Se vivi nel mondo sviluppato, l'acqua sicura è di solito solo a un rubinetto. E ancora, il riscaldamento globale, condizioni di siccità, e la crescita della popolazione nei prossimi decenni potrebbe cambiare questo, inaugurando un'era di incerto accesso all'acqua.

Ora un team di ricerca del MIT ha valutato questi potenziali problemi e, sulla base di un caso di studio in Australia, suggerito un approccio alternativo alla pianificazione dell'acqua. In un nuovo documento, i ricercatori scoprono che spesso c'è un forte motivo per costruire relativamente modesti, integrazioni incrementali alle infrastrutture idriche nei paesi avanzati, piuttosto che costosi progetti su larga scala che potrebbero essere necessari solo raramente.

Più specificamente, lo studio guarda alla città di Melbourne, dove una siccità di 12 anni dal 1997 al 2009 ha portato alla costruzione di una struttura da $ 5 miliardi, l'impianto di desalinizzazione vittoriano. È stato approvato nel 2007 e aperto nel 2012, in un momento in cui la siccità si era già ritirata. Di conseguenza, la pianta è stata usata pochissimo, e la sua inattività, combinato con il suo prezzo elevato, ha generato notevoli polemiche.

In alternativa, lo studio suggerisce, più piccoli, gli impianti di desalinizzazione modulari avrebbero potuto soddisfare le esigenze di Melbourne a un prezzo inferiore.

"Se costruisci troppe infrastrutture, stai costruendo centinaia di milioni o miliardi di dollari in risorse di cui potresti non aver bisogno, "dice Sarah Fletcher, un dottorando presso l'Institute for Data del MIT, Sistemi, e società (IDSS), chi è l'autore principale del nuovo articolo.

Per essere sicuro, Fletcher aggiunge, "Non vorrai trovarti in una situazione in cui hai meno acqua di quanta ne hai richiesta." Come tale, lo studio non sostiene che un'unica soluzione si applica a tutti i casi, ma presenta un nuovo metodo per individuare il piano migliore e rileva che in molti casi, "aumenti moderati degli investimenti, insieme a una progettazione flessibile dell'infrastruttura, può mitigare in modo significativo il rischio di carenza idrica".

La nuova carta, "Pianificazione dell'infrastruttura di approvvigionamento idrico:quadro decisionale per classificare le incertezze multiple e valutare la progettazione flessibile, " è stato recentemente pubblicato online sul Journal of Water Resources Planning and Management, e apparirà nel volume di stampa di ottobre 2017.

I coautori sono Fletcher, che è anche affiliato al Joint Program del MIT sulla scienza e la politica del cambiamento globale; Marco Miotti, uno studente di dottorato in IDSS; Jaichander Swaminathan, uno studente di dottorato presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica del MIT; Maddalena Klemun, uno studente di dottorato in IDSS; Kenneth Strzepek, ricercatore presso il Joint Program del MIT sulla scienza e la politica del cambiamento globale e professore emerito di ingegneria presso l'Università del Colorado; e Afreen Siddiqi, un ricercatore in IDSS.

Siddiqi ha visitato Melbourne durante la sua storica siccità e ha appreso da esperti locali del difficile problema di approvvigionamento idrico della città. La genesi del presente studio deriva dall'indagine di Siddiqi sul caso Melbourne e dalla valutazione che il complesso problema della sicurezza idrica urbana si trova all'intersezione tra progettazione ingegneristica e pianificazione strategica.

Il nuovo quadro del team del MIT per l'analisi dell'approvvigionamento idrico incorpora diverse incertezze che i responsabili politici devono affrontare in questi casi, ed esegue un gran numero di simulazioni della disponibilità di acqua per un periodo di 30 anni. Quindi presenta ai pianificatori un albero decisionale su quali opzioni infrastrutturali sono meglio calibrate per le loro esigenze.

Le incertezze significative includono il cambiamento climatico e i suoi effetti sulle precipitazioni, così come l'impatto della scarsità d'acqua e la crescita della popolazione.

Studiando il caso Melbourne, i ricercatori hanno esaminato sei alternative infrastrutturali, inclusi molteplici tipi di impianti di desalinizzazione e un possibile nuovo gasdotto verso fonti più lontane, e combinazioni di queste cose.

"Il principale contributo metodologico per il documento è questo quadro per esaminare diverse incertezze di diversi tipi e metterle tutte insieme in un unico pezzo di analisi, "dice Fletcher.

I risultati evidenziano un fastidioso problema nella pianificazione dell'accesso all'acqua:le carenze possono essere acute, ma possono durare per periodi di tempo relativamente brevi.

Ad esempio, la squadra ha corso 100, 000 simulazioni di condizioni di 30 anni a Melbourne e hanno scoperto che nell'80% di tutti gli anni, non ci sarebbe affatto penuria d'acqua. E ancora, per gli anni in cui le condizioni di siccità hanno resistito, grandi scarsità d'acqua erano più comuni di scarsità d'acqua minori.

Di conseguenza, quando i costi sono stati presi in considerazione nell'analisi, la semplice costruzione di nessuna nuova infrastruttura era l'opzione migliore circa il 50% delle volte. Però, non fare nulla era anche "l'alternativa con le prestazioni peggiori" circa il 30 percento delle volte.

Ecco perché l'opzione di costruire impianti di desalinizzazione più piccoli può avere senso. L'impianto di Melboune che è stato realizzato può produrre 150 milioni di metri cubi di acqua all'anno. Ma nelle simulazioni del team del MIT, costruire un impianto di desalinizzazione della metà di quelle dimensioni di solito funziona bene:era l'opzione con le migliori prestazioni nel 20 percento delle simulazioni, e tra i primi tre del 90% delle simulazioni. non è mai stato, in tutto 100, 000 simulazioni, l'opzione peggiore o la seconda peggiore.

Inoltre, Fletcher sottolinea, la costruzione più piccola all'inizio offre ai pianificatori la possibilità di portare un nuovo impianto online più rapidamente e quindi di ampliarlo se necessario.

"All'inizio costruisci solo un certo numero di moduli, e puoi aggiungere un certo numero in seguito, " Fletcher dice. "Questo è diverso che costruire un piccolo impianto e poi un altro piccolo impianto. Sei proattivo e stai pianificando di adattarti in futuro".

Quindi pensare in piccolo, in questo scenario, avere un notevole senso. Ma come riconoscono i ricercatori, i risultati esatti del loro studio potrebbero variare da regione a regione, in funzione di tutti i fattori climatici e demografici che influiscono sull'approvvigionamento idrico.

Comunque, pensano che il loro nuovo quadro di studio possa almeno aiutare i pianificatori a sostenere che costruire su scala più piccola può posizionare le città e i paesi al meglio nel lungo periodo. O, come dice Siddiqi, "costruire su scala ridotta, ma pianificare in grande" può essere l'approccio ottimale.

"Siamo abituati a costruire impianti di desalinizzazione su larga scala, e c'è meno storia nella costruzione di più impianti modulari, " Afferma Fletcher. "È una sfida perché si tratta di grandi investimenti con una lunga durata. Ma se si pensa ad un impianto modulare come ad una polizza assicurativa contro la siccità, forse vuoi averlo in giro."

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione di MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un popolare sito che copre notizie sulla ricerca del MIT, innovazione e didattica.