L’osmose inverse (abréviation: RO, de l’anglais Reverse Osmosis ), appelée aussi hyper-filtration (abréviation: IF), est le processus par lequel les molécules du solvant passent de la solution la plus concentrée à la solution la moins concentrée obtenue en appliquant à la solution la plus concentrée une pression supérieure à la pression osmotique. En fait, l’osmose inverse est réalisée grâce à une membrane qui retient le soluté d’une part, empêchant son passage et permettant d’extraire le solvant pur de l’autre. Ce phénomène n’est pas spontané et il nécessite la réalisation d’un travail mécanique identique à celui nécessaire pour annuler l’effet de la pression osmotique.

Ce procédé représente la technique de filtration d’eau la plus fine dans la mesure où il ne consiste pas simplement en un obstacle physique, déterminé par la taille des pores, au passage des molécules, mais en exploitant la différente affinité chimiques des espèces avec la membrane, permettant le passage des molécules hydrophiles (water-like), c’est-à-dire chimiquement similaires à l’eau, par exemple des alcools à chaîne courte. Du point de vue des installations, la méthode exploite le principe de la filtration tangentielle, ainsi que d’autres techniques de séparation utilisant des membranes telles que la microfiltration, l’ultrafiltration et la nanofiltration. L’osmose inverse est utilisée dans le traitement de l’eau, à la fois pour le dessalement et pour éliminer les traces de phosphates, de calcium et de métaux lourds, de pesticides, de matières radioactives et de presque toutes les molécules polluantes.

Au cours des dernières années, on construit des systèmes à « zéro rejet liquide » dans lesquels la section d’osmose inverse augmente la concentration des espèces chimiques présentes dans les eaux usées jusqu’à des valeurs proches ou supérieures à leur solubilité (solutions sursaturées).

Dans le processus d’osmose inverse, on utilise des membranes composites de films minces (TFC ou TFM, Thin Film Composite Membrane). Ces membranes sont semi-perméables et elles sont fabriquées principalement pour être utilisées dans l’épuration de l’eau ou dans les systèmes de dessalement. Ils sont utilisés même dans des applications chimiques telles que les batteries et les piles à combustible.

Un matériau TFC est essentiellement un tamis moléculaire construit sous la forme d’un film de deux ou plusieurs matériaux stratifiés.

Les membranes utilisées dans l’osmose sont généralement en polyamide, une substance choisie principalement pour sa perméabilité à l’eau et son imperméabilité aux diverses impuretés dissoutes, y compris les ions salins et d’autres petites molécules qui ne peuvent pas être filtrées. Un autre exemple de membrane semi-perméable est celle utilisée en dialyse.