venerdì, Maggio 27, 2022

Ridurre i prelievi e raccogliere le acque piovane. I sistemi per gestione sostenibile delle acque

Per fronte al problema idrico è necessario agire su più fronti: ridurre le perdite, ottimizzare i consumi e riutilizzare l’acqua piovana e le acque grigie. Alcune soluzioni raccolte dal progetto “City Water Circles”

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Redazione EconomiaCircolare.com

*di Simona Muratori e Anacleto Rizzo

Per ridurre il prelievo di risorse idriche e le alterazioni dei naturali cicli idrologici sono necessari cambiamenti profondi: occorre formulare un nuovo modello sostenibile di gestione delle risorse idriche che includa l’uso dell’acqua in ambito urbano.

Di seguito sono illustrate brevemente le principali soluzioni, sia di tipo ingegneristico che basate sulla natura (nature based solutions), che il progetto europeo CWC – City Water Circles, ha raccolto e che possono favorire l’uso circolare delle acque.

La riduzione delle perdite

Secondo il report “Le statistiche Istat sull’acqua” per gli anni 2018-2020 pubblicato per la Giornata Mondiale dell’acqua a marzo 2021, la percentuale di perdite idriche totali della rete nazionale di distribuzione dell’acqua potabile è del 42%. Ciò significa che disperdiamo ogni anno circa 3.4 miliardi di metri cubi di acqua.

Per la rete di distribuzione esistono due tipi di perdite: le “perdite reali”, vere e proprie perdite o sfiori dalla rete di distribuzione, e le “perdite apparenti”, prelievi abusivi, errori negli strumenti di misura e nella contabilizzazione. Le perdite apparenti rappresentano comunque non più del 5%, il rimanente 37% è costituito dalle “perdite reali”. Si noti che, secondo l’American Water Work Association (AWWA), la soglia al di sotto della quale il costo degli interventi diviene superiore ai benefici ottenuti è del 10%, quindi ben inferiore al nostro 37%.

È necessario tenere in considerazione anche l’estensione della rete di distribuzione: maggiore è l’estensione, maggiori sono le perdite. Perciò spesso si parla di perdite specifiche, ovvero perdite espresse in volume di perdita per lunghezza della rete nell’unità di tempo (ad esempio m3/km/giorno). In Italia le perdite specifiche variano tra 9 e 100 m3/km/giorno, con una media nazionale di 20 m3/km/giorno, mentre, ad esempio, in Olanda, oscillano tra meno di 1 e 5 m3/Km/giorno.

C’è quindi un margine di miglioramento di almeno il 20% per le perdite reali e circa 15 m3/km/giorno per le perdite specifiche. Per concretizzare tale miglioramento si può agire principalmente in tre modi: dotando le reti di sistemi di controllo; effettuando regolarmente interventi di manutenzione ordinaria e di sostituzione delle parti più vecchie delle reti; migliorando le pratiche gestionali, per esempio passando alla gestione a pressione variabile in modo da regolare la pressione in base alle esigenze dell’utenza.

Questi interventi permetterebbero di risparmiare acqua ed energia, ma comporterebbero un aumento dei costi di gestione e quindi delle tariffe idriche che ne derivano.

La riduzione dei consumi

La riduzione dei consumi idrici in ambiente urbano deve partire a livello di pianificazione e progettazione. È infatti necessario prevedere una normativa adeguata e interventi edilizi ed urbanistici che permettano una gestione sostenibile delle acque in città, che consentano, oltre alla riduzione del consumo di acqua potabile, anche la riduzione dei problemi legati alla gestione delle acque di pioggia, la riduzione dei carichi inquinanti e l’eventuale recupero di nutrienti. Esempi di pratiche che consentono la riduzione del consumo di acqua potabile tramite l’utilizzo di fonti alternative sono la raccolta di acque di pioggia e il riuso di acque grigie trattate.

È importante sottolineare che non servono regole generiche, ma norme per la gestione sostenibile delle acque adeguate allo specifico contesto locale. Dal confronto tra città europee si evidenzia come in Europa i consumi idrici non dipendono dalle condizioni climatiche, ma sono invece frutto delle politiche idriche messe in atto nei diversi paesi.

