Quest'anno sta per essere uno dei più caldi dall'inizio delle misurazioni e l'Europa ha registrato il secondo giugno più caldo mai registrato. Mentre l'aumento della temperatura globale sta avendo un forte impatto sulle risorse idriche, è fondamentale affrontare le perdite nei tubi e nelle reti di trasmissione. In alcuni paesi europei quasi la metà dell'acqua canalizzata si perde prima che raggiunga il rubinetto.

Una quota elevata delle perdite si verifica nelle condutture di grande diametro che attraversano le aree rurali, dove le aziende hanno difficoltà a monitorarli a causa dei tradizionali sondaggi sul campo che sono costosi e richiedono tempo.

I ricercatori europei hanno quindi sviluppato un servizio di sorveglianza che utilizza aerei, per rilevare vaste aree, e droni, per siti di difficile accesso, dotati di telecamere multispettrali e a infrarossi. Per analizzare i dati, usavano il cosiddetto metodo del triangolo. È un approccio piuttosto pionieristico per rilevare perdite d'acqua, che combina misure di temperatura superficiale e un indice di vegetazione.

Si basa sul fatto che le perdite portano a temperature superficiali più basse, che può essere rilevato da una termocamera a infrarossi. Però, la risposta termica dei suoli vegetati è diversa da quelli nudi, rendendo difficile ottenere una risposta univoca in termini di contenuto di umidità e potenziale perdita d'acqua. I ricercatori hanno quindi aggiunto un parametro che misura la frazione di copertura vegetale, che si deduce dalle telecamere iperspettrali, ottenere una scala di umidità dipendente dalla temperatura che varia a seconda della vegetazione.

Il sistema è stato sviluppato nell'ambito del progetto UE WADI, coordinato da youris.com. Il suo direttore esecutivo Elena Gaboardi condivide i risultati finali più importanti dello studio.

Perché questa tecnologia è finanziariamente competitiva?

Limitare le perdite d'acqua riduce i costi operativi delle utenze, compresi i costi energetici per il pompaggio dell'acqua, aumentando la quantità di acqua che può essere venduta. Questo, a sua volta, limita il rischio di aumento dei prezzi per i clienti.

Rispetto alle tecnologie concorrenti, il vantaggio economico del sistema WADI risiede nell'efficienza delle operazioni:può monitorare reti complesse e lunghe tubazioni (da 50 a 90 km/h a seconda dell'uso di droni o aerei) e, come è in volo, può raggiungere luoghi inaccessibili o appartati con ogni tipo di terreno. Inoltre, il costo delle tecniche convenzionali di rilevamento del suolo varia da 1, 000 a 5, 000 euro al chilometro, mentre la tecnologia aviotrasportata va dai 50 ai 200 euro al chilometro.

Quali sono i principali vantaggi per l'ambiente?

Oltre al risparmio nel consumo di energia per l'estrazione e la distribuzione dell'acqua, l'individuazione delle perdite d'acqua porterebbe ovviamente a maggiori risorse idriche disponibili. In definitiva, anche la quantità di sostanze chimiche utilizzate negli impianti di trattamento delle acque per la fornitura di acqua umana sarebbe inferiore.

In tale contesto, abbiamo applicato una valutazione del ciclo di vita ambientale ed economico e confrontato i risultati con la tecnologia tradizionale, che è il metodo acustico. Abbiamo preso in considerazione, ad esempio, il carburante consumato durante i voli aerei (MAV), l'impatto degli aerei di produzione su alcuni indicatori come l'eutrofizzazione delle acque dolci [come conseguenza del rilascio di acque reflue industriali, ed. nota] e l'esaurimento dell'acqua, l'indicatore di tossicità umana relativo al mercurio contenuto nel rilevatore a infrarossi delle telecamere.

Per i voli con droni (UAV), ci siamo concentrati sull'impatto delle batterie sull'ozono, risorse metalliche e salute umana. In particolare, abbiamo considerato il consumo di elettricità per caricarli e la necessità di sostituirli durante la vita del drone.

È stato stimato che l'applicazione delle tecniche WADI (entrambe le tecnologie (MAV e UAV) al 5% dei sistemi di distribuzione idrica europei potrebbe potenzialmente ridurre 166,5 milioni di kg di CO ₂ /anno, tagliando il consumo di energia per l'approvvigionamento idrico. Rispetto all'impronta di carbonio associata alle unità MAV e UAV WADI (270, 000 kg CO2eq e 545 kg CO2eq rispettivamente), i vantaggi sono enormi.

Hai fatto due campagne aeree in Francia e Portogallo. Quali sono i risultati più importanti dei test sul campo?

La campagna in Francia è stata la prima prova in un ambiente reale. Abbiamo convalidato le nostre apparecchiature e messo a punto la nostra strategia di misurazione. Dopo, le due indagini in Portogallo hanno mostrato risultati notevolmente migliori. Le immagini raccolte durante i voli UAV e MAV sono state elaborate e analizzate, e sono stati identificati potenziali eventi di perdita. Ciascun evento di rilevazione è stato quindi classificato come vero positivo/vero negativo/falso positivo/falso negativo ed è stato associato ad altri parametri, ovvero:la tecnologia utilizzata (UAV/MAV), le condizioni ambientali, il tipo di vegetazione e il tipo di suolo, umidità, temperatura del suolo, presenza irrigua e precipitazione nei dieci giorni precedenti il ​​volo.

Nel complesso il sistema si è dimostrato in grado di rilevare l'acqua nel terreno in circa il 70% dei casi, mentre la performance della tecnologia nella scoperta di effettive perdite d'acqua è stata di circa il 50%. Più importante, abbiamo osservato che l'accuratezza del sistema nel prendere di mira gli eventi reali è migliorata significativamente nel tempo, da una campagna all'altra. Siamo quindi fiduciosi che una base di casi più ampia migliorerebbe ulteriormente le prestazioni.

Quali sono le migliori condizioni per utilizzare la tecnologia WADI?

La tecnologia funziona meglio nelle zone agricole con terreni nudi, colture in fase iniziale di sviluppo e aree miste. Non si comporta altrettanto bene nelle aree forestali. I risultati suggeriscono anche che la soluzione funziona bene in terreni argillosi e sabbiosi, ma non tanto in terreni argillosi limosi.

La complessità o il diametro dei tubi da indagare e il tipo di tecnologia utilizzata (UAV vs MAV) non influiscono sulle prestazioni. Condizioni meteo, anzi, può farlo. Ad esempio, la campagna in Francia si è svolta dopo forti piogge e ciò ha reso difficile la corretta rilevazione delle perdite.

I servizi idrici che hanno testato WADI ci hanno aiutato a identificare i miglioramenti necessari e potrebbero continuare a utilizzare la tecnologia, contribuendo così al suo miglioramento.

Dal lato tecnico, le prestazioni dovranno essere migliorate, soprattutto su terreni con vegetazione specifica o abbondante. Inoltre, il tempo tra il volo e l'analisi dei dati dovrebbe essere ridotto e non durare più di un mese.

Cosa accadrà dopo la fine del progetto di ricerca? I servizi idrici saranno in grado di utilizzare questa tecnologia? Quando?

Il servizio è ora in fase di prototipo. Un gruppo di partner ha preparato una tabella di marcia per lo sviluppo di un servizio completo in futuro, l'orizzonte è di circa un anno dalla fine del progetto e il 2022 per la commercializzazione.