Piattaforma per acqua, gas e calore
Il cambiamento climatico, le risorse idriche che scarseggiano e la popolazione urbana che cresce a ritmo accelerato richiedono un cambio di mentalità in materia di gestione dell’acqua urbana. Le grandi città in tutto il mondo, come San Francisco, Città del Capo, Bangalore o Barcellona, devono far fronte a crisi idriche ricorrenti. «Dobbiamo trovare nuove soluzioni per aumentare la capacità di resistenza delle città ai crescenti problemi di siccità », afferma Christian Binz, capogruppo del dipartimento di scienze sociali e ambientali dell’Istituto per la Ricerca sulle Acque Eawag. «Una soluzione è quella di riciclare l’acqua a livello locale. In questo modo, nei periodi di siccità , si può disporre di un’ulteriore e affidabile fonte idrica, ad esempio nelle metropoli in India, Africa e sempre più anche in America del Nord. Ma anche riciclare le risorse contenute nelle acque reflue, come energia e nutrienti, sta acquisendo sempre più importanza.»
Da oltre 20 anni la Eawag sviluppa, attraverso svariati programmi di ricerca, soluzioni sostenibili per gestire l’acqua e le risorse in essa contenute in cicli su piccola scala. In team interdisciplinari, l’Istituto per la Ricerca sulle Acque sta inoltre studiando come mettere in pratica le nuove tecnologie. A tal fine, i ricercatori e le ricercatrici hanno studiato le grandi città a livello mondiale che negli ultimi anni hanno adottato con successo soluzioni circolari per la gestione dell’acqua urbana, tra cui San Francisco, Bangalore, Amburgo, Parigi, Ginevra e Helsingborg.
«Abbiamo notato che nel mondo sono già in funzione tanti sistemi davvero straordinari per il trattamento circolare dell’acqua e delle acque reflue», asserisce Christian Binz. «Tuttavia, le parti interessate non interagiscono quasi per niente.» È per questo motivo che nell’estate 2023 la Eawag, in collaborazione con l’università di Berkeley (California) e la società di consulenza BlueTech Research, ha invitato esperte ed esperti leader di città , ditte e organizzazioni internazionali per l’acqua nonché investitori come la Banca mondiale a un workshop a Dübendorf.
La Eawag ha raggruppato i risultati in un libro bianco: «Mainstreaming Decentralized Urban Water Management Solutions for Sustainable Cities». Elemento centrale del rapporto, oltre alla descrizione delle città apripista, sono i tre piani d’azione, che indicano tre differenti vie per l’implementazione diffusa di soluzioni idriche circolari: (1) il riutilizzo delle acque grigie a livello di edifici, (2) il recupero delle risorse a livello di quartiere e (3) il riciclo decentralizzato dei nutrienti. «Con il workshop e il libro bianco vogliamo creare una rete internazionale che permetta di diffondere in tutto il mondo le idee e il sapere riguardo alle soluzioni idriche circolari», spiega Christian Binz, il principale organizzatore del workshop. «Le città apripista dovranno ispirare gli urbanisti a seguire nuovi percorsi nello sviluppo delle infrastrutture locali. L’obiettivo è che le città che hanno intenzione di pianificare, costruire e gestire sistemi idrici innovativi non debbano cominciare da zero.»
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Piano d’azione 1: riutilizzare le acque grigie a livello di edifici
Una possibilità di gestire le risorse idriche in un’ottica circolare consiste nel dotare singoli edifici di piccoli impianti di depurazione propri, trattare l’acqua direttamente in loco e riutilizzarla a livello locale. Passi importanti di questo piano d’azione sono la standardizzazione delle tecnologie già esistenti, la riduzione dei loro costi di produzione, gestione e manutenzione, la distribuzione su larga scala sul mercato e farne capire i vantaggi ai proprietari di immobili. Due metropoli che hanno intrapreso questo percorso sono San Francisco e Bangalore.