Del consumo idrico civile in Italia circa il 75% è dovuto agli usi domestici, quindi il contributo alla riduzione dei consumi che si può ottenere in ambito domestico è notevole. Infatti, ristrutturando l’impianto idrico nelle abitazioni in modo da sfruttare fonti alternative di acqua e recuperando le acque non contaminate è possibile consumare meno di un terzo dei consumi attuali. Ma anche solo ricorrendo a soluzioni tecniche più semplici installabili nelle abitazioni si può ottenere una riduzione del consumo di più del 30%.

Nel libro “Nuvole e Sciacquoni” di Giulio Conte è riportata una stima elaborata a partire dai dati disponibili dei consumi idrici per usi domestici, ipotizzando un consumo medio pro-capite di 200 litri al giorno: i consumi maggiori sono dovuti al bagno e all’igiene personale (32%), allo scarico del WC (30%), alla cucina (12%) e al bucato (12%), i consumi rimanenti sono dovuti ad annaffiamento, pulizia di casa e lavapiatti. Di questi consumi in realtà solo una parte necessiterebbe di acqua potabile: bagno e igiene personale, cucina e lavapiatti, ossia meno della metà dei consumi (47%). Per gli altri usi sarebbe sufficiente un’acqua chiarificata.

Gestione sostenibile acque
Ripartizione dei consumi idrici per usi domestici

Esistono numerose soluzioni applicabili in ambito domestico, in grado di ridurre il consumo dell’acqua, che agiscono sulla quantità di flusso o sul tempo di erogazione.

I sistemi di rubinetteria possono essere svariati:

  • Limitatori di flusso che regolano il flusso dell’acqua in funzione delle necessità e della pressione
  • Frangigetto che miscelano aria ed acqua per ottenere la stessa potenza del getto ma consumando meno acqua (fino a 5 litri al minuto)
  • Limitatori di pressione, valvole che riducono la pressione dell’acqua
  • Docce a basso consumo che utilizzano lo stesso principio dei frangigetto con risparmio idrico pari al 50%
  • Interruttori meccanici di flusso che si azionano tramite una leva, permettono d’interrompere il flusso dell’acqua e di riattivare la doccia senza necessità di regolare nuovamente la temperatura, risparmiando acqua (dal 10% al 30%) ed energia
  • Rubinetti con temporizzatore che chiudono il flusso automaticamente, dopo un determinato periodo di tempo (risparmio del 30-40% per le docce e 20-30% per i lavandini)
  • Rubinetti monocomando che permettono di regolare meglio e più velocemente il flusso dell’acqua e la sua temperatura (con un risparmio del 50%)
  • Rubinetti elettronici in cui il flusso s’interrompe automaticamente ogni volta che si ritirano le mani dal lavandino (risparmio di circa 40-50%)
  • Rubinetti termostatici che possiedono un preselettore di temperatura che mantiene l’acqua alla temperatura selezionata e consentono un risparmio di acqua (50%) ed energia

Tra i dispositivi per ridurre i consumi dello scarico del WC abbiamo:

  • Limitazione del riempimento della cisterna. Posizionando un oggetto (es. bottiglia piena d’acqua) all’interno della cisterna che occupi parte del volume
  • Cassette dei WC a doppio pulsante – permettono lo svuotamento parziale (3-6 litri) o totale (9-12 litri) della cassetta
  • Cassette dei WC con interruzione di scarico – con un unico pulsante che consente di interrompere lo scarico quando è premuto una seconda volta o quando si smette di premerlo
  • Sistemi applicabili alle cassette convenzionali – dispositivi che funzionano come contrappesi, permettono di dosare lo scarico a seconda della pressione esercitata sul tasto; tre modalità di scarico: ridotto (circa 3 litri), totale (9-15 litri) o interrompibile secondo la volontà dell’utente

Per quel che riguarda gli elettrodomestici a risparmio idrico ci sono alternative incentrate su una riduzione del consumo di acqua. Una lavatrice comune consuma per un lavaggio normale di 5 o 6 chili di biancheria circa 40-50 litri per ciclo, esistono modelli più efficienti che combinano vapore e acqua e consumano quasi la metà d’acqua (circa 27 litri a ciclo). Allo stesso modo, esistono modelli di lavastoviglie che consumano fino a 6 litri per ciclo, notevolmente meno dei 10-15 litri per ciclo dei modelli convenzionali.

