tutela delle risorse idriche: il progetto GREEN4WATER
Prof. Attilio Toscano – Università di Bologna
Prof. Giuseppe Cirelli – Università di Catania
INQUADRAMENTO PROGETTO
FONTE DI FINANZIAMENTO
MIUR PRIN – Progetti di ricerca di rilevante interesse nazionale – Bando 2015
DURATA
36 mesi (decorrenza 5 febbraio 2017)
UNITÀ OPERATIVE
Università di Bologna (coordinatore) Università di Catania
Università di Padova Università di Palermo
Università di Reggio Calabria
PAROLE CHIAVE
INTRODUZIONE
Acque meteoriche Acque reflue
Deflussi superficiali
Misure naturali di ritenzione delle acque
Sistemi naturali di depurazione delle acque
Green Infrastructures (GI)
Strumento più promettente per la rinaturalizzazione delle città e in generale del territorio
INTRODUZIONE
Sistemi naturali per il disinquinamento dei corpi idrici
Metodi di ritenzione naturale delle acque (NWRM)
Il carattere multifunzionale delle GI consente l’assolvimento di diverse funzioni nello stesso luogo con impatti positivi negli ambiti tecnico-scientifico, sociale ed economico.
INTRODUZIONE
• Nel contesto italiano, le principali criticità per un’ampia diffusione delle GI riguardano prevalentemente:
→ la mancata definizione di una normativa specifica
→ l’assenza di opportune conoscenze tecniche e scientifiche sull'utilizzo e sulla gestione.
OBIETTIVI
Valutazione e ottimizzazione
delle GI oggetto di studio in diversi contesti climatici e regionali
INTRODUZIONE
→ del funzionamento
→ dell'applicabilità tecnica ed economica
→ della capacità di fornire servizi
→ dell'efficienza e delle modalità di gestione
Ambito produttivo (agricolo, agroindustriale, zootecnico)
Ambito urbano e peri-urbano
INTRODUZIONE
Sviluppo per un settore su cui le politiche comunitarie e nazionali prevedono e destinano un flusso sempre più crescente di investimenti e di risorse.
DEFINIZIONE
Le infrastrutture verdi (Green Infrastructures, GI) possono essere sinteticamente definite come sistemi integrati di infrastrutture naturali o semi-naturali che sono progettate e realizzate per fornire un'ampia gamma di servizi ecosistemici sia in ambito rurale che urbano.
La loro principale caratteristica è assolvere diverse funzioni nello stesso luogo.
STATO DELL’ARTE
A LIVELLO EUROPEO
La strategia europea (COM (2013) 249 final) riconoscendo che le GI possono apportare un contributo significativo nelle aree dello sviluppo regionale, del cambiamento climatico e della gestione dei rischi da disastro naturale, specifica che le GI devono diventare uno standard nella pianificazione spaziale e nelle politiche di sviluppo territoriale.
Tali infrastrutture, fornendo molteplici vantaggi, hanno la capacità di contribuire contemporaneamente al raggiungimento degli obiettivi di diverse politiche chiave dell'Unione Europea: direttiva quadro sulle acque, direttiva sul trattamento delle acque reflue, direttiva alluvioni, strategia sulla biodiversità, azione sulla carenza d'acqua e la siccità, strategia di adattamento ai cambiamenti climatici, linee guida sul riuso delle acque reflue.
STATO DELL’ARTE
A LIVELLO NAZIONALE
L’importanza delle GI per la gestione e la tutela della risorse idriche è stata evidenziata dal Ministero dell'Ambiente nell’ambito della Conferenza Nazionale del 2013 dedicata alla “green economy” in cui veniva auspicata una politica di sviluppo e di investimenti su larga scala in infrastrutture verdi, riconoscendo il grande beneficio di tali sistemi nei confronti delle criticità ambientali ed economico-sociali, particolarmente gravi in Italia per la crisi climatica, il consumo dei suoli e il dissesto idrogeologico.
STATO DELL’ARTE
OBIETTIVI
Obiettivo principale
→ avanzamento delle conoscenze sul funzionamento e sulle modalità di utilizzo delle GI dedicate alla gestione sostenibile e al disinquinamento delle risorse idriche, con il fine ultimo di promuovere e incrementare il loro utilizzo in Italia.Obiettivi specifici
→ valutazione e l’ottimizzazione di:1) funzionamento
2) applicabilità tecnica ed economica, capacità di fornitura di servizi 3) efficienza
4) modalità di gestione.
In tal senso, saranno presi in considerazione e valutati, con un approccio multidisciplinare, gli aspetti tecnico-ingegneristici legati al funzionamento idraulico e idrologico, quelli agronomici e botanici riguardanti la vegetazione utilizzata nelle GI, e quelli economici e sociali che attengono alla multifunzionalità di tali sistemi.