Impianto di purificazione delle acque nere nella nuova area portuale Mission Rock a San Francisco (Foto: San Francisco Public Utilities Commission)
Impianto decentralizzato per il riutilizzo dell’acqua in un ospedale di Bangalore (Foto: Johan Miörner)
L’«Onsite Water Reuse System Program» di San Francisco è stato avviato nel 2012 per rendere la città più resiliente ai ricorrenti periodi di siccità . Il regolamento comunale è stato ripetutamente inasprito, l’ultima volta nel 2021 con l’entrata in vigore dell’obbligatorietà del riutilizzo dell’acqua in loco negli immobili commerciali, multifamiliari e a uso misto con una superficie superiore ai 9200 m2. Per accrescere la fiducia nei sistemi di riciclo on site, la città offre un supporto tecnico alle parti interessate sia a livello locale che nell’ambito di una partnership della National Blue Ribbon Commission con 15 altri stati federali.
Le acque grigie trattate vengono riutilizzate per lo scarico dei servizi igienici, per lavare i panni o per l’irrigazione. Attualmente sono in funzione 43 impianti e altri 66 sono in fase di approvazione. La città ha dimostrato che i sistemi locali di riciclo dell’acqua possono essere gestiti in maniera professionale, ben regolati e fatti funzionare in modo sicuro. «Si stima che soltanto nel 2023 San Francisco risparmierà 170 milioni di litri di acqua potabile, il che equivale al consumo d’acqua annuo di circa 3000 abitanti, e nel 2040 il risparmio idrico annuale corrisponderà al consumo di circa 30 000 abitanti», afferma Paula Kehoe, direttrice dell’unità di gestione delle risorse idriche di San Francisco. Kehoe aggiunge: «Programmi ben attuati per il riutilizzo dell’acqua a livello locale ci aiutano a gestire le nostre scarse risorse idriche in maniera sostenibile, specialmente negli anni di siccità .»
A Bangalore la situazione idrica è ancora più drammatica: già oggigiorno vi è una grande carenza d’acqua e il susseguirsi di periodi di siccità peggiora ulteriormente la situazione; nel contempo, circa 500 000 persone all’anno si trasferiscono in città . Attualmente, in interi complessi edilizi manca l’acqua. È comunque impossibile in tempi ragionevoli pianificare, e tanto meno costruire, sistemi di tubazioni e canalizzazioni ulteriormente ramificate per l’approvvigionamento di acqua potabile o per lo smaltimento delle acque reflue. «Dobbiamo trattare le acque reflue direttamente in loco e riutilizzarle in piccoli cicli idrici. E non solo come acque grigie, ma in futuro possibilmente anche come acqua potabile», sostiene Shreya Nath, capoprogetto presso NGO WELL Labs di Bangalore. «Qui, nei periodi di siccità questa sta diventando sempre più l’unica possibilità per garantire l’approvvigionamento idrico alla popolazione».
Per questo a Bangalore tutti i nuovi edifici residenziali a partire da una determinata dimensione devono avere installati sistemi per il trattamento e il riutilizzo delle acque reflue. Attualmente sono in funzione oltre 3000 sistemi che riciclano circa il 20 percento delle acque reflue urbane. In città è sorto anche un mercato per le acque reflue trattate con sistemi decentralizzati. Aziende innovative offrono soluzioni che permettono ai caseggiati di vendere le loro acque reflue trattate a clienti come lavanderie, cantieri o industrie del vicinato.
Piano d’azione 2: gestire le risorse in cicli a livello di quartiere
Un secondo approccio innovativo per la gestione urbana delle acque è la creazione di un’economia circolare a livello dei quartieri cittadini. L’elemento principale di questa soluzione è la separazione dei flussi di rifiuti, come acqua piovana, urina, acque grigie e acque nere, direttamente alla fonte e il relativo trattamento mirato nel quartiere. In questo modo, oltre alle acque grigie si possono produrre anche elettricità , fertilizzanti e calore. La diffusione di questo approccio, a differenza di quello precedente, non dipende tanto dai proprietari di immobili quanto dalle imprese fornitrici municipali, dai cambiamenti in seno alla politica urbana, nonché dallo sviluppo di nuove strategie da parte dei promotori immobiliari. Per Amburgo e Helsingborg la visione delle emissioni nette pari a zero è stata la motivazione centrale per intraprendere questo percorso.
