A Scalable Decentralized Greywater Treatment Framework for Academic Institutions in Developing Regions
Questo studio dimostra che un sistema di filtrazione a letto impaccato multimediale, a basso costo e scalabile, utilizzando ghiaia, sabbia silicea e carbone attivo in polvere, tratta efficacemente le acque grigie istituzionali in un'università del Bangladesh, ottenendo una rimozione significativa dei principali inquinanti e producendo un effluente che soddisfa gli standard FAO per l'irrigazione e lo scarico.
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L'acqua è il sangue vitale di ogni comunità, eppure in molti luoghi l'acqua che utilizziamo e poi scartiamo viene trattata come un rifiuto piuttosto che come una risorsa. Nelle istituzioni educative, dove migliaia di persone vivono, studiano e si lavano quotidianamente, il volume d'acqua che scorre da lavandini, docce e lavatrici è immenso. Quest'acqua, nota come acque grigie, è distinta dalle acque nere pesantemente contaminate provenienti dai servizi igienici; essa trasporta sapone, particelle di cibo e prodotti chimici per la pulizia, ma non presenta i pericolosi patogeni presenti nei rifiuti umani. La sfida per le università nelle regioni in via di sviluppo non è solo trovare abbastanza acqua dolce per i loro campus, ma anche capire cosa fare con le vaste quantità di acqua che utilizzano ogni giorno. Se lasciate non trattate, queste acque grigie fluiscono in stagni e canali locali, trasportando inquinanti che possono danneggiare l'ambiente e esaurire le stesse falde acquifere di cui queste comunità dipendono. La domanda che assilla ingegneri e scienziati è se quest'acqua utilizzata possa essere pulita in modo semplice ed economico abbastanza da poter essere riutilizzata per scopi come l'irrigazione dei giardini o lo scarico dei WC, trasformando una passività in una risorsa locale.
Ricercatori della Hajee Mohammad Danesh Science and Technology University, nel nord del Bangladesh, si sono posti l'obiettivo di rispondere a questa domanda testando un sistema di filtrazione semplice e a basso costo, progettato per un ambiente universitario. Il team ha raccolto campioni di acque grigie grezze da vari punti dell'università, inclusi i condotti di drenaggio vicino ai dormitori degli studenti e le aree stagnanti e allagate dove le acque reflue si erano accumulate. Hanno analizzato l'acqua per capire esattamente cosa contenesse, misurando i livelli di acidità, la quantità di materia organica e la concentrazione di sostanze chimiche specifiche come nitrati, fosforo e boro. I risultati hanno mostrato che l'acqua grezza era pesantemente inquinata, con livelli molto bassi di ossigeno disciolto e alte concentrazioni di contaminanti che sarebbero dannosi per la vita acquatica e inadatti all'irrigazione. L'acqua era essenzialmente una zuppa di detersivi e scarti organici, che fluiva ininterrotta dal campus verso il paesaggio circostante.
Per affrontare questo problema, i ricercatori hanno costruito una semplice colonna di filtrazione nel loro laboratorio, imitando un sistema che potrebbe essere scalato per l'intera università. Il dispositivo era un tubo verticale riempito con tre distinti strati di materiali, disposti dal basso verso l'alto. Lo strato di base consisteva in ghiaia grossolana per catturare i detriti più grandi come foglie e plastica. Sopra di essa si trovava un letto di sabbia di silice, che funge da filtro fine per intrappolare le particelle sospese più piccole. L'ultimo strato, e il più critico, era il carbone attivo in polvere, una forma altamente porosa di carbonio nota per la sua capacità di agganciare e trattenere sostanze chimiche e odori disciolti. I ricercatori hanno versato l'acqua grigia grezza nella parte superiore di questa colonna e hanno lasciato che la gravità la tirasse verso il basso attraverso gli strati, raccogliendo l'acqua che emergeva dal fondo per vedere quanto fosse diventata più pulita.
I risultati di questo esperimento sono stati sorprendenti. Mentre l'acqua passava attraverso la ghiaia, la sabbia e il carbone, il sistema di filtrazione rimuoveva una parte significativa degli inquinanti. La quantità di materia organica, misurata come domanda chimica di ossigeno, è diminuita tra il 50 e il 70 percento. Il sistema è stato ancora più efficace nella rimozione di nitrati e boro, riducendo i loro livelli rispettivamente dell'80-90% e dell'80-85%. I solidi sospesi, quelle minuscole particelle che rendono l'acqua torbida, sono stati ridotti del 75-80%, e i livelli di fosforo sono scesi del 40-50%. L'acqua uscita dal fondo del filtro era limpida e soddisfaceva gli standard di sicurezza stabiliti dall'Organizzazione per l'Alimentazione e l'Agricoltura per l'irrigazione, il che significa che poteva essere utilizzata in sicurezza per irrigare il paesaggio dell'università senza danneggiare le piante o il suolo.
Tuttavia, lo studio ha anche rivelato i limiti di questo approccio semplice. Sebbene il filtro fosse eccellente nel rimuovere particelle solide e molti prodotti chimici, non ha cambiato significativamente la quantità totale di solidi disciolti nell'acqua, né ha aumentato i livelli di ossigeno, che sono rimasti bassi. Ciò significa che, sebbene l'acqua sia abbastanza pulita per l'irrigazione delle piante, potrebbe ancora necessitare di ulteriori fasi di trattamento, come l'aerazione, prima di poter essere rilasciata in stagni naturali o utilizzata per altri scopi. I ricercatori hanno concluso che questo metodo di filtrazione multistrato offre una soluzione praticabile, economica e scalabile per le istituzioni accademiche nelle regioni in via di sviluppo. Implementando un sistema del genere, le università potrebbero ridurre la loro dipendenza dalle acque sotterranee dolci, abbassare le loro bollette idriche e prevenire l'inquinamento dei corpi idrici locali, creando un ciclo più sostenibile di utilizzo dell'acqua proprio all'interno dei propri campus.
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