Un futuro sostenibile parte dall’acqua.
Quattro tecnologie
per salvare il Pianeta

13 Giugno 2019

“L’acqua rappresenta ormai il grande integratore”. Con questa frase Charles Vörösmarty, professore alla City University di New York ed esperto mondiale di acqua, spiega come oggi le risorse idriche sono al centro di tutte le grandi questioni del nostro tempo: sostenibilità, crisi economiche, povertà, infrastrutture, ruolo dello stato. Già oggi il Medio Oriente, il bacino del Nilo, il plateau tibetano sono aree di conflitto causate anche dalla necessità di approvvigionarsi di acqua. Come fare quindi per garantire accesso a tutti all’acqua? Quali sono le tecnologie emergenti che possono aiutare noi e il pianeta per un futuro sostenibile?

Bioreattori a membrana: riciclare l’acqua:

La sostenibilità inizia con il riciclo, anche per l’acqua. Le innovazioni legate alle membrane, per migliorarne resa, durata e funzionalità, sono quelle che si stanno rivelando più promettenti per evitare la dispersione dell’acqua dopo l’utilizzo. Molte utilities e aziende inquinanti che fanno largo uso di acqua stanno iniziando ad adottare i nuovi bioreattori a membrana, tecnologia che abbina un sistema biologico a fanghi attivi a un sistema di ultrafiltrazione in grado di sostituire la fase convenzionale di sedimentazione a gravità, permettendo il riuso delle acque reflue. In Svezia Stockholm Vatten, utility della capitale svedese, sta costruendo il più grande impianto di purificazione dell’acqua al mondo basato su bioreattori a membrana. Il nuovo sito utilizzerà 1008 membrane e permetterà di trattare fino a 864.000 metri cubi di acque reflue al giorno. Le nuove tecnologie stanno anche trasformando in un’opportunità quello che fino a poco tempo fa era un problema: lo smaltimento dei fanghi residui delle operazioni di trattamento e purificazione. Nuove tecniche di micro-estrazione consentono infatti di separare minerali e metalli dai fanghi per renderli di nuovo disponibili o di utilizzare le biomasse come fonti di energia. L’utopia di un’economia a somma zero sta diventando realtà.

Smart metering: controllare i consumi:

Lo smart metering, già introdotto per i consumi energetici, può cambiare in maniera radicale le modalità di consumo dell’acqua. Nelle nuove abitazioni interconnesse la fornitura d’acqua diventa parte di un piano di uso intelligente di questo bene, mediante la scelta programmata delle ore di consumo (ad esempio per la lavatrice e per la lavastoviglie) e della quantità necessaria (ad esempio per la doccia o per innaffiare il guardino), consentendo ai fornitori di ripensare l’intero approccio di relazione con il cliente, con strategie di pricing flessibile, simili a quelle delle telecomunicazioni. ABI Research prevede che nel 2022 saranno installati 1,2 miliardi di smart meter legati al consumo dell’acqua, superando la quantità di quelli relativi al gas e all’elettricità. La California è uno degli stati più attivi nell’introduzione di questa tecnologia e, secondo un report del California State Water Resources Control Board, grazie a essa nel 2017 è stato risparmiato circa l’11% dell’acqua rispetto al 2013.

Agricoltura di precisione: ridurre gli sprechi:

Oggi il 70% dell’acqua è usato in agricoltura. Diventa quindi cruciale produrre più cibo con meno acqua, perché nei prossimi anni la crescita della popolazione mondiale comporterà un inevitabile aumento della domanda di cibo, che non potrà però essere accompagnata da un parallelo ed esponenziale consumo di acqua a fini agricoli. L’agricoltura si sta quindi attrezzando per ripensare il proprio paradigma produttivo. In questo ambito riveste notevole importanza la cosiddetta “agricoltura di precisione”, che utilizza masse di dati (molti di questi resi oggi disponibili da satelliti e droni), al fine di incrementare la produttività del suolo, riducendo nel contempo gli impatti sull’ecosistema. Uno degli elementi più importanti del “precision farming” è rappresentato dall’irrigazione: grazie alle nuove tecnologie è possibile risparmiare acqua con metodi di irrigazione predittivi basati sulle condizioni di temperatura, umidità e caratteristiche del suolo. In California un progetto di agricoltura di precisione che ha coinvolto IBM e il produttore di vino Gallo, ha consentito, secondo il Financial Times, risparmi di acqua del 16%. grazie a un sistema di irrigazione su misura, che combina, per ogni blocco produttivo di vitigni, sistemi di monitoraggio del suolo, immagini satellitari e previsioni del tempo.

Idroinformatica: anticipare i cambiamenti:

Anche il futuro dell’acqua sarà sempre più data-driven. Ma quali sono gli ambiti in cui le risorse idriche saranno costantemente monitorate? Sono quattro le aree principali:

  • i flussi, le concentrazioni chimiche e i risultati di laboratorio,
  • le informazioni sull’utilizzo (civile, industriale o in agricoltura),
  • i dati sulla infrastruttura di rete,
  • le informazioni sullo scenario.

Se nelle prime tre aree grandi cambiamenti sono attesi grazie all’introduzione di sensori sempre più precisi, intelligenti e connessi in rete, è l’ultima area quella in cui si giocherà la vera sfida per conoscere il futuro dell’acqua. Basati su fonti diverse e spesso non omogenee, i big data sullo scenario stanno diventando cruciali per comprendere quali sono i fattori di rischio nell’approvvigionamento e nell’uso dell’acqua su vasta scala: l’andamento climatico stagionale, l’espansione delle aree di urbanizzazione, i flussi turistici e migratori, l’erosione del suolo, sono tutti elementi che introdotti in modelli previsionali gestiti dall’Intelligenza Artificiale consentono di prevedere la domanda futura di un bene così prezioso. La sfida è cruciale a tal punto che sta nascendo un nuovo settore di studio: l’idroinformatica, una branca multidisciplinare dell’informatica che si propone di integrare i processi naturali e sociali di uso dell’acqua per comprenderne i trend di sviluppo e preservare il nostro ecosistema planetario. Su questi temi, a Singapore, grazie alle competenze sviluppate in Università e centri di ricerca, è nata una società, H2I- Hydroinformatics Institute, specializzata nel risolvere problemi di gestione dell’acqua mediante big data e machine learning. La società ha, tra gli altri, sviluppato per il Governo dell’Oman un progetto di monitoraggio delle condizioni climatiche che consente di anticipare possibili livelli di pericolo per infrastrutture e persone causati da eccessive precipitazioni, elemento critico in un paese soggetto ad alluvioni monsoniche.