 
A sinistra: Impianto di fermentazione di HAMBURG WATER Cycle, nel quale le feci trasportate in condotti del vuoto vengono utilizzate per la produzione di biogas. (Foto: Krafft Angerer / HAMBURG WASSER)
A destra: Trattamento separato di vari flussi di rifiuti nell’impianto RecoLab di Helsingborg (Foto: Sara Perfekt / NSVA)
L’insediamento di Jenfelder Au ad Amburgo, un quartiere con 640 appartamenti e 1500 abitanti, è la più grande zona residenziale in Europa che dal 2017 gestisce le proprie acque reflue secondo questo principio. Il quartiere H+ a Helsingborg con 900 persone in 340 appartamenti e uno spazio per uffici di 32 000 m2, è sorto nel 2020 e anch’esso ricicla acqua, nutrienti ed energia dalle acque reflue. Helsingborg inoltre raccoglie resti di cibo per la produzione di biogas, che viene usato come carburante per il trasporto pubblico. «Se si vogliono costruire città sostenibili, bisogna riconsiderare sistematicamente interi quartieri e i relativi flussi di sostanze», spiega Hamse Kjerstadius, capoprogetto presso NSVA, l’azienda municipalizzata delle acque reflue. «Se aspiriamo a chiudere in modo integrativo i cicli di nutrienti, energia, calore e acqua, occorre superare in maniera creativa l’approccio a compartimenti stagni dei reparti addetti all’approvvigionamento e alla pianificazione urbanistica.»
Piano d’azione 3: riciclare i nutrienti a livello urbano con l’agricoltura regionale
Il terzo piano d’azione fa un ulteriore passo avanti e si concentra sui nutrienti contenuti nelle acque reflue. Questo approccio travalica i confini urbani, integrando l’agricoltura nelle città e attorno ad esse. L’obiettivo è quello di recuperare l’80 percento dei principali nutrienti – azoto, fosforo e potassio – dai flussi delle acque reflue urbane e utilizzare queste sostanze, ad esempio, come fertilizzanti o humus biologico. Da un lato, ciò presuppone che i flussi delle acque reflue vengano separati dai nuclei familiari già alla fonte, ad esempio mediante l’impiego di WC NoMix, dall’altro che vengano coinvolti gli utilizzatori finali nelle città e nell’agricoltura locale.
 
A sinistra: Toilette compostante presso la Coopérative Équilibre di Ginevra (Foto: Coopérative Équilibre)
A destra: Prototipo di un orinatoio a secco a Parigi. (Foto: Ville de Paris / Paris & Métropole Aménagement.)
Questo percorso, poiché richiede ingenti sforzi di coordinamento, è ancora in una fase iniziale di sviluppo, ma ha grandi potenzialità future. Due città che hanno già intrapreso questa strada sono Ginevra e Parigi. A Ginevra la Coopérative Équilibre sta dimostrando da oltre un decennio che è attuabile una gestione dei nutrienti su piccola scala. In tre complessi residenziali la società cooperativa ha installato toilette compostanti che attualmente vengono gestite da cooperative edilizie. L’urina e le feci dei complessi residenziali con 400 fino oltre 1300 persone vengono trasformate in fertilizzanti, compost e acqua d’irrigazione e utilizzate nei giardini circostanti.
Diversamente dal progetto bottom-up di Ginevra, a Parigi l’amministrazione comunale sta attuando un innovativo progetto di sviluppo urbano nel quartiere di Saint-Vincent-de-Paul, dove dal 2018 sta sorgendo un’area ecologica con circa 600 appartamenti, negozi e servizi vari con sistemi di infrastruttura circolare. Con toilette a separazione, l’urina verrà raccolta a parte e trasformata da impianti locali in fertilizzante, che a sua volta verrà impiegato dal Dipartimento comunale dei servizi ambientali nelle aree verdi della città . La conclusione dei lavori di costruzione è prevista a breve e verranno coinvolte in definitiva oltre 4000 persone nel sistema locale di separazione dell’urina.
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