OBIETTIVI, METODOLOGIE, RISULTATI ATTESI
METODOLOGIE
Saranno studiate e monitorate, mediante la messa a punto di appositi impianti sperimentali a scala pilota e reale realizzati in diversi contesti climatici e regionali,
GI destinate
OBIETTIVI, METODOLOGIE, RISULTATI ATTESI
a) all’ambito produttivo (agricolo, agroindustriale, zootecnico)
b) all’ambiente urbano e peri-urbano
a) Sistemi di fitodepurazione, di lagunaggio e fasce tampone per il trattamento delle acque di scarico di origine puntuale o diffusa
OBIETTIVI, METODOLOGIE, RISULTATI ATTESI
b) Sistemi naturali di ritenzione delle acque (Natural Water Retention Measures, NWRM), quali bacini di detenzione e di infiltrazione, giardini pluviali, tetti verdi, nonché sistemi di
depurazione naturale delle acque reflue domestiche e delle acque di prima pioggia provenienti da strade o piazzali.
OBIETTIVI, METODOLOGIE, RISULTATI ATTESI
METODOLOGIE
a) Ambito produttivo (agricolo, agroindustriale, zootecnico) Fasce tampone (Riparian Zones)
Le attività sperimentali riguarderanno il monitoraggio delle differenti funzioni ecosistemiche (rimozione di inquinanti, trattenimento di sedimenti, regolazione dei deflussi).
Sistemi di fitodepurazione (Constructed Wetlands)
Le attività sperimentali riguarderanno principalmente la valutazione dell’efficienza di rimozione (sia in termini chimico-fisici che microbiologici ai fini di un eventuale riutilizzo a scopo irriguo delle acque reflue depurate) e delle proprietà idriche del substrato (mediante misurazione in situ della conducibilità idraulica a saturazione, nel tempo, per analizzare i fenomeni di occlusione).
OBIETTIVI, METODOLOGIE, RISULTATI ATTESI
Lagunaggio (lagoons)
Gli aspetti che saranno analizzati riguarderanno la quantificazione dell'abbattimento delle sostanze inquinanti attraverso prove che utilizzano entità e tipi di carico diverse ed efficienza non solo in termini di rimozione ma anche di energia, nel caso di lagunaggio aerato artificialmente.
OBIETTIVI, METODOLOGIE, RISULTATI ATTESI
b) Ambito urbano/peri-urbano
Serbatoi di detenzione (Wet Bioretention Ponds), serbatoi d’infiltrazione (Infiltration Ponds), giardini pluviali (Rain Gardens)
Gli sviluppi di ricerca che verranno affrontati riguardano due ambiti principali:
1) caratterizzazione idraulica del substrato, con particolare riferimento alla misurazione diretta in-situ della velocità di infiltrazione del suolo che costituisce il bacino;
2) caratterizzazione della vegetazione da utilizzare, in modo da poter individuare le specie più adatte a ricoprire le aree di bioritenzione e che abbiano al contempo una certa valenza estetica.
OBIETTIVI, METODOLOGIE, RISULTATI ATTESI
Tetti verdi (Green Roofs)
L’analisi riguarderà innanzitutto la caratterizzazione idraulica del substrato poiché esso deve consentire un rapido drenaggio degli eccessi idrici ma al tempo stesso immagazzinare acqua a sufficienza per assicurare la sopravvivenza della pianta e garantire l'effetto di regimazione. In seguito si passerà anche alla caratterizzazione vegetale con riferimento alla valutazione della resistenza agli stress idrici da una parte, e della capacità di cattura del sistema dei microinquinanti atmosferici dall’altra.
Sistemi di fitodepurazione (Constructed Wetlands)
Le attività sperimentali riguarderanno principalmente la valutazione dell’efficienza di rimozione (sia in termini chimico-fisici che microbiologici ai fini di un eventuale riutilizzo a scopo irriguo delle acque reflue depurate) e delle proprietà idriche del substrato (mediante misurazione in situ della conducibilità idraulica a saturazione, nel tempo, per analizzare i fenomeni di occlusione).
OBIETTIVI, METODOLOGIE, RISULTATI ATTESI
RISULTATI ATTESI
Ottenimento di informazioni e indicazioni per:
→ la corretta scelta (tecnica e economica)
→ la progettazione
→ l’implementazione
→ l’inserimento ambientale
→ la gestione e la manutenzione
OBIETTIVI, METODOLOGIE, RISULTATI ATTESI
In funzione di..
delle GI oggetto di studio.
- diversi contesti territoriali e climatici
- molteplici variabili previste
(es: diverse tipologie di risorsa idrica, specie vegetale utilizzata, carico idraulico ed organico, substrati, possibilità di riuso delle acque reflue)
come base per “linee guida” che potranno essere divulgate anche a operatori del settore e/o ad amministrazioni pubbliche che intendano sfruttare le potenzialità delle GI.
WP 3 e 4 sono rivolti alla conduzione dell'attività sperimentale sulle GI rispettivamente in ambito produttivo ed urbano/peri-urbano.
