I sistemi idrici degli edifici a basso flusso progettati per conservare l'acqua pongono potenziali rischi per la salute perché possono causare un aumento degli organismi che causano malattie e delle sostanze chimiche dannose.

Un nuovo progetto finanziato dall'EPA guidato dalla Purdue University si sforza di aiutare a risolvere il problema.

"La crescente presenza di bassi flussi nei sistemi di distribuzione dell'acqua e negli impianti idraulici degli edifici rappresenta un problema sanitario emergente. Gli agenti patogeni opportunistici si moltiplicano più facilmente in condizioni di basso flusso, " ha detto Andrew Whelton, un assistente professore in ingegneria ambientale ed ecologica e la Lyles School of Civil Engineering. "Progettisti edili, dirigenti, e i funzionari sanitari hanno bisogno di informazioni e modelli migliori per prevedere i rischi per la salute negli impianti idraulici presenti in tutti i tipi di edifici, dalle scuole, alle case, alle strutture sanitarie».

Gli organismi includono il batterio Legionella pneumophila, che causa la malattia del legionario; l'ameba mangia-cervello Naegleria fowleri; Pseudomonas aeruginosa, un agente patogeno resistente agli antibiotici associato a malattie gravi; e Mycobacterium avium, che causa malattie respiratorie, soprattutto nelle persone immunocompromesse.

"Questi patogeni opportunisti continuano a causare epidemie di malattie trasmesse dall'acqua in tutto il paese, " disse Whelton. "In effetti, La legionella rimane la causa più identificabile di malattie trasmesse dall'acqua negli Stati Uniti".

Purdue lavorerà con i ricercatori della Michigan State University e della San Jose State University per comprendere e prevedere meglio la qualità dell'acqua e i rischi per la salute posti dal calo del consumo di acqua e dai bassi flussi. Il gruppo è finanziato con una sovvenzione di $ 2 milioni dall'Environmental Protection Agency. Il progetto triennale, che inizia questo mese, inoltre sarà finanziato con $ 1,1 milioni da fonti non federali tra cui Whirlpool Corp., Gruppo Cittadini Energia, e la Avon Community School Corporation.

"La ricerca annunciata oggi guiderà i decisori mentre progettano, ristrutturare, o gestire i sistemi idraulici per fornire acqua potabile sicura e pulita, "ha detto Thomas Burke, consulente scientifico dell'agenzia e vice amministratore delegato dell'Ufficio di ricerca e sviluppo dell'EPA.

L'edilizia idraulica negli Stati Uniti tende a diminuire le portate per risparmiare acqua, passando da 4 galloni al minuto nel 1994 a 0,5 gpm nei sistemi odierni. Però, mentre le portate sono state ridotte, il diametro dei tubi idraulici non ha, facendo invecchiare l'acqua nei tubi.

"Nei sistemi a basso flusso, abbiamo scoperto che l'acqua che arriva al tuo rubinetto sarà molto più vecchia quando arriverà a te, " disse Whelton, che ha descritto il problema durante un recente convegno, Dawn o Doom '16, a Purdue.

Whelton, il ricercatore principale del progetto, lavorerà con un team che include Jade Mitchell, un assistente professore nel Dipartimento di Biosistemi e Ingegneria Agraria della MSU; Janice Beecher, direttore dell'Institute of Public Utilities Policy Research &Education presso MSU; Giovanna Rosa, la cattedra Homer Nowlin in ricerca sull'acqua presso la MSU e il vincitore del 2016 Stockholm Water Prize; Amirpouyan Nejadhashemi, professore associato presso il Dipartimento di Biosistemi e Ingegneria Agraria della MSU; e Juneseok Lee, un professore associato e professore di cattedra della California Water Service Co. presso il Dipartimento di ingegneria civile e ambientale dello stato di San Jose.

"Il minor utilizzo e i minori flussi nei sistemi idrici stanno aumentando l'ingegneria, economico, e problemi di salute pubblica, quindi è necessario un approccio interdisciplinare, " Beecher ha detto. "Questa ricerca è particolarmente opportuna in termini di urgenza di investimenti infrastrutturali ottimali con l'obiettivo di garantire acqua potabile sicura".

