I risultati completi della Colorado State University sono stati evidenziati in Nature Communications Earth &Environment in uno studio unico nel suo genere. Il lavoro del Walter Scott, Jr. College of Engineering esplora i potenziali compromessi economici derivanti dal passaggio a infrastrutture verdi e soluzioni tecnologiche che vanno oltre le pratiche esistenti di trattamento delle acque grigie.

Basato sui dati raccolti in oltre 22.000 strutture, il rapporto fornisce parametri di base completi ed esplora la relazione tra emissioni, costi e capacità di trattamento per gli operatori dei servizi pubblici e i decisori.

Braden Limb è il primo autore dell'articolo e un dottorato di ricerca. studente del Dipartimento di Ingegneria dei Sistemi. È inoltre ricercatore associato presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica. Ha affermato che i risultati rappresentano un passo iniziale fondamentale per classificare e comprendere le potenziali soluzioni ecologiche per le acque reflue.

"Questi risultati tracciano una linea nella sabbia che mostra quale sia il potenziale per l'adozione di approcci verdi in questo spazio, sia in termini di denaro risparmiato che di riduzione delle emissioni totali", ha affermato. "È un punto di partenza per capire quali percorsi sono a nostra disposizione ora e come le strategie di finanziamento possono elevare il trattamento dell'acqua da una questione piuttosto locale a qualcosa che viene affrontato a livello globale attraverso incentivi di mercato."

La ricerca è stata completata in collaborazione con l’Università del Colorado Boulder e la Brigham Young University. I risultati si concentrano sia sul trattamento delle acque puntuali che sulle fonti non puntuali di inquinamento dell'acqua.

I tradizionali impianti di trattamento dell’acqua con sorgente puntiforme, come gli impianti di depurazione, rimuovono i nutrienti problematici come l’azoto e il fosforo prima di rimettere l’acqua in circolo. Questo sistema di infrastrutture grigie, come è noto, è monitorato dall'Environmental Protection Agency.

Tuttavia, gli standard di regolamentazione potrebbero inasprirsi in futuro e gli impianti avrebbero bisogno di più energia, e di conseguenza di più emissioni, per raggiungere le nuove soglie consentite. Gli impianti esistenti rappresentano già il 2% del consumo energetico totale negli Stati Uniti e 45 milioni di tonnellate di CO₂ emissioni, ha detto Limb.

Un’altra fonte significativa di contaminazione dell’acqua dolce negli Stati Uniti proviene da attività non puntuali come il deflusso dei fertilizzanti provenienti dall’agricoltura che entrano nei fiumi. Altre fonti di inquinamento non puntuali possono provenire, ad esempio, dagli incendi boschivi, favoriti dai cambiamenti climatici, o dallo sviluppo urbano.

Limb ha affermato che, invece di costruire più strutture di trattamento delle infrastrutture grigie per affrontare queste crescenti fonti, il documento esplora approcci verdi finanziati attraverso i mercati del carbonio in grado di affrontare entrambi i tipi contemporaneamente.

"Si potrebbe passare a soluzioni basate sulla natura, come la costruzione di zone umide o il rimboschimento, invece di costruire un altro impianto di trattamento", ha affermato. "Tali opzioni potrebbero sequestrare oltre 4,2 milioni di emissioni di anidride carbonica all'anno in un orizzonte temporale di 40 anni e avere altri vantaggi complementari a cui dovremmo puntare, come costi complessivi più economici."

Il finanziamento del carbonio è un meccanismo volto a mitigare il cambiamento climatico incentivando le attività che riducono le emissioni o le sequestrano dall’atmosfera. Le aziende acquistano volontariamente "crediti" su un mercato aperto che rappresentano una riduzione o rimozione del carbonio dall'atmosfera che può essere ottenuta in vari modi. Tale credito compensa le emissioni derivanti dalle operazioni dell'istituto poiché mira a raggiungere obiettivi di sostenibilità.

Questi scambi incentivano lo sviluppo di attività sostenibili e possono anche fornire una fonte di denaro fresco per sviluppare ulteriormente o ampliare nuovi approcci.

Sebbene esistano mercati finanziari simili per l’acqua, il problema inizialmente è più localizzato di quanto lo sia per la qualità dell’aria e il carbonio. Questa dinamica ha limitato il valore degli scambi nel mercato dell’acqua in passato. Il documento suggerisce che questi mercati esistenti potrebbero essere migliorati e che i mercati del carbonio potrebbero anche essere sfruttati per modificare alcuni degli incentivi finanziari a disposizione degli agricoltori in merito al trattamento delle acque e agli impatti derivanti dalla loro attività.

I ricercatori hanno scoperto che l'utilizzo dei mercati potrebbe generare entrate per 679 milioni di dollari all'anno, rappresentando un'opportunità per motivare ulteriormente le soluzioni di infrastrutture verdi all'interno dei programmi di scambio della qualità dell'acqua per soddisfare gli standard regolamentati.

Il professore di ingegneria meccanica Jason Quinn è un coautore dello studio. Ha affermato che i risultati presentano alcune limitazioni, ma che questo è stato un primo passo importante per modellare sia il problema che le opportunità disponibili ora. Ha affermato che i risultati del documento hanno supportato una nuova ricerca presso la CSU con la National Science Foundation per sviluppare ulteriormente la metodologia necessaria per i crediti di carbonio con le parti interessate.

"Questa è la prima volta che consideriamo contemporaneamente la qualità dell'aria e dell'acqua:l'acqua è locale e il carbonio è globale", ha affermato. "Ma riunendo questi meccanismi di mercato possiamo sfruttare una finestra di opportunità per accelerare il miglioramento dei fiumi americani mentre passiamo a un futuro di energia rinnovabile e al ripristino dei bacini idrografici."