L'acqua nei flussi di rifiuti: riutilizzo delle acque reflue, dell'acqua piovana e del digestato

L'acqua contenuta nelle acque reflue, nelle acque meteoriche e nei rifiuti industriali può essere recuperata e riutilizzata, e tecnologie come l'ultrafiltrazione o l'osmosi inversa permettono di ottenere, dalle acque reflue depurate, acqua di qualità simile a quella potabile; ciò richiede tuttavia energia, regolamentazione e accettazione sociale. L'argomento si collega sempre più spesso alla gestione dei rifiuti, poiché le stesse installazioni (impianti di depurazione, impianti di biogas) rappresentano contemporaneamente una fonte di energia, fertilizzanti e acqua.

Fonti di acqua nei flussi di rifiuti

Acque reflue comunali

Questa è la fonte più evidente. Dopo la depurazione, l'acqua può essere utilizzata per l'irrigazione di aree verdi, il lavaggio delle strade e il raffreddamento nell'industria, e, dopo un trattamento avanzato, anche per scopi potabili. Esempi di riutilizzo diretto o indiretto per il consumo umano includono Singapore (NEWater) e Windhoek in Namibia, dove le acque reflue vengono trattate fino a raggiungere la qualità di acqua potabile da molti decenni. Israele è considerato leader nel riciclo dell'acqua, riutilizzando oltre l'80% delle acque reflue comunali depurate, principalmente in agricoltura (il valore dipende dall'anno e dal metodo di calcolo).

Rifiuti industriali

L'industria alimentare (birrifici, caseifici, stabilimenti di lavorazione della carne) utilizza molta acqua per il lavaggio e il raffreddamento. I circuiti chiusi dell'acqua permettono di ridurre il prelievo di acqua fresca, e le acque reflue ad alto contenuto di materia organica possono contemporaneamente alimentare un impianto di biogas.

Acque meteoriche

L'acqua piovana che scorre su superfici impermeabili finisce solitamente nella rete fognaria. Serbatoi di ritenzione, giardini pluviali e pavimentazioni permeabili permettono di trattenerla localmente. Il programma nazionale di finanziamento "Moja Woda" (NFOŚiGW) sostiene i sistemi domestici di ritenzione; i dettagli dei bandi e le condizioni vanno verificati nei comunicati aggiornati del programma.

Perché è importante

Secondo i rapporti delle Nazioni Unite, il numero di persone che vivono in aree con carenza idrica periodica è destinato ad aumentare, e l'agricoltura è responsabile di circa il 70% del prelievo globale di acqua dolce (dati FAO). Il recupero dell'acqua può ridurre la pressione sulle risorse, ma non sostituisce il risparmio idrico.

Tecnologie di recupero

Gli impianti di depurazione convenzionali prevedono tre stadi: meccanico (griglie, dissabbiatori, sedimentatori), biologico (fanghi attivi, letti percolatori) e chimico (precipitazione del fosforo, disinfezione). Il quarto stadio comprende tecnologie a membrana: ultrafiltrazione, nanofiltrazione e osmosi inversa, che rimuovono particelle fini e patogeni (ultrafiltrazione) e composti disciolti (nanofiltrazione e osmosi inversa). Gli svantaggi sono i costi energetici e la necessità di gestire il concentrato di sali e inquinanti. Analogamente, la dissalazione dell'acqua marina mediante osmosi inversa consuma diverse kWh per metro cubo, e l'energia può provenire dal biogas o da altre fonti rinnovabili.

Digestato e acqua

Il digestato liquido proveniente dagli impianti di biogas è composto per oltre il 90% da acqua, ma contiene anche nutrienti (azoto, fosforo, potassio), quindi il suo principale impiego è come fertilizzante, non per il recupero dell'acqua. La separazione meccanica produce una frazione solida e una liquida; l'acqua proveniente da ulteriori trattamenti (ad esempio, stripping dell'ammoniaca, membrane) può essere reimmessa nel processo o utilizzata per l'irrigazione. Le tecnologie sono descritte nel post Separazione del digestato, mentre la rimozione dell'ammoniaca dal digestato è trattata in Stripping dell'ammoniaca dal digestato. Il contenuto di acqua nei substrati e il suo impatto sul processo sono invece descritti nel post sulla sostanza secca (TS e VS negli studi BMP).

Vantaggi e barriere

• Ambiente: la depurazione a livello avanzato limita l'eutrofizzazione di fiumi e laghi; un minore prelievo di acqua mantiene i flussi biologici.
• Economia: i circuiti chiusi riducono le bollette per l'acqua e le acque reflue, mentre la ritenzione limita i costi delle reti fognarie pluviali e i danni da alluvioni.
• Barriere: costi di investimento ed energetici, mancanza di quadri normativi in alcuni Paesi, limitata accettazione sociale per il riutilizzo dell'acqua potabile.

Il recupero dell'acqua è quindi un elemento dell'economia circolare, complementare al recupero di energia e materie prime dai rifiuti.

Conclusione per gli impianti di biogas

Gli impianti di biogas sono uno dei luoghi in cui acqua e rifiuti si incontrano più direttamente: i substrati liquidi forniscono acqua al processo, mentre il digestato la scarica. Nella progettazione di un impianto, è quindi opportuno bilanciare l'acqua: quanta ne viene introdotta con il substrato, quanta evapora, quanta lascia l'impianto con il digestato e come può essere gestita. Un bilancio di questo tipo aiuta a evitare costi eccessivi per lo stoccaggio del digestato e a pianificare la separazione.

È inoltre importante ricordare che, nelle condizioni polacche, il riutilizzo delle acque reflue depurate in agricoltura e nell'industria richiede la conformità alle normative nazionali e dell'UE sulla qualità dell'acqua per tali scopi, da verificare prima della progettazione.