Riciclare l’acqua per combattere il cambiamento climatico.

28 Novembre 2019

Ad ogni grado di aumento della temperatura globale circa il 7% della popolazione mondiale si trova esposta a una diminuzione di oltre il 20% delle risorse idriche. Questo è il dato chiave che si legge nel policy brief “Climate Change and Water”, pubblicato recentemente da UN Water, una struttura di coordinamento fra agenzie delle Nazioni Unite. Il brief offre indicazioni strategiche sulla gestione del patrimonio idrico mondiale alla luce del cambiamento climatico, analizzando questo allarmante trend e presentandone possibili soluzioni. Le tecnologie per il riciclo dell’acqua hanno in questo quadro un ruolo importante e possono contemporaneamente risolvere un duplice problema: non solo offrire acqua nuovamente utilizzabile, ma produrre anche energia non basata su combustibili fossili, altamente inquinanti, contribuendo quindi in maniera determinante alla riduzione del riscaldamento terrestre.

Nei prossimi anni l’aumento della popolazione e la crescita economica causeranno un aumento contemporaneo della domanda di energia e di acqua. Secondo i dati riportati nel documento delle Nazioni Unite la domanda globale di energia crescerà infatti del 27% fra il 2017 e il 2040 e quella di acqua del 55% nello stesso periodo (principalmente per la produzione manifatturiera, la produzione di energia elettrica e l’uso domestico). In molte aree del pianeta, inoltre, i cambiamenti climatici stanno causando una crescita delle modalità di approvvigionamento di acqua ad alto consumo di energia, quali la dissalazione o il trasporto idrico su lunghe distanze.

Le tecnologie di riciclo delle acque sono un concreto esempio di economia circolare: risparmiano le fonti idriche e permettono di catturare i biogas derivanti dal processo di purificazione, convertendoli in energia pulita. Il brief delle Nazioni Unite cita come best practice in quest’ambito l’impianto di Strass, che serve 31 comunità nelle valli Achental e Zillertal ad est di Innsbruck, in Austria. Esso fornisce il trattamento delle acque reflue a una popolazione che varia da circa 60.000 abitanti in estate a oltre 250.000 durante la stagione turistica invernale ed è in possesso dei requisiti di trattamento per la rimozione di azoto e materie organiche. Grazie allo sfruttamento dei biogas risultanti dal processo l’impianto produce più energia di quanta ne consuma: un surplus netto di energia elettrica pari all'8% della domanda totale dell'impianto viene immesso annualmente nella rete pubblica.

Anche l’Agenzia Europea dell’Ambiente ha recentemente dedicato un briefing al tema del riciclo dell’acqua alla luce dei cambiamenti climatici. Il documento, pubblicato lo scorso ottobre e intitolato "Urban waste water treatment for 21st century challenges" offre le principali indicazioni per incrementare efficacia ed efficienza nel processo di riciclo. In Olanda, per esempio, l'impianto di trattamento delle acque reflue urbane di Amersfoort è stato convertito in un hub regionale di trattamento dei fanghi. Grazie all’utilizzo di tecnologie innovative per recuperare fosforo e azoto, produce fertilizzanti e biogas, con cui genera l’energia necessaria per alimentare l’impianto e oltre 600 abitazioni.

Il riciclo delle acque reflue sta diventando un settore sempre più interessante per startupper e ricercatori, che studiano nuove tecnologie per produrre energia pulita a basso costo e per riciclare i materiali di scarto. Un team dell’Andlinger Center for Energy and the Environment dell’Università di Princeton ha sfruttato la luce solare per isolare l'idrogeno dalle acque reflue industriali. In un articolo online (“Researchers use sunlight to pull hydrogen from wastewater”) pubblicato nell’aprile di quest’anno nel sito web del centro, i ricercatori hanno riferito che il loro processo consente di raddoppiare, in modo scalabile, il tasso di efficienza per scindere l’idrogeno dall’acqua. L'idrogeno è un componente fondamentale nella produzione di migliaia di prodotti comuni, dalla plastica ai fertilizzanti, ma la produzione di idrogeno puro è costosa e ad alta intensità energetica. Secondo l’International Energy Outlook (2016) dell’US Energy Information Administration la produzione di prodotti chimici in paesi altamente industrializzati richiede una quantità maggiore energia rispetto alla produzione di ferro, acciaio, metalli e alimenti. Il rapporto stima che la produzione di prodotti chimici di base continuerà a essere il principale utilizzatore industriale di energia nei prossimi due decenni. La nuova tecnologia presentata dai ricercatori di Princeton si basa su una camera appositamente progettata, in cui un'interfaccia al silicio nero cosiddetto "Swiss-cheese" (cioè bucherellato, per aumentarne l’efficienza), permette di dividere l'acqua e isolare l'idrogeno gassoso. Il processo è coadiuvato da batteri che generano corrente elettrica quando consumano le sostanze organiche presenti nelle acque reflue; la corrente, a sua volta, aiuta il processo di scissione dell'acqua. «È una situazione win-win per l'industria chimica e altre industrie», ha dichiarato Lu Lu, primo autore del paper e ricercatore associato presso l’Andlinger Center. «Esse possono ottenere risparmi sia sul trattamento delle acque reflue sia sul loro consumo di energia grazie al processo di creazione dell'idrogeno».