Smart Water Resources Management

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La ricerca presentata è parte del progetto (MIUR D.D. 391/luglio 2012 “Smart Cities e Communities”) “SWaRM – Smart Water Resource Management” (capofila di progetto IRSA CNR). L’idea progettuale proposta da Metropolitana Milanese è finalizzata all’efficienza energetica, alla preservazione della risorsa idrica e alla riduzione delle emissioni a gas effetto serra. Prevede un nuovo utilizzo delle esistenti reti del servizio idrico di Milano per nuove funzioni e attività di valenza ambientale consentendo di raggiungere risultati di risparmio energetico nella climatizzazione degli edifici in ambiente urbano, con collegato miglioramento della qualità dell’aria, una preservazione quali-quantitativa della risorsa idrica, il riciclo nei suoli agricoli di parte degli elementi nutritivi asportati dai raccolti e concentrati nei fanghi di depurazione con l’aumento della competitività agricola e della sicurezza alimentare, la riduzione dell’inquinamento delle acque superficiali e sotterranee e dei costi di depurazione. I risultati attesi sono rilevanti e l’estensione dell’idea progettuale ad altre realtà urbane rappresenta un promettente strumento di salvaguardia ambientale e di crescita economica. Il parallelo sviluppo dei sensori e della misuristica potrebbe favorire un avanzamento scientifico-tecnologico, benefico anche per le sue ricadute industriali e per la formazione e l’impiego di tecnici qualificati.

Reti idriche per la climatizzazione
L’energia termica presente nell’acqua convogliata dalle reti di distribuzione idrica verrà estratta senza ricorrere a nuovi emungimenti/perforazioni, preservando così la falda, per consegnarla all’utenza, integrando l’uso delle tradizionali reti di teleriscaldamento, onerose e invasive nei centri urbanizzati. Si verificherà l’opportunità di progettare macchine ibride e la fattibilità di impianti di raffrescamento con scambiatori ad evaporazione immediata, con consumo minimo di acqua, sperimentando la loro applicazione con prototipi e macchine su utenze campione. Si studieranno gli impatti idraulici, termici, biochimici, ambientali ed economici, garantendo il mantenimento dei parametri e degli standard del servizio idrico. Verrà utilizzato come laboratorio una porzione di rete acquedottistica ubicata nella zona sud cittadina (circa 150 km di rete, 23,5 kmq di bacino, 2.000 utenze, 60.000 abitanti equivalenti) di Milano e saranno coinvolte MM, la società Meno Energia s.r.l. e il Politecnico di Milano (Dipartimento di Ingegneria Ambientale e il Dipartimento di Energia).

Reti fognarie e sistemi depurativi per il recupero degli elementi nutritivi
L’obiettivo principale dell’attività di ricerca consiste nel recupero degli elementi nutritivi contenuti negli alimenti, raccolti dalle reti fognarie e concentrati nei fanghi biologici nei depuratori, per il loro riciclo in agricoltura, con logica di filiera corta, e chiusura del ciclo degli elementi nutritivi, dall’estrazione dal suolo sino al consumo dei prodotti.
Per integrare la funzionalità complessiva del sistema verranno rilevati e monitorati gli scarichi, in particolare quelli degli insediamenti produttivi, e studiati i processi di pretrattamento. A seguito dei campionamenti, delle analisi e della modellizzazione della rete fognaria, si studierà un sistema di monitoraggio continuo degli scarichi produttivi affinché tali utenze siano dotate di impianti di pretrattamento che evitino la contaminazione degli scarichi con sostanze che possano compromettere l’utilizzo dei fanghi in agricoltura. Si ricercherà, anche attraverso prove sperimentali su modelli idraulici fisici di reti fognarie, la riduzione dei sedimenti, con ingenti vantaggi ambientali per il minor rischio di scarico degli stessi in corpi idrici in corrispondenza degli scaricatori di piena.
La modellazione idraulico-biochimica richiede uno studio preliminare, una scelta di un adatto software, una serie di misuratori da campo sia per la taratura del modello sviluppato sia, in fase iniziale, per l’inquadramento generale della distribuzione delle portate e degli inquinanti.
Per quanto concerne gli impianti di depurazione si perseguirà l’efficienza dei processi di depurazione per massimizzare il recupero di nutrienti tutelando la qualità dell’effluente finale.
La caratterizzazione e il recupero dei substrati/fanghi digeriti per uso agricolo e lo studio del loro impatto ambientale verranno sviluppati con l’applicazione di modelli di migrazione ed accumulo degli inquinanti. Il riuso degli scarichi di Milano, origine della fertilità di questi terreni, viene così riattivato con moderni criteri sanitari ed ambientali. L’attività si svilupperà studiando la rete ovest di Milano in un bacino di circa 50 km2 afferente al polo depurativo Milano S.Rocco, mentre i laboratori coinvolti saranno quello di Ingegneria Ambientale (Politecnico di Milano), di Chimica Agraria e Ambientale (UNIMI di Milano), il bacino sperimentale di Cascina Scala a Pavia (Università di Pavia) e il Laboratorio di Biomasse e Bioenergia, presso il Parco Tecnologico Padano di Lodi. Le più generali considerazioni di tipo ambientale ed economico delle due linee di ricerca verranno trattate (Università Milano Bicocca – Centro Polaris) attraverso la definizione e l’implementazione di modelli di sostenibilità ambientale, economica e sociale con tecniche e modelli di Life Cycle Assessment e Carbon Footprint.

di S. Tani – Metropolitana Milanese

E. Orsi –Politecnico di Milano, Dipartimento DICA

E. Camnasio – PhD, libera professionista

 

Questo abstract fa parte di una serie di interventi tecnici che verranno presentati durante il Convegno “Università e mondo dell’industria: collaborazione e trasferimento tecnologico” – H2O Bologna 22/24 ottobre.
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