4 fattori di impatto ambientale da considerare nel trattamento dell’acqua per il riuso

Per aiutare le aziende di servizi e le autorità preposte a comprendere l’impatto ambientale del processo di trattamento per il riuso dell’acqua, Xylem e l’Istituto Svedese di Ricerca Ambientale IVL hanno condotto una ricerca approfondita su diverse linee di trattamento per il riuso. Ecco quattro cose da sapere per lo sviluppo di un impianto per il riciclo dell’acqua.

In un articolo precedente, Impeller ha approfondito gli ultimi sviluppi della ricerca sui costi complessivi nel ciclo di vita delle varie linee di trattamento per il riuso dell’acqua, tra cui le spese di capitale e le spese operative nell’arco di 20 anni. Questo articolo è incentrato sui risultati di una ricerca su 10 indicatori chiave di prestazioni (KPI) correlati all’impatto ambientale (per l’elenco completo, vedere di seguito).

“Il nostro obiettivo era individuare la soluzione di riuso ottimale e più sostenibile”, afferma Aleksandra Lazic, Ingegnere Senior di Processo di R&D Treatment in Xylem. “È per questo che abbiamo guardato prima al costo complessivo nel ciclo di vita per mezzo dell’apposita valutazione, che corrisponde all’impatto ambientale, poi all’aspetto sociale, cioè alla qualità dell’effluente secondo i regolamenti nelle regioni interessate. In questo modo abbiamo definito la sostenibilità, che rappresenta il punto di incontro tra questi tre pilastri imprescindibili”.

1. L’aumento di qualità dell’effluente non si traduce in un aumento significativo dell’impatto ambientale.

Per questo studio, i ricercatori hanno analizzato 8 linee di trattamento per 3 applicazioni di riuso dell’acqua: uso agricolo, ravvenamento delle falde acquifere e uso industriale. Queste linee spaziavano dall’effluente di bassa qualità per uso agricolo all’effluente di alta qualità senza microinquinanti per il ravvenamento delle falde acquifere.

“La nostra ricerca ha dimostrato che l’aumento di qualità dell’effluente si traduce in un miglioramento di diversi KPI correlati all’impatto ambientale, ma non tutti”, spiega Lazic. “Allo stesso tempo, non abbiamo riscontrato balzi in avanti significativi nei principali KPI come il potenziale di riscaldamento globale, l’acidificazione e l’eutrofizzazione, rispetto al trattamento delle acque reflue di tipo tradizionale. In pratica non si tratta di aumenti estremi, cioè la qualità dell’effluente non comporta un maggiore impatto ambientale”.

2. L’effluente di qualità inferiore comporta il potenziale di riscaldamento globale più elevato.

“Per tutti i KPI, tranne uno, abbiamo riscontrato un lieve aumento dell’impatto ambientale di pari passo all’aumento di qualità dell’effluente, ma in realtà il potenziale di riscaldamento globale diminuisce all’aumentare della qualità dell’effluente”, prosegue Lazic. “In pratica, l’effluente di qualità inferiore, per uso agricolo, presenta il potenziale di riscaldamento globale più elevato. È una scoperta per certi versi imprevista. Il motivo risiede nel fatto che questa linea produce più emissioni di ossido di azoto (N2O), cioè il 2,1% rispetto allo 0,2% delle altre linee”.

I livelli maggiori di N2O sono dovuti al fatto che, producendo un effluente di qualità inferiore per uso agricolo, i nutrienti vengono mantenuti nell’acqua per fungere da fertilizzanti. A tal scopo, la fase di trattamento secondario deve essere interrotta più volte, con conseguente aumento dei livelli di N2O.

“L’ossido di azoto presenta un potenziale di riscaldamento globale superiore di 300 volte rispetto all’anidride carbonica e di conseguenza rappresenta uno dei gas più problematici dal punto di vista dei gas serra”, spiega Lazic. “Sebbene molte persone siano a conoscenza di queste emissioni nel processo di trattamento, spesso impostano il valore per questo gas in modo empirico. Al contrario, noi abbiamo misurato le emissioni di N2O per due anni”.

3. Il consumo energetico determina 7 KPI correlati all’impatto ambientale su 10.

“Abbiamo approfondito da che cosa sono determinati i KPI, cercando di semplificare il più possibile i risultati”, continua Lazic. “Abbiamo scoperto che il consumo energetico determina la maggior parte dei KPI, cioè 7 su 10. Questo significa che, riducendo il consumo energetico delle proprie linee di trattamento, si ridurrà anche l’impatto ambientale. Di conseguenza, il consumo energetico può essere utilizzato anche come surrogato per valutare facilmente l’impatto ambientale della propria linea di trattamento”.

