alam       L'alambicco n°4 - Aprile 2011       alam
Distillato di notizie su chimica e società 

La risorsa acqua: scarsità, contaminazione, prospettive

"Water, water, everywhere,
nor any drop to drink"
(Acqua, acqua ovunque,
e non una goccia da bere”)
“La ballata del vecchio marinaio” di S.T. Coleridge

La Terra è il “pianeta blu”: il 70% della sua superficie è coperto da acqua e la presenza di questo composto è pervasiva in tutti i comparti ambientali. Il componente principale della biomassa è l’acqua. Tuttavia per gli esseri viventi sulle terre emerse e per l’uomo solo una piccolissima parte dell’acqua terrestre è disponibile, e a causa delle attività umane la disponibilità sta diminuendo.

La disponibilità di acqua dolce è estremamente importante per la società umana, in particolare per la produzione agricola di cibo. Le prime civiltà di sono sviluppate intorno al 3000 a.c. nelle valli di quattro grandi fiumi (Nilo, Tigri-Eufrate, fiume Giallo, valle dell’Indo). La pressione antropica provoca due effetti sul sistema delle acque dolci naturali: un effetto quantitativo con deplezione e appropriazione da parte dell’uomo dei flussi superficiali di acque dolci; effetto qualitativo: gli utilizzi antropici in genere portano a prelevare nell’ambiente acqua di buona qualità e restituire all’ambiente acque di scarico con conseguente alterazione degli ecosistemi, fra cui il fenomeno dell’eutrofizzazione.

Oltre a queste sorgenti di inquinamento, che possiamo definire puntuali, sono presenti anche fenomeni di inquinamento diffuso,  molto più difficili da controllare, dovuti alla contaminazione delle acque meteoriche associata al dilavamento di suoli contaminati (pesticidi e fertilizzanti) e da deposizione di inquinanti atmosferici. Da ciò deriva una degradazione della qualità delle acque superficiali e di falda dovuta ad attività antropiche (presenza nelle acque di metalli, nutrienti, fertilizzanti, acidificazione da deposizioni atmosferiche (piogge acide), presenza di contaminanti organici persistenti (pesticidi) ed inquinanti emergenti (farmaci, metaboliti di farmaci, sostanze ad azione interferente sul sistema endocrino che entrano nella rete fognaria e non vengono abbattuti dagli impianti di depurazione biologica). In Tabella 1 è riportata una stima dei flussi di macro e dei microinquinanti organici nel sistema idrologico terrestre, escluso il carico organico di derivazione biologica.

L’acqua sulla Terra è presente per il 97 % negli oceani. Il restante 3 % è costituito invece da acque dolci raccolte in forma solida nelle calotte polari e continentali (2.1 %) e in forma liquida come acqua fossile di falda (0.6 %).Fiumi e laghi, le sorgenti da noi più facilmente raggiungibili di acqua dolce, rappresentano circa lo 0.01 % del totale . L’entità di acqua dolce rinnovabile è associata al flusso idrologico di acque superficiali. Le acque di falda sono acque fossili, ampiamente utilizzate in agricoltura e per il consumo umano, ma solo parzialmente rinnovabili,in dipendenza della velocità di ricarica della falda. Il flusso di acque superficiali ammonta a circa 40000 Km3/anno (vedere figura a lato), tuttavia di questi 7770 Km3/anno sono flussi d’acqua inaccessibili all’uomo (es corsi d’acqua in zone remote) e 20400 Km3/anno sono associati ad esondazioni e non sono utilizzabili (es: in Asia 80% delle precipitazioni ha luogo fra maggio e ottobre). Rimangono 12500 Km3/anno di flussi superficiali di acque dolci geograficamente e temporalmente accessibili all’uomo.

Ma quanta acqua è necessaria per soddisfare le necessità della popolazione terrestre? Si stima che il consumo medio giornaliero pro-capite sia di circa 2000 litri. Di questi 2-3 litri sostengono direttamente le nostre funzioni vitali, 100-200 litri sono utilizzati in consumi domestici, 300-400 litri sono utilizzati per sostenere la produzione industriale (tra cui quella energetica), mentre gli  utilizzi per la produzione di cibo dovranno attestarsi intorno a 1000-1500 litri (per lo più usi agricoli per irrigazione: si stima 0.5 m3/1000 Kcal di cibi vegetali (ovvero da produttori primari), 4 m3/1000 Kcal di cibo animale (produttori secondari)) allo scopo di raggiungere il FAO 2025 goal: 3000 Kcal/giorno pro capite per tutta la popolazione mondiale. Poiché la popolazione mondiale è di  6900000000 unità (2010), il consumo totale di acqua stimato è di  5000 km3/anno, circa il 35% del flusso di acque dolci disponibile. Dal conto sono escluse coltivazioni industriali (cotone), come pure la produzione di biocarburanti.

