Dallo scarico al rubinetto di casa, come vengono riutilizzare le acque reflue

Il consumo di acqua potabile nelle grandi città è in costante ascesa, ed è spesso correlato alla ricchezza degli abitanti e allo sviluppo dell'economia locale. In un mondo che già vede 4 miliardi di persone abitare in aree urbane, con una proiezione di 7 miliardi entro il 2050, la necessità di trovare nuove fonti d'acqua per i centri urbani è ulteriormente inasprita da sempre più frequenti episodi di siccità dovuti anche al cambiamento climatico. Non dobbiamo stupirci, quindi, se c'è un sempre crescente interesse nel riutilizzo delle acque di scarico (tecnicamente dette reflue) delle nostre città, acque che oggi sono ancora viste soprattutto come uno scarto indesiderato. L'idea di consumare acqua "di fogna" fa sicuramente inorridire, ma non c'è d'aver paura: molti progetti prevedono utilizzi diversi dal consumo umano per quest'acqua "riciclata", come ad esempio l'irrigazione agricola, l'uso nell'industria, la pulizia delle strade, lo spegnimento degli incendi e così via. In ogni caso, le moderne tecnologie sono già in grado di rendere pulita, sicura e gradevole per il consumo umano anche l'acqua usata dei nostri WC: gli astronauti della Stazione Spaziale Internazionale ne sanno qualcosa.

Le acque di scarico: costo o risorsa?

In Italia, circa il 60% dell'acqua di scarico, industriale o domestica, è sottoposta a trattamenti di depurazione, con punte maggiori nel Nord Italia: gli alti costi di trattamento spesso scoraggiano la costruzione di impianti di depurazione in piccoli centri urbani, soprattutto se costieri.

Scaricare nell'ambiente grandi quantità di acque reflue non trattate, spesso ricche di elementi come azoto e fosforo, può però portare a squilibri negli ecosistemi e conseguenze come l'eutrofizzazione di fiumi, laghi o tratti di mare. Anche per questo motivo, l'Unione Europea ha sanzionato nel 2018 il nostro paese.

I volumi di acqua trattata nei paesi più sviluppati sono giganteschi: negli Stati Uniti, ad esempio, 128 miliardi di litri (34 miliardi di galloni) sono processati ogni giorno dagli impianti. Il costo del trattamento e lo spreco di energia hanno quindi un forte impatto sulla gestione della risorsa idrica, ma possono essere attenuati con strategie di riutilizzo degli scarti, ad esempio sfruttando i fanghi di depurazione per la produzione di biogas e calore da combustione.

Il riciclo delle "acque grigie" e l'uso non potabile: come riutilizzare le acque reflue

Un ottimo esempio di uso delle acque reflue è quello proposto dalla start-up americana Epic Cleantec. Questa società ha già completato tre progetti in edifici di San Francisco, con impianti di piccole dimensioni, in grado di trattare in loco le "acque grigie" raccolte da scarichi di docce o lavatrici (distinte in questi impianti da quelli dei wc, per cui si usa invece il termine "acque nere"). L'obbiettivo è recuperare non solamente l'acqua, ma anche parte dell'energia utilizzata per scaldarla.

Gli impianti, in seguito ad una prima filtrazione, sono infatti dotati di opportuni scambiatori di calore, collegati con il sistema centralizzato di riscaldamento o con torri evaporative per il raffrescamento, che riescono a riprendere parte dell'energia spesa diminuendo così i consumi degli impianti di climatizzazione.

L'acqua è poi depurata e opportunamente disinfettata tramite irraggiamento UV e aggiunta di prodotti a base di cloro, per poi essere riutilizzata per usi non sanitari come ad esempio per lo scarico dei wc.
Questo riutilizzo è in linea con la maggior parte delle regolamentazioni nazionali: la possibilità di riutilizzare direttamente l'acqua depurata per usi non sanitari (irrigazione, lavaggio strade etc) è già prevista anche in Italia, dove la questione è stata normata con il Decreto del 12 giugno 2003, n. 185.

