenti, hanno fornito risultati interessanti.

I bioreattori a membrana (MBR) combinano il processo di degradazione biologica a fanghi attivi e il processo fisico di filtrazione con membrane, costituendo un sistema di trattamento avanzato delle acque reflue. Tra i numerosi vantaggi  di questa tecnologia, assume particolare importanza l’elevata efficienza depurativa: gli MBR garantiscono la rimozione sia di contaminanti convenzionali che di contaminanti emergenti. Tuttavia, gli MBR presentano degli svantaggi legati principalmente agli elevati costi di investimento e di gestione degli impianti e al controllo del fouling. L’introduzione dei bioreattori a membrana dinamica auto-formante (SFDMBR), basati sull’utilizzo di un materiale di supporto a pori grossolani a basso costo per la formazione di una membrana dinamica auto-formante, consente di ottenere elevate prestazioni depurative a fronte di ridotti costi di investimento. Gli elettro-bioreattori a membrana (e-MBR) combinano processi elettrochimici nei sistemi MBR, con conseguente incremento dell’efficienza depurativa e riduzione del fouling. Combinando la tecnologia SFDMBR con quella e-MBR si ottiene un sistema ibrido estremamente innovativo: l’elettro-bioreattore a membrana dinamica auto-formante (e-SFDMBR).

La presenza di contaminanti emergenti (ECs) nell’ambiente rappresenta un aspetto critico a causa dei potenziali impatti negativi che questi contaminanti possono causare minacciando la qualità degli ecosistemi e la salute umana. Sebbene siano presenti a bassi livelli di concentrazione nell’ambiente, gli ECs sollevano grande preoccupazione a causa dei potenziali effetti tossicologici sugli organismi viventi, della capacità di favorire il fenomeno dell’antibiotico resistenza e della scarsa biodegradabilità che ne comporta l’accumulo nell’ambiente con conseguente possibilità di arrivare all’uomo tramite la catena alimentare. Gli impianti di trattamento delle acque reflue (WWTP) rappresentano una possibile fonte di diffusione di ECs nell'ambiente poiché i convenzionali processi di trattamento non ne garantiscono una rimozione efficiente. Di conseguenza, l'integrazione di processi di trattamento avanzata nei WWTP risulta essenziale per rimuovere i contaminanti emergenti prima dello scarico o del riutilizzo dell’effluente trattato. Il processo USAMe® e l’integrazione di processi elettrochimici in sistemi di filtrazione (e-MBR, e-SFDMBR) sono esempi di tecnologie innovative per la rimozione di contaminanti emergenti dalle acque reflue.