Riciclo integrale dell’acqua di fognatura e desalinizzazione.

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Mauro Icardi

Per parlare di riciclo integrale dell’acqua occorre partire dalla situazione ormai critica in diverse zone del pianeta per quanto riguarda l’approvvigionamento e la tutela delle risorse idriche. La siccità e il caldo record sono fenomeni ormai diventati usuali per esempio in Australia, dove a siccità ed i fenomeni estremi si stanno prolungando ormai dal 1995. Nel 2013 il primo ministro Julia Gilard ha riconosciuto il legame tra questi fenomeni ed il cambiamento climatico. Lo stato di Victoria nel sud dell’Australia ha deciso di affidarsi al consorzio Aquasure (che comprende la compagnia francese Suez e le australiane Thiess e Macquarie Capital) e far costruire un enorme impianto di desalinizzazione dell’acqua del mare in cui verranno investiti più di tre miliardi di dollari e in grado di fornire a tutto il paese almeno 150 miliardi di litri di acqua potabile all’anno. Il progetto è stato finanziato anche da un gruppo bancario italiano, Intesa San Paolo.

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Il progetto è stato avversato per qualche tempo da un gruppo che si fece chiamare spartiacque, e che contrastava il progetto temendo che lo sfruttamento dell’acqua dell’oceano avrebbe finito per compromettere in maniera irreversibile gli equilibri dell’ecosistema marino della zona.

Lo stesso dilemma e probabilmente la stessa soluzione si sta riproponendo in California, stato americano che è alle prese con una grave crisi idrica che dura ormai da quattro anni. Le ridotte precipitazioni, il ridotto innevamento non riescono più ad alimentare il bacino del fiume Colorado. Il governatore della California Jerry Brown è stato costretto ad emanare un’ordinanza per il razionamento dell’uso dell’acqua il cui consumo dovrà essere ridotto del 25%. Sono previste multe salate e controlli capillari per far si che l’ordinanza venga rispettata. Si sono registrati episodi che sembrano appartenere al copione di un film di fantascienza post apocalittica. Furti d’acqua da cisterne dei vigili del fuoco, deviazioni non autorizzate di cascate, furti di acqua dagli idranti. Tutto questo deve far certamente riflettere. Sono i primi pesanti e dolorosi effetti del riscaldamento globale.

Per ovviare a queste situazioni di solito le scelte si orientano su due soluzioni tecnologiche: riciclo integrale dell’acqua reflua, e impianti di desalinizzazione di acqua di mare.

La sempre crescente richiesta di acqua sta portando a considerare l’utilizzo di molte fonti che solo pochi anni or sono sarebbero state ritenute assolutamente inutilizzabili.

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Gli Stati Uniti non sono nuovi all’adozione di tecnologie di questo tipo. Negli anni tra il 1952 ed il 1957 la cittadina texana di Chanute soffrì di una grave siccità. Il fiume Neosho dalla quale veniva prelevata l’acqua per le necessità della popolazione civile si essiccò completamente nell’estate del 1956. Non essendovi possibilità di collegarsi ad altri acquedotti, non essendovi pozzi di acqua da scavare, ed essendo più complicato di oggi risolvere il problema con l’ausilio di autobotti, non restò ai cittadini e alla municipalità per risolvere il problema che depurare e rimettere in circolazione l’acqua di fogna, o in alternativa andarsene . L’idea che la popolazione civile debba bere i propri rifiuti ovviamente sconta una fortissima repulsione psicologica. Ma possiamo pensare che nel bicchiere di acqua che beviamo alla mattina qualche molecola fosse presente ai tempi del diluvio universale, qualche altra abbia visto passare pescatori sul lago di Tiberiade, e qualche altra si sia arrossata di sangue sulle spiagge della Sicilia al tempo del secondo conflitto mondiale.