E’ evidente che l’umanità sta rischiando la situazione del Vecchio Marinaio di Coleridge. E’ urgente la formulazione a livello globale di politiche di risparmio e di riutilizzo dell’acqua, come pure la riprogettazione delle attività industriali, ma ancora di più quelle agricole allo scopo di avere un utilizzo sostenibile e pulito di quel piccolo pool di acque dolci a noi indispensabile. Da notare inoltre come prodotti e processi che apparentemente sembrano sostenibili in realtà rischiano di aumentare la pressione antropica sul sistema idrologico: quale può essere l’effetto di un utilizzo massiccio di biocarburanti da biomasse agricole? Il lago d'Aral, tra Kazakistan e Uzbekistan, è vittima di uno dei più gravi disastri ambientali provocati dall'uomo. Originariamente infatti, il lago era ampio all'incirca 68.000 km², ma dal 1960 il volume e la sua superficie sono diminuiti di circa il 75%. Nel 2007 il lago era ridotto al 10% della dimensione originaria. Questo è stato principalmente dovuto al piano di coltura intensiva voluto dal regime sovietico dell'immediato dopoguerra. L'acqua dei due fiumi che tributavano nel lago è stata prelevata, tramite l'uso di canali e per gran parte della lunghezza dei fiumi stessi, per irrigare i neonati vasti campi di cotone delle aree circostanti.

Valter Maurino, Marco Minella

Sei proposte. Non tutte modeste:
E’ evidente che l’appropriazione antropica dei flussi idrologici, anche in vista della crescita della popolazione umana e dell’auspicabile miglioramento della qualità della vita delle nazioni non avanzate, non è sostenibile. E’ urgente mitigare questo impatto. Possibili soluzioni sono:

1 - Utilizzo di acque di falda (peraltro già in atto), che tuttavia sono risorse non rinnovabili, inoltre sono più saline delle acque superficiali, se utilizzate per irrigazione aumentano la salinità terreno quindi ne diminuiscono la fertilità;

2 - Desalinizzazione dell’acqua di mare, che però implica elevati consumi energetici, (ca 0.8 Kwh/m3 minimo teorico, 24 Kwh/m3 per gli impianti attuali, 8 Kwh/m3 in futuro);

3 - Costruzione di nuove dighe per rendere maggiormente disponibili le precipitazioni (si stima un incremento nei flussi disponibili per il 2025 da 12500 a 13700 km3/anno costruendo 350 nuove grandi dighe l’anno); 

4 - Miglioramento dell’efficienza di utilizzo d’acqua in agricoltura (miglioramento efficienza sistemi di irrigazione (irrigazione a goccia), utilizzo di colture che richiedono poca acqua (si confronti il riso, 7700 m3/ha, con i, grano, 4000 m3/ha, quantità molto maggiori per produttori secondari): more crops per drop;

5 - Chiusura del ciclo dell’acqua nell’industria (depurazione e riutilizzo), utilizzo di processi industriali più efficienti rispetto al consumo d’acqua: sviluppo di tecnologie industriali pulite (Green Chemistry: riprogettazione delle tecnologie in modo da economizzare su utilizzo materie prime ed energia, minimizzare i la produzione di rifiuti e reflui, utilizzare materie prime ed intermedi non pericolosi (es eliminare utilizzo di solventi), progettare i prodotti in modo da favorire la riciclabilità e/o la biodegradabilità);

6 - disponibilità di tecnologie di depurazione e bonifica efficienti, anche dal punto di vista energetico (processi biologici, processi di ossidazione avanzata, fotocatalisi). Sotto questo profilo, l’incremento delle necessità di depurazione delle acque destinate al consumo umano ne aumenta il “carbon footprint”. Bevendo un bicchiere d’acqua si consuma anche petrolio.


Per approfondimenti:
Water Management in 2020 and Beyond, Asit K. Biswas, Cecilia Tortajada, Rafael Izquierdo (Eds.), Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2009

Banca dati sull’ambiente del World Research Instute (http://earthtrends.wri.org/)

Sito web dell’Agenzia Europea dell’Ambiente (http://www.eea.europa.eu/themes/water)

Sito web dell’ISPRA (Istituto Superiore per la Protezione dell’Ambiente, ex APAT) (http://www.apat.gov.it)

Fascicolo della rivista Science del 25 agosto 2006, dedicato alla risorsa acqua, in particolare R. P. Schwarzenbach, et al, The Challenge of Micropollutants in Aquatic Systems, Science 313 (2006) 1072

Shiklomanov, Igor A.(2000) 'Appraisal and Assessment of World Water Resources', Water International, 25: 1, 11-32, http://dx.doi.org/10.1080/02508060008686794

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