La filtrazione indotta degli argini è un approccio chiave e consolidato per fornire acqua potabile alle aree popolate situate lungo fiumi o laghi e con accesso limitato alle risorse idriche sotterranee. È impiegato in diversi paesi del mondo, con notevoli esempi in Europa, gli Stati Uniti, e parti dell'Africa. La contaminazione delle acque superficiali rappresenta una seria minaccia per il raggiungimento degli standard per l'acqua potabile. In tale contesto, microrganismi patogeni umani come alcuni virus e batteri, provenienti dallo scarico degli impianti di trattamento delle acque reflue, formare un importante gruppo di contaminanti. Uno studio dettagliato in un sito di filtrazione indotta lungo il fiume Reno in Germania ha ora collegato il trasporto di batteri alle dinamiche stagionali. I risultati chiave dello studio mostrano che le inondazioni dovrebbero essere considerate come minacce particolari, perché possono ridurre la capacità depurativa della filtrazione a bancata, determinando così un aumento delle concentrazioni di batteri nelle acque sotterranee. I cambiamenti delle proprietà dei sedimenti di alveo nel corso di un anno possono influenzare notevolmente la capacità di depurazione della filtrazione di sponda e queste dinamiche potrebbero dover essere considerate nelle pratiche di valutazione del rischio.

Cassetta degli attrezzi per gli operatori dell'acquedotto

Un progetto guidato dalla Prof.ssa Dr. Irina Engelhardt, che insegna idrogeologia alla TU Berlin, mira a migliorare la nostra comprensione dei processi di filtrazione a bancale ea migliorare le capacità predittive dei modelli che descrivono il trasporto di microrganismi nella filtrazione a bancale. Vengono sviluppati strumenti basati su modelli per consentire agli operatori dell'acquedotto di valutare in modo più accurato il potenziale di depurazione dei propri impianti di filtrazione in banca per quanto riguarda i microrganismi. I partner che collaborano alla ricerca sono il Prof. Dr. Alberto Guadagnini e la Prof. Dr. Monica Riva del Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale del Politecnico di Milano.

I primi risultati della cooperazione sono stati recentemente pubblicati in un articolo intitolato "Analisi dell'incertezza e identificazione dei parametri chiave che controllano il trasporto di batteri all'interno di uno scenario di filtrazione argine" sulla rivista internazionale Ricerca sulle risorse idriche .

Usi in Germania e in Italia

Più di 100 impianti di filtrazione bancaria sono sparsi in tutta Europa, localizzati principalmente nei paesi del Nord e Centro Europa (in particolare in Germania, Paesi Bassi, Francia, e Finlandia). In Germania, la produzione di acqua potabile mediante filtrazione indotta in banca è significativa a livello regionale. Per esempio, circa la metà dell'acqua potabile a Berlino è ottenuta con questo metodo. In contrasto, la filtrazione a banca indotta non è molto diffusa nei paesi mediterranei. In Italia, un esempio si trova a Lucca (Toscana) lungo il fiume Serchio. Ma la pressione sulle risorse idriche nel Mediterraneo sta aumentando a causa dei cambiamenti climatici. Filtrazione a banca indotta, come metodo di produzione di acqua potabile efficiente sotto il profilo delle risorse, potrebbe diventare uno strumento per combattere la crescente scarsità d'acqua nella regione.

Incertezza nelle previsioni del modello numerico

Per la produzione di acqua potabile mediante filtrazione a bancale indotta, i pozzi di estrazione delle acque sotterranee sono posti vicino a fiumi o laghi. Questi pozzi producono principalmente il cosiddetto filtrato di banca, corrispondente all'acqua che scorre dal corpo idrico superficiale al pozzo che viene naturalmente depurata dalla migrazione sotterranea. I patogeni umani sono interessati da un complesso sistema di processi durante la loro migrazione attraverso la falda acquifera e le loro concentrazioni tendono a diminuire nel tempo perché questi sono parzialmente trattenuti sui grani di sedimento e possono anche perdere naturalmente la loro infettività. Una domanda operativa fondamentale per gli operatori dell'acquedotto è:quanto è forte l'effetto depurativo della filtrazione a banca, o, in altre parole, quanto può la natura ridurre la concentrazione di microrganismi?

La ricerca ha evidenziato il ruolo dei principali fattori che influenzano questi effetti. Questi includono, Per esempio, velocità del flusso delle acque sotterranee, temperatura, e la composizione mineralogica del sottosuolo. Per di più, si dimostra che il comportamento di trasporto dipende dalle specie di microrganismi considerate. Di conseguenza, le previsioni sulla migrazione di microrganismi nelle acque sotterranee sono soggette a un elevato grado di incertezza. La ricerca offre uno strumento potente e flessibile per quantificare e possibilmente controllare tale incertezza per aumentare la fiducia nell'effetto di purificazione della filtrazione bancaria.