Altri percorsi per le acque reflue

Nel frattempo, le sfide si moltiplicano: i cambiamenti climatici, il rapido invecchiamento delle infrastrutture, l'aumento della popolazione, la crescente urbanizzazione e, non da ultimo, le crescenti richieste agli impianti di trattamento delle acque reflue di rimuovere nuovi microinquinanti - tutto questo mette sotto pressione l'industria delle acque reflue.

Maurer e Udert chiedono un ripensamento. Sostengono un cambiamento di paradigma nella gestione delle acque urbane: abbandonare i pochi impianti centralizzati per passare a un trattamento decentralizzato delle acque reflue basato su un'infrastruttura idrica modulare, al fine di gestire le acque urbane in modo più efficiente ed efficace.

Riciclaggio alla fonte

Maurer spiega: "Vediamo come alternativa complementare piccoli impianti di trattamento delle acque reflue decentralizzati e altamente efficienti, che trattano le acque reflue in modo più flessibile e in loco" I processi che potrebbero essere utilizzati per questi piccoli impianti sono stati sviluppati per anni all'Eawag da Udert e Maurer. I ricercatori sono guidati da tre principi che mirano a realizzare un sistema igienico-sanitario orientato alle risorse e riciclabile:

Separare i materiali alla fonte (No-Mix): Se gli escrementi e l'acqua non vengono mescolati, è molto più facile trattarli e riutilizzarli.
Recuperare le risorse:I nutrienti come l'azoto e il fosforo possono essere estratti dall'urina e dalle feci. Le acque reflue di cucine, bagni o lavatrici, note come acque grigie, sono solo leggermente contaminate e vengono trattate e riutilizzate più volte. Viene recuperata energia termica. Se le sostanze nutritive vengono utilizzate come fertilizzanti nei campi, i cicli nutritivi vengono chiusi, il che alleggerisce l'ambiente e riduce la dipendenza dalle importazioni di fertilizzanti minerali.
Decentramentomira a sostituire il costoso trasporto dell'acqua in reti di condotte organizzate centralmente e ha come condizione che le acque reflue e i rifiuti siano trattati il più vicino possibile alla fonte.

Nel seminterrato del NEST, l'edificio di ricerca e innovazione dell'Empa e dell'Eawag, i ricercatori stanno sviluppando e testando le nuove tecnologie per le acque reflue. Alcuni dei processi utilizzati si basano su progetti di ricerca avviati oltre 15 anni fa per sviluppare soluzioni igienico-sanitarie off-grid per i Paesi del Sud del mondo. Tra gli esempi più noti vi sono i progetti Vuna e Blue Diversion Autarky, che hanno sviluppato soluzioni per lo smaltimento sicuro ed economico delle acque reflue senza la necessità di un sistema fognario alluvionale o di un impianto di trattamento centralizzato delle acque reflue.

Vuna è l'acronimo di "Valorisation of Urine Nutrients in Africa". In questo metodo, che l'ETH di Zurigo ha contribuito a sviluppare, l'urina viene raccolta separatamente e trasformata in fertilizzante in un impianto di trattamento remoto. Il secondo progetto ha dato vita alla "Blue Diversion Autarky Toilet": la casa tutto in uno tratta l'urina, le feci e l'acqua di scarico direttamente nella toilette in moduli separati, con l'acqua di scarico che viene riutilizzata.

Reattore di biogas e pastorizzatore

Elizabeth Tilley sa bene quanto sia grande la necessità di concetti fondamentalmente nuovi per i sistemi igienico-sanitari decentralizzati senza allacciamenti idrici in molte regioni del mondo. Da giovane scienziata, ha lavorato all'Eawag e ha conseguito il dottorato nel progetto di riciclaggio dei nutrienti Vuna in Sudafrica, guidato da Udert. Oggi è professoressa di Ingegneria della salute globale all'ETH di Zurigo e, insieme al suo gruppo, sta sviluppando approcci accessibili e socialmente accettabili che proteggono la salute umana e l'ambiente.

Circa 2,3 miliardi di persone utilizzano tecnologie sanitarie come le latrine a fossa come prima barriera contro gli agenti patogeni. Tuttavia, le latrine devono essere svuotate regolarmente e qui inizia il problema: se i fanghi non vengono trattati o vengono rilasciati nell'ambiente, possono diffondersi malattie infettive come il colera.

? quindi urgente trovare soluzioni decentrate che siano accessibili, robuste e facili da usare. Un "reattore di biogas" - essenzialmente un grande pallone di gomma che può trattare i fanghi fecali senza ossigeno fino a un certo punto - è molto promettente. Tuttavia, le acque reflue non possono ancora essere smaltite in modo sicuro. Questo processo anaerobico, infatti, produce come sottoprodotto un gas ricco di metano, adatto per cucinare, proprio come il propano o il gas naturale.

Insieme alla società di ingegneria keniota Opero e a un fornitore messicano di reattori per biogas, Tilley e il suo team hanno deciso di utilizzare il biogas dei fanghi di depurazione come combustibile per un impianto in grado di riscaldare le acque reflue a tal punto da far morire tutti gli agenti patogeni. Il progetto è stato sostenuto finanziariamente da ETH for Development (ETH4D).

Julia J?ggi, studentessa di master presso il Dipartimento di ingegneria meccanica e dei processi, ha trascorso tre mesi a Kisumu, sulle rive del lago Vittoria, per sviluppare e testare un tale "pastorizzatore" per circa 500 persone. "L'ingegneria in laboratorio è una cosa, ma questo incarico ha messo alla prova la nostra flessibilità e creatività; ogni giorno dovevamo risolvere i problemi in modo spontaneo e sfruttare al meglio le risorse disponibili", dice J?ggi. Tilley è fiducioso che il suo sistema igienico-sanitario sarà presto disponibile e potrà aiutare a prevenire le malattie infettive.

L'esperienza torna a fluire

Non c'è dubbio che l'acqua sarà la principale sfida globale del futuro. Anche in Svizzera dovremo utilizzare le risorse idriche in modo più intelligente ed economico. "I concetti che abbiamo sviluppato 15 anni fa per i Paesi più poveri stanno diventando sempre più interessanti anche per la Svizzera. Stiamo traendo vantaggio da queste conoscenze", afferma Udert.

Maurer e Udert ipotizzano che presto saranno disponibili impianti modulari per il trattamento delle acque reflue negli insediamenti e piccoli reattori per le acque reflue nelle case. Il progetto di ricerca Comix, co-diretto da Maurer, ha recentemente analizzato il potenziale della gestione modulare delle risorse idriche in Svizzera. Secondo lo studio, la percentuale di impianti di trattamento delle acque reflue decentralizzati potrebbe passare dall'attuale 2,5% al 50% nel lungo periodo.

Inoltre, la Svizzera avrebbe l'opportunità di rendere la sua infrastruttura idrica pronta per il clima in una fase precoce e di posizionarsi come mercato di sviluppo e di prova per la gestione modulare delle risorse idriche di domani. In effetti, con le istituzioni dell'ETH, le haute école spécialisée e l'industria, il Paese dispone da anni di un'enorme esperienza in tutti gli aspetti della gestione delle risorse idriche. "Ma questa competenza è stata finora poco utilizzata", afferma Maurer.

? necessario uno sforzo concertato da parte della ricerca, dell'industria e del settore pubblico per dimostrare la fattibilità in progetti pilota e creare un mercato iniziale. "I processi, le competenze e le risorse finanziarie sarebbero certamente disponibili", conferma Udert.