WP 3 (ambito produttivo) → Descrizione impianti 1) Fasce tampone
Sarà utilizzato un sito sperimentale allestito dall’UOR UNIPD, collocato tra il terreno coltivato e la scolina, con una lunghezza di circa 200 m, profondità di 40 m e pendenza verso la scolina di 0,8%. Saranno predisposti diversi tipi di vegetazione e di profondità. I risultati delle attività di sperimentazione saranno confrontati con quelli ottenuti su una parcella testimone dove la coltivazione arriva fino al bordo della scolina.
IMPIANTI SPERIMENTALI
IMPIANTI SPERIMENTALI
2) Fitodepurazione
Per quanto riguarda gli impianti di fitodepurazione in ambito di utilizzo produttivo, sarà condotta un'attività di ricerca, anche a scala reale, per il trattamento di acque reflue agro-industriali, zootecniche e di origine diffusa (agricola).
In particolare, l’UOR UNIBO (grazie a una collaborazione con il Consorzio del Canale Emiliano Romagnolo) metterà a disposizione per le attività di progetto un’area umida realizzata presso un’azienda con indirizzo produttivo orticolo-cerealicolo.
IMPIANTI SPERIMENTALI
IMPIANTI SPERIMENTALI
Il sistema di fitodepurazione, che riceve le acque di drenaggio agricolo dell’azienda, ha una superficie di circa 3 ettari ed è caratterizzato da un fondo scavato a -30 cm dal piano di campo originario. Essa è contornata da un'arginatura alta 90 cm e sezione in sommità di 2,5 m per rendere possibile il transito ai mezzi meccanici agricoli. L’interno della vasca è meandrificato attraverso setti in terra non rettilinei che creano un percorso idrico lungo 470 m e largo 8-10 m.
IMPIANTI SPERIMENTALI
Altro impianto di fitodepurazione è quello messo a disposizione dall‘UOR UNIRC a scala pilota per il trattamento di reflui zootecnici. Esso prevede due vasche a flusso subsuperficiale (integrabili a quattro) dotate di dispositivo automatico di alimentazione idraulica.
IMPIANTI SPERIMENTALI
3) Lagunaggio
È messo a disposizione dall’UOR UNIRC un impianto di lagunaggio collocato nello stesso sito di quello fitodepurante reflui zootecnici). Esso è costituito da quattro vasche della capacità di 1500 litri cadauna con possibilità di debole aerazione tramite dispositivi pneumatici per un confronto con trattamento del tutto anaerobico. Un ulteriore impianto pilota di lagunaggio sarà realizzato per il trattamento di reflui agro- industriali (oleari e/o agrumari).
IMPIANTI SPERIMENTALI
WP 4 (ambito urbano/peri-urbano) → Descrizione impianti 1) Serbatoi di detenzione
IMPIANTI SPERIMENTALI
L'UOR UNIPD dispone di uno stagno permanente per la raccolta dei deflussi di pioggia da una superficie pavimentata di circa 2300 m2. Esso è rappresentato da un invaso impermeabilizzato di 9,4x7,3 m per 1,65 m di profondità, sulla cui superficie sono disposte celle flottanti con varie piante ornamentali.
2) Tetti verdi
L’UOR UNIPD mette a disposizione del progetto circa 40 microcosmi di tetti verdi (in PVC con dimensioni di 0,80x0,6x0,22 m), di cui tre testimoni (a ghiaia) e i rimanenti derivanti dalla combinazione fattoriale di diversi:
substrati di coltivazione, sistemi di accumulo e drenaggio e miscugli di specie vegetali.
IMPIANTI SPERIMENTALI
3) Giardini pluviali
Saranno oggetto di sperimentazione due giardini pluviali (con superficie di 10,5 e 21 m2) messi a disposizione dall’UOR UNIPD che ricevono l'acqua di pioggia raccolta da un tetto con superficie pari a circa 220 m2.
Ulteriori impianti pilota saranno realizzati presso l’UOR UNIPA anche al fine di verificare la risposta delle GI in diversi contesti climatici.
IMPIANTI SPERIMENTALI
4) Fitodepurazione
L'UOR UNICT metterà a disposizione l'impianto di fitodepurazione a scala reale dell'IKEA Store di Catania e un impianto pilota, da realizzare appositamente, per il trattamento delle acque di prima pioggia dei piazzali e della viabilità interna del medesimo centro commerciale.
sistema di fitodepurazione per il trattamento terziario delle acque reflue domestiche è costituito da un primo letto a flusso subsuperficiale (H1, 400 m2) e da due letti a flusso subsuperficiale verticale (V1 e V2, 530 m2 ciascuno).
IMPIANTI SPERIMENTALI
Inoltre, sarà studiato anche un sistema di fitodepurazione denominato Cascade Wall System, messo a disposizione dall’UOR UNIPD, caratterizzato da una struttura terrazzata di 7,5 m2 con sei linee di fitodepurazione.
