Grandi quantità di energia preziosa, nutrienti agricoli, e l'acqua potrebbe essere potenzialmente recuperata dal volume mondiale in rapida crescita di acque reflue urbane, secondo un nuovo studio dell'Istituto canadese per l'acqua dell'Università delle Nazioni Unite, Ambiente e salute (UNU-INWEH).

Oggi, circa 380 miliardi di metri cubi (m ³ =1000 litri) di acque reflue vengono prodotte ogni anno in tutto il mondo—5 volte la quantità di acqua che passa annualmente sulle cascate del Niagara—abbastanza da riempire il Lago Vittoria in Africa in circa sette anni, Lago Ontario in quattro, e il Lago di Ginevra in meno di tre mesi.

Per di più, il giornale dice, i volumi di acque reflue stanno aumentando rapidamente, con un aumento previsto di circa il 24% entro il 2030, 51% entro il 2050.

Oggi, il volume delle acque reflue è all'incirca uguale allo scarico annuale del fiume Gange in India. Entro la metà degli anni '30, sarà all'incirca uguale al volume annuale che scorre attraverso il fiume San Lorenzo, che drena i cinque Grandi Laghi del Nord America.

Tra i principali nutrienti, 16,6 milioni di tonnellate di azoto sono incorporate nelle acque reflue prodotte ogni anno in tutto il mondo, insieme a 3 milioni di tonnellate di fosforo e 6,3 milioni di tonnellate di potassio. Teoricamente, il pieno recupero di questi nutrienti dalle acque reflue potrebbe compensare il 13,4% della domanda agricola globale di essi.

Oltre ai vantaggi economici derivanti dal recupero di questi nutrienti, vi sono benefici ambientali critici come la riduzione al minimo dell'eutrofizzazione, il fenomeno dell'eccesso di nutrienti in un corpo idrico che causa una fitta crescita di piante e la morte di animali acquatici a causa della mancanza di ossigeno.

L'energia incorporata nelle acque reflue, nel frattempo, potrebbe fornire elettricità a 158 milioni di famiglie, all'incirca il numero di famiglie negli Stati Uniti e in Messico messi insieme.

Le stime e le proiezioni dello studio si basano su quantità teoriche di acqua, nutrienti, e l'energia che esiste nelle acque reflue municipali dichiarate prodotte in tutto il mondo ogni anno.

Gli autori sottolineano che le informazioni sui volumi di acque reflue generate, a disposizione, e riutilizzato, è disperso, raramente monitorati e segnalati, o non disponibile in molti paesi. Riconoscono inoltre i limiti delle attuali opportunità di recupero delle risorse.

Ciò nonostante, afferma l'autore principale Manzoor Qadir, Vicedirettore di UNU-INWEH, ad Hamilton, Canada:"Questo studio offre importanti spunti sul potenziale globale e regionale delle acque reflue come fonte di acqua, nutrienti, ed energia. Il recupero delle risorse delle acque reflue dovrà superare una serie di vincoli per ottenere un alto tasso di rendimento, ma il successo farebbe avanzare in modo significativo i progressi rispetto agli obiettivi di sviluppo sostenibile e ad altri, compreso l'adattamento ai cambiamenti climatici, processi energetici 'net-zero', e un verde, economia circolare."

Tra i tanti ritrovamenti:

• Il valore energetico in 380 miliardi di m ³ di acque reflue è stimato in 53,2 miliardi di m ³ metano, sufficiente per fornire elettricità fino a 158 milioni di famiglie, o da 474 a 632 milioni di persone, ipotizzando una media di tre o quattro persone per nucleo familiare. Dati gli aumenti previsti delle acque reflue, quel numero sale a 196 milioni di famiglie nel 2030, e 239 milioni di famiglie nel 2050.
• In agricoltura, il volume di acqua potenzialmente recuperabile dalle acque reflue potrebbe irrigare fino a 31 milioni di ettari, pari a quasi il 20% dei terreni agricoli dell'Unione Europea (assumendo due colture e un massimo di 12, 000 m ³ di acqua per ettaro all'anno). "L'acqua recuperata può essere utilizzata per irrigare nuove aree o sostituire la preziosa acqua dolce dove le colture sono già irrigate".
• La produzione mondiale di acque reflue dovrebbe raggiungere i 470 miliardi di m ³ entro il 2030, l'anno entro il quale dovrebbero essere raggiunti gli SDGs, un aumento del 24% rispetto a oggi. E entro il 2050, raggiungerà i 574 miliardi di m ³ , un aumento del 51%.
• L'Asia è il più grande produttore di acque reflue con una stima di 159 miliardi di metri cubi, che rappresentano il 42% delle acque reflue urbane generate a livello globale, con le aspettative di tale proporzione in aumento al 44% entro il 2030
• Altre regioni che producono grandi volumi di acque reflue:Nord America (67 miliardi di m ³ ) ed Europa (68 miliardi di metri cubi) - volumi praticamente uguali nonostante la maggiore popolazione urbana europea (547 milioni contro i 295 milioni del Nord America. La differenza è spiegata dalla produzione pro capite di acque reflue:Europa 124 metri cubi; Nord America 231 metri cubi) . Al contrario, L'Africa subsahariana produce 46 metri cubi di acque reflue pro capite, circa la metà della media globale (95 metri cubi), riflettendo un approvvigionamento idrico limitato e sistemi di raccolta delle acque reflue mal gestiti nella maggior parte degli ambienti urbani.
• Il completo recupero delle acque reflue potrebbe, teoricamente, compensare il 14,4% della domanda mondiale di azoto come fertilizzante nutritivo; fosforo 6,8% e potassio 18,6%. Sulla base dei livelli attuali di azoto, fosforo, e l'uso di potassio in agricoltura in tutto il mondo (stimato a 193 milioni di tonnellate nel 2017), lo studio afferma che circa il 13,4% della domanda globale di fertilizzanti potrebbe essere integrato dal pieno recupero dei nutrienti dalle acque reflue.
• The nutrients in wastewater could theoretically generate revenue of $13.6 billion globally:$9.0 billion from the recovery of nitrogen, $2.3 billion from phosphorus, and $2.3 billion from potassium.

The paper cites prior research showing that human urine is responsible for 80% of the nitrogen and 50% of phosphorus entering municipal wastewater treatment plants. "Removing these nutrients in time would not only be environmentally beneficial, " the paper says, "resulting in less eutrophication, it would reduce the cost of wastewater treatment while supporting closed-loop processes."

Current wastewater nutrient recovery technologies have made significant progress. In the case of phosphorous, recovery rates range from 25% to 90%.

The paper points out that maximizing economically the potential use of thermal energy in wastewater swings on several basic requirements, including a minimum flow rate of 15 litres per second, short distances between heat source and sink, and high-performance heat pumps.

Says Vladimir Smakhtin, Director of UNU-INWEH, a global leader in research related to unconventional water sources:"Municipal wastewater was and often still is seen as filth. However, attitudes are changing with the growing recognition that enormous potential economic returns and other environmental benefits are available as we improve the recovery of the water, nutrients and energy from wastewater streams."