Il team includerà la studentessa di dottorato della Purdue Maryam Salehi e Amisha Shah, un assistente professore di ingegneria civile e ingegneria ambientale ed ecologica a Purdue.

"Questo progetto è innovativo perché consentirà a un'ampia varietà di parti interessate, che sono rappresentati dalle nostre ampie partnership di ricerca, dare priorità al campionamento degli edifici esistenti. Identificheremo anche le condizioni da evitare durante la costruzione dell'impianto idraulico o da promuovere durante la ristrutturazione, " Whelton ha detto. "I risultati consentiranno ai servizi idrici e alle agenzie governative di prevedere meglio i cambiamenti nella qualità dell'acqua del rubinetto in base alla qualità dell'acqua del sistema di distribuzione e alle operazioni".

L'impianto di collaudo della tecnologia idraulica esistente di Whelton sarà ampliato a Purdue per esaminare l'impatto dei componenti idraulici sulla sicurezza dell'acqua potabile. Il suo team ha precedentemente identificato metodi basati sull'evidenza per decontaminare le tubature degli edifici contaminate chimicamente

"Svilupperemo le conoscenze che identificano la progettazione della rete di tubazioni e le condizioni operative che possono ridurre i rischi microbici e chimici, "Ha detto Whelton.

Verrà inoltre creato un "sistema di supporto alle decisioni" basato sul Web.

"I rischi per la salute negli edifici residenziali e commerciali causati dalla proliferazione di agenti patogeni devono essere ridotti al minimo attraverso la progettazione delle infrastrutture idriche, decisioni di funzionamento e manutenzione, e codici, " Egli ha detto.

Il team testerà le ipotesi utilizzando vari sistemi, compresi quelli in una casa residenziale convertita da esperti di Purdue e Whirlpool Corp. nel domicilio più efficiente possibile - una struttura "net-zero" chiamata ReNEWW house; l'Efroymson Conservation Center della National Conservancy a Indianapolis, considerato l'edificio per uffici più sostenibile dello stato; Avon Middle School Nord ad Avon, Ind., e due edifici per uffici nel Michigan.

"Io e i miei colleghi abbiamo ideato il progetto per indagare sulla qualità dell'acqua potabile dove vivono le persone, dove lavorano e dove mandano i figli a scuola. Ciò è stato stimolato dal contributo che abbiamo ricevuto da varie parti interessate, compresi i proprietari di casa, genitori, e funzionari governativi che ci hanno contattato in passato per assistenza, "Ha detto Whelton.

La casa ReNEWW è stata dotata di dispositivi per il risparmio energetico e idrico e di pannelli solari che producono sia elettricità che acqua calda.

"È il laboratorio perfetto perché conosciamo tutti i componenti idraulici, le portate e altre caratteristiche del sistema, e Whirlpool Corporation è stato un partner straordinario."

I dati della ricerca verranno utilizzati per produrre "modelli idraulici predittivi per la qualità dell'acqua".

La domanda di sovvenzione Purdue-Michigan State-San Jose State includeva numerose lettere di persone che hanno beneficiato dei consigli dei ricercatori. Le lettere di partecipazione e supporto sono state presentate dall'American Society of Plumbing Engineers, il Green Building Council degli Stati Uniti, Associazione dell'acqua rurale dell'Indiana, servizi idrici, studi di architettura e ingegneria, e ricercatori dal Canada, Danimarca, Israele, e gli Stati Uniti. Il sostegno è stato espresso anche dall'American Water Works Association, Rete di edifici sani, National Institute of Standards and Technology e National Environmental Health Association.

"Abbiamo progettato il nostro progetto basandoci sulle preoccupazioni del pubblico in materia di sicurezza dell'acqua potabile, industria, e agenzie governative. Il nostro approccio sfrutta le competenze di livello mondiale dell'industria e di altri accademici, " ha detto Whelton. "Abbiamo una squadra straordinaria e siamo ansiosi di iniziare a lavorare più a stretto contatto con i nostri collaboratori e sostenitori del progetto".