Quindi, semplicemente ponendo attenzione al consumo dell’acqua in casa ed evitando gli sprechi, e installando i riduttori di flusso sui rubinetti di cucina e bagni si ottiene una riduzione dei consumi totali intorno al 10%, mentre applicando riduttori di flusso su tutti i punti di erogazione (inclusi i soffioni delle docce), ricorrendo a WC a doppio pulsante ed elettrodomestici a basso consumo la riduzione dei consumi può raggiungere il 30%.

Leggi anche: Impronta idrica: cosa è, a cosa serve e come calcolarla

La raccolta e il riutilizzo delle acque piovane

La raccolta delle acque piovane è stata una pratica ampiamente diffusa nel sud Italia per diversi secoli fino alla fine del ‘900: l’acqua piovana era raccolta in cisterne ed era poi riutilizzata per diversi usi quali l’irrigazione. Questa pratica è stata poi progressivamente abbandonata con l’arrivo degli acquedotti, ma oggigiorno è evidente come sia invece necessario trovare fonti alternative di acqua per usi che non richiedono acqua potabile, e tornare quindi ad utilizzare sistemi di accumulo diffuso.

Le acque meteoriche sono una fonte rinnovabile e locale, che necessita solamente di trattamenti facili ed economici. In tutto il mondo sono presenti strutture pubbliche o associazioni private che promuovono la diffusione delle tecniche di raccolta delle acque piovane, e anche in Italia ultimamente cominciano a diffondersi politiche che favoriscono la raccolta delle acque di pioggia.

Le acque di pioggia sono impiegate principalmente per usi esterni, come l’irrigazione di aree a verde, prati, giardini e orti; il lavaggio di aree esterne (strade, piazzali, parcheggi, balconi) e automobili; usi tecnologici (ad esempio acque di raffreddamento); alimentazione delle reti antincendio.

Per l’interno agli edifici i principali usi sono l’alimentazione delle cassette di risciacquo dei WC; l’alimentazione di lavatrici; gli usi tecnologici relativi, come ad esempio sistemi di climatizzazione passiva/attiva.

Gestione sostenibile - raccolta della pioggia
Schema di un sistema di raccolta della pioggia

Le acque piovane risultano particolarmente idonee per l’uso in elettrodomestici per le loro caratteristiche chimiche (bassa concentrazione di sali); la presenza di solidi può rappresentare un problema, per cui è necessario progettare adeguatamente i filtri in ingresso alla cisterna di accumulo, eventualmente includendo anche una fase di sedimentazione.

Il sistema di raccolta delle acque meteoriche è costituito da tre elementi principali: la rete, che raccoglie le acque e le filtra; la cisterna, in cui si accumula l’acqua; e il sistema di sollevamento e distribuzione delle acque.

L’aspetto più critico della progettazione del sistema di raccolta delle acque piovane è la stima delle quantità di acqua ottenibile, che dipende dalla superficie di raccolta, dalla distribuzione delle piogge e dalla variazione d’uso. In genere la raccolta si limita a superfici che non rischiano di essere contaminate, come tetti e balconi, ma le acque raccolte da queste superfici sono sufficienti a riempire cisterne anche di grandi dimensioni.

Acque nere e acque grigie: la raccolta differenziata degli scarichi

Delle acque reflue prodotte in ambito domestico, circa il 30% è costituito dalle “acque nere”, le acque provenienti dai WC, mentre il resto è costituito dalle “acque grigie” (circa il 70%, pari a 140 litri/abitante/giorno, considerando un consumo totale di 200 litri/abitante/giorno), alle acque nere solitamente si aggiungono le acque provenienti dai lavabi delle cucine, che contengono una grande quantità di solidi, quindi il rapporto tra le percentuali acque grigie/acque nere diventa del 60/40%.

Gestione sostenibile - acque grigie
Schema tipo di riuso delle acque grigie

In genere le acque grigie e nere sono mescolate e immesse tutte in fogna, in realtà le acque grigie sono una potenziale fonte alternativa di acqua che sarebbe in grado di soddisfare una parte consistente del fabbisogno idrico domestico.