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Epic Cleantec si è però spinta oltre, con una trovata pubblicitaria a dimostrazione delle capacità dei loro sistemi: la creazione di una birra prodotta con l'acqua depurata di uno dei loro impianti.

Il riciclo totale sulla ISS e l'esempio di Singapore

Il fatto che tra i fondatori di Epic Cleantec vi sia Igor Tartakovsky, un ingegnere con esperienza nel settore aerospaziale, non è un caso.

I limiti di peso e spazio delle missioni spaziali hanno da sempre posto un limite alle scorte di acqua accumulabili, problema estremizzato nelle stazioni spaziali in orbita perenne, come la ISS (International Space Station). In contesti così estremi, tutte le acque di scarico sono riutilizzate: parliamo quindi del riciclo delle "acque nere", ossia quelle contententi anche deiezioni umane.

I sistemi di filtraggio della ISS sono modulari ed hanno subito ampliamenti nel corso degli anni, portando ad una capacità di riutilizzo del 98% dell'acqua caricata a bordo.

Tra i vari moduli dedicati, quello dedicato al trattamento delle urine (UPA) recupera l'acqua grazie ad una distillazione sottovuoto (quindi, con temperature richieste molto più basse) ed è affiancato da un ulteriore modulo di riciclo in grado di estrarre l'umidità residua dagli scarti concentrati (detti "brine" in inglese). Una ulteriore frazione di acqua è recuperata, per condensazione, dall'umidità espulsa con il respiro o con la sudorazione dagli astronauti, con un principio simile ad un comune deumidificatore per interni.

Anche qui, sulla Terra, ci sono luoghi dove il riciclo totale dell'acqua è già realtà: è il caso di Singapore, "città stato" particolarmente povera di risorse idriche che è costretta a importare dalla confinante Malesia, con cui i rapporti politici sono spesso difficoltosi.

L'acqua di scarico, filtrata dal complesso impianto "Changi Water Reclamation", può coprire fino al 40% della richiesta di acqua della città. Si tratta soprattutto di acqua ultrapura richiesta dalle grandi industrie dei microchip locali, ma quest'acqua, detta NEWater, può essere utilizzata anche nell'acquedotto cittadino nei periodi di siccità, in aggiunta a quella importata o prodotta con desalinizzatori.

Un approccio alternativo è quello del riuso indiretto, usato da decenni nell'impianto di trattamento di Orange County in California: qui l'acqua trattata dagli impianti è ulteriormente filtrata e disinfettata per poi essere iniettata nelle falde acquifere locali, da dove potrà essere ri-estratta e ri-potabilizzata. Solo dal 2023 lo Stato della California ha liberalizzato anche l'uso diretto di acque trattate.

Le altre risorse e i problemi del riciclo

Il trattamento delle acque porta anche alla formazione di scarti solidi, ossia fanghi derivanti dai trattamenti biologici. Colonie di batteri sono infatti utilizzate per abbattere la materia organica (che si tratti di deiezioni o detersivi e saponi) in presenza di ossigeno, o in assenza totale (condizioni anaerobiche) nel caso delle fosse settiche. In entrambi i casi il fango che andrà a depositarsi sarà ricco di elementi come azoto e fosforo, oltre che della suddetta materia organica.

Per questo motivo, i fanghi possono essere riutilizzati come fertilizzante in agricoltura, e in alcuni casi trattati in processi pirolitici (ad alte temperature) per produrre carbone attivo, una sostanza a sua volta utilizzabile per la filtrazione dell'aria o dell'acqua grazie alla sua alta area superficiale.

Purtroppo, il riutilizzo dei fanghi è spesso frenato dalla presenza di altri contaminanti: diversi studi hanno evidenziato, a seconda dell'origine degli scarichi trattati, la presenza di microplastiche derivate dalle fibre tessili sintetiche, o dei composti detti PFAS (polimeri organici contenenti fluoro, particolarmente resistenti alla degradazione) in grado di accumularsi nelle acque sotterranee e ridurre drasticamente la resa dei terreni inquinati.