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A Chanute esisteva un impianto di depurazione biologica a filtri percolatori. L’effluente venne caricato nel serbatoio normalmente destinato alle acque prelevate dal fiume. Il serbatoio aveva un tempo di ritenzione piuttosto elevato, pari a 17 giorni e questo permetteva l’instaurarsi di un limitato processo autodepurativo. L’impianto di potabilizzazione delle acque del fiume Neosho comprendeva una fase presedimentazione di 26 ore, un trattamento a calce e soda, una filtrazione rapida, ed infine un trattamento di clorazione. Venne alimentato con i reflui di depurazione per cinque mesi e riciclò per tutto quel tempo le acque. Vista la situazione di emergenza venne effettuata una superclorazione, con dosaggio di cloro che arrivò fino al valore di 25 mg/lt. Dopo cinque mesi tornò la pioggia, risolvendo così una situazione che a detta degli stessi tecnici stava diventando ormai insostenibile. Questo episodio racconta di una situazione di assoluta emergenza. Ma la California ha poi costruito impianti di riciclo integrale di effluenti secondari. In pratica all’uscita di un impianto di depurazione convenzionale si realizza una fase di affinamento e di trattamento terziario. L’impianto di South Tahoe sulle rive del lago Tahoe in California per esempio, dove l’effluente di un impianto di depurazione a fanghi attivi veniva sottoposto ad ulteriori trattamenti. Trattato con calce fino a pH 11,5 –12 subiva poi uno strippaggio dell’ammoniaca in torre d’areazione. Nel basamento della torre si eseguiva una prima neutralizzazione dell’acqua con aggiunta di anidride carbonica fino a pH 9,3 e si raccoglievano i fanghi di carbonato di calcio. Seguiva una seconda fase di neutralizzazione sempre con anidride carbonica fino a pH 8,3 – 8,5. L’acqua veniva poi trattata con una soluzione di solfato d’alluminio e polielettrolita, filtrata su filtri di separazione contenenti diversi mezzi filtranti a granulometria decrescente nel senso del flusso. Infine l’acqua veniva pompata in otto colonne disposte in parallelo contenenti carbone attivo minerale granulare. Il carbonato di calcio proveniente come fango dalle operazioni di neutralizzazione veniva essiccato per centrifugazione e calcinato in forno. In questo modo veniva ricavato circa il 70% della calce occorrente per le operazioni di precipitazione e parte dell’anidride carbonica occorrente per le operazioni di neutralizzazione. L’effluente scaricava le acque tramite una condotta di 43 chilometri di lunghezza fino alla Contea di Alpine nella zona della Diamond Valley dove forma un lago artificiale destinato a scopi ricreativi ed irrigui. La qualità dell’acqua di questo impianto però e del tutto simile a quella di un’acqua potabile ricavata dal trattamento di acqua di fiume (come avviene a Firenze e a Torino, o nel caso di un lago a Como).

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La tecnologia oggi per ricavare acqua potabile da acqua di fogna a schemi di questo tipo può aggiungere anche trattamenti di microfiltrazione ed osmosi inversa, e tra le ultime tecnologie l’utilizzo di filtri a membrana. Per la sterilizzazione dell’acqua si utilizzano i raggi uv. E con quest’acqua si alimentano le falde freatiche. La California come l’Australia però sta guardando anche al mare. Nella contea di San Diego nel prossimo novembre verrà inaugurato un impianto di desalinizzazione del valore di un miliardo di dollari con una capacità di produzione di circa 200.000 metri cubi al giorno di acqua potabile.

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Gli impianti di dissalazione che possono essere di tipo evaporativo, oppure utilizzare lo scambio ionico o la permeazione hanno come fattore limitante il costo energetico, in particolare quello dell’energia elettrica.

 Infatti, l’energia richiesta nella desalinizzazione dell’acqua marina può spaziare da circa tre a sei kilowatt ora (kWh) per produrre un metro cubo di acqua potabile, rendendola uno dei processi di trattamento idrico a più alto consumo e, pertanto, uno dei più costosi.

Un promettente sviluppo potrebbe avere il  il progetto del Massachusetts Institute of Technology (Mit), vincitore del premio “Desal 2015” dedicato a nuove idee “verdi” promosso dall’Agenzia per lo Sviluppo Internazionale degli Stati Uniti (USAID). I pannelli solari alimentano un impianto di elettrodialisi.

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L’impianto standard di questo tipo potrebbe sopperire alle esigenze di una comunità di circa 2000- 5000 persone. Questo metodo tecnologico ha vinto, infatti, perché è riuscito ad abbattere molto i costi di dissalazione. Agli scienziati del MIT e della Jain sono andati 140.000 dollari, finanziati dallaSecuring Water for Food initiative della US Agency for International Development. Il denaro permetterà loro di realizzare concretamente il sistema.

Come si vede esistono le tecniche per sopperire alla ormai sempre più problematica scarsità di acqua dolce. Ma non credo che si possa essere troppo soddisfatti. Il problema idrico è legato direttamente al problema del riscaldamento globale, e più in generale all’uso dissennato e irrazionale delle risorse.

Dobbiamo fare qualche riflessione profonda. E riandare con il pensiero a ad un altro studio sempre proveniente dal MIT che ci aveva avvertito della possibilità del verificarsi di queste situazioni di scarsità e di crisi di risorse fondamentali come l’acqua. E riconoscere a distanza di più quarant’anni la validità predittiva e scientifica di quello studio. Quello che in Italia abbiamo conosciuto con il titolo “I limiti dello sviluppo”*

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Nota

* il titolo originale del saggio MIT era “Limits to Growth” ossia i Limiti della Crescita; lo sviluppo che in inglese si dice Developement è una cosa diversa dalla crescita,(growth) ma viene spesso confuso con essa; lo sviluppo umano non coincide con la crescita economica del PIL. In tutti i paesi d’Europa ci sono due termini per esprimere crescita e sviluppo, e in tutti i paesi il titolo del saggio fu tradotto correttamente ECCETTO che in Italia dove si confuse crescita e sviluppo; rifletteteci.

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