Le acque grigie hanno una composizione chimica che le rende molto più facili da degradare, quindi necessitano di un trattamento molto più semplice rispetto alle acque nere, infatti la pratica del riutilizzo delle acque grigie si sta diffondendo rapidamente, soprattutto nei paesi in cui il costo dell’acqua è maggiore. Esistono in commercio diversi sistemi di depurazione molto compatti e automatizzati, che possono essere posizionati nelle cantine, e ci sono anche sistemi di fitodepurazione, integrabili nel verde urbano, estremamente semplici da utilizzare e che richiedono una minima manutenzione.

Le acque grigie sono raccolte da docce e lavabi, trattate e poi inviate ai punti di riutilizzo, che possono essere cassette dei WC, lavatrici, rubinetti di acqua non potabile da usare per l’irrigazione o per il lavaggio dei pavimenti e degli spazi esterni.

Leggi anche: Trattamento delle acque reflue, i Paesi europei migliorano ma l’Italia resta indietro

Gestione delle piogge urbane: impermeabilizzazione, aree verdi, sistemi di drenaggio sostenibile

Le soluzioni per la gestione sostenibile delle piogge urbane si dividono tra quelle per aumentare le superfici permeabili e ridurre l’afflusso in fogna e quelle per la laminazione e il trattamento delle acque bianche o miste provenienti dagli sfioratori.

Per aumentare la permeabilità delle superfici esistono sistemi che hanno lo scopo di ridurre il ruscellamento superficiale per favorire l’infiltrazione dell’acqua nel terreno, e quindi ricaricare le falde sotterranee, o convogliare le acque altrove per ridurre l’afflusso in fognatura. Tra questi sistemi ci sono le pavimentazioni permeabili, che sono delle pavimentazioni costituite da materiali particolari (asfalto o calcestruzzo poroso, ghiaino resinato, ecc.), pavimentazioni modulari con blocchetti di diversi materiali, con connessioni larghe riempite di ghiaia, o pavimentazioni con griglie in plastica o cemento riempite con erba o ghiaia. Questo tipo di pavimentazioni possono essere utilizzati nei parcheggi, nei vialetti privati, aree ricreative, cortili, etc.

I canali filtranti sono invece delle scoline a bordo strada che raccolgono e immagazzinano l’acqua che arriva dalla strada in un letto di materiale poroso, questi sistemi possono essere progettati per lasciar infiltrare l’acqua nel terreno sottostante o per convogliarla e scaricarla in acque superficiali.

I tetti verdi sono soluzioni che stanno riscuotendo sempre un maggiore interesse grazie ai molteplici benefici che comportano, infatti oltre ad aumentare la superficie permeabile i tetti verdi migliorano il comfort complessivo dell’edificio (isolamento termico e acustico) e il suo aspetto estetico.

Le soluzioni per il trattamento e la laminazione delle acque sono sistemi che sfruttano le tecniche di depurazione naturale (fitodepurazione) per trattare le acque meteoriche ma anche le acque che sfiorano dalle reti miste. Il trattamento delle acque consiste nell’eliminare i solidi sospesi, gli oli e altri inquinanti tramite i processi di sedimentazione e filtrazione, ed eventualmente possono essere integrati anche dissabbiatori o disoleatori. Sono sostanzialmente invasi di materiali artificiali o ricoperti di vegetazione e integrati nelle aree verdi (vasche di laminazione, rain garden) il cui scopo principale è la laminazione, che consentono l’accumulo temporaneo dell’acqua e il suo trattamento: l’acqua accumulata può essere riutilizzata, oppure una parte può essere infiltrata nel terreno, mentre il resto è restituito lentamente alla circolazione superficiale.

Leggi anche: L’acqua nel mondo: con i cambiamenti climatici a rischio anche cibo, salute e sicurezza

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*Le attività descritte nel presente documento sono state finanziate dal programma Interreg Central Europe dell’Unione europea nell’ambito della convenzione di sovvenzione N. CE1578 (CWC). La responsabilità del contenuto di questa pubblicazione è esclusivamente degli autori.

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