Nel caso delle linee di trattamento per il ravvenamento delle falde acquifere e per uso industriale, le emissioni di N2O sono risultate estremamente basse, quindi è il consumo di energia ad avere il maggiore impatto sul potenziale di riscaldamento globale. Al contrario, nel caso delle linee di trattamento per uso agricolo, il maggiore impatto risiede nelle emissioni di N2O.

“Le nostre analisi del costo nel ciclo di vita hanno evidenziato che è la fase di trattamento secondario a consumare più energia, ed a comportare le maggiori spese sia di capitale che operative”, afferma Lazic. “Grazie alla nostra valutazione del ciclo di vita, abbiamo scoperto che riducendo il consumo energetico della fase di trattamento secondario è possibile ridurre anche l’impatto ambientale. Questa è una chiara indicazione di quale sia la fase da ottimizzare”.

Lazic aggiunge che alcuni Paesi sono già all’avanguardia nel monitoraggio di come le emissioni di gas serra siano correlate al funzionamento di un impianto. Per limitare il consumo di energia e le emissioni, il Regno Unito ha introdotto un’imposta sull’impronta di carbonio per gli impianti di trattamento dell’acqua. Per calcolare questa imposta annuale, gli impianti devono dichiarare quanta energia consumano e quante emissioni producono. Se i valori di un impianto non rientrano nei limiti previsti, deve corrispondere questa imposta.

4. La posizione e le dimensioni dell’impianto possono fare la differenza per quanto riguarda l’impatto ambientale.

La ricerca ha riguardato 8 linee di trattamento per il riuso dell’acqua in 3 impianti in scala reale, da 20.000 PE (persone equivalenti), 100.000 PE e 500.000 PE, e ha concluso che le emissioni di C02 per metro cubo d’acqua trattato diminuiscono all’aumentare delle dimensioni dell’impianto.

“Nel caso di un impianto di maggiori dimensioni, con attrezzature come pompe e soffianti più grandi, l’efficienza aumenta di pari passo”, spiega Lazic. “Questo significa che il consumo energetico per metro cubo d’acqua trattato diminuisce ed è per questo che molti tendono ad optare per un trattamento più centralizzato, cioè per un impianto più grande anziché diversi piccoli impianti”.

Anche la fonte di energia utilizzata nell’impianto è determinante per l’impatto ambientale.

“La nostra ricerca si basava sui costi e sulla rete elettrica della Spagna”, spiega Lazic. “Ricalcolando l’impatto ambientale di un impianto in Svezia, che utilizza più energia proveniente da fonti rinnovabili, il potenziale di riscaldamento globale è diminuito del 60%. Nel caso degli USA aumenta del 50%, in quanto vengono utilizzati più carburanti fossili rispetto alla Spagna. Per questo motivo, il calcolo dell’impatto ambientale è specifico per ogni regione”.

Il ruolo di Xylem nel riuso sostenibile dell’acqua

Alla luce di queste scoperte sull’impatto ambientale derivante dal trattamento dell’acqua, Xylem ha deciso di fare un ulteriore passo in avanti per vedere come potrebbero essere ridotte le emissioni a livello globale.

“Abbiamo deciso di applicare le nostre scoperte a livello globale, per vedere quale sarebbe l’impatto se ottimizzassimo i depuratori utilizzando le tecnologie di Xylem già disponibili sul mercato”, afferma Lazic. Il risultato è il rapporto Powering the Wastewater Renaissance, che dimostra che l’industria del trattamento delle acque reflue può letteralmente dimezzare le emissioni correlate all’elettricità.

“Poiché Xylem può fornire un sistema completo per il trattamento e il riuso delle acque reflue, siamo in grado di ottimizzare l’intera linea di trattamento”, prosegue Lazic. “Non siamo solamente un fornitore di attrezzature, ma di soluzioni. Abbiamo dedicato tantissimo impegno ad individuare non soltanto la soluzione migliore, ma quella più sostenibile”.

I 10 KPI correlati all’impatto ambientale

Potenziale di riscaldamento globale, potenziale di acidificazione, potenziale di eutrofizzazione, creazione di ozono fotochimico, tossicità umana, ecotossicità negli ambienti acquatici, ecotossicità marina, ecotossicità terrestre, impoverimento delle risorse abiotiche (elementi), impoverimento delle risorse abiotiche (fossili).

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