Strategie economiche possono ridurre il fabbisogno di acqua ed energia nel trattamento delle acque reflue in Cina entro il 2035

Perché questo conta per acqua ed energia

Le città moderne dipendono da grandi impianti di trattamento per depurare le acque reflue prima che ritornino a fiumi, laghi e coste. Eppure questo servizio essenziale consuma silenziosamente enormi quantità di acqua ed elettricità. In un Paese vasto e in rapida crescita come la Cina, anche piccoli miglioramenti nel modo in cui gli impianti sono progettati e gestiti possono tradursi in risparmi massicci. Questo studio pone una domanda semplice ma urgente: la Cina può trattare più acque reflue, rispettare norme di inquinamento più severe e allo stesso tempo ridurre l’acqua e l’energia utilizzate — senza spendere una fortuna?

Seguire acqua ed energia dall’inizio alla fine

I ricercatori hanno raccolto informazioni dettagliate su 90 progetti reali e su più di 10.000 impianti di trattamento delle acque urbane in tutta la Cina. Hanno tracciato l’uso di acqua ed energia per l’intero ciclo di vita di un impianto — dalla gettata di calcestruzzo e installazione delle attrezzature, attraverso il funzionamento quotidiano, fino alla demolizione finale. Questa visione “dalla culla al cancello” mostra non solo quanta elettricità consumano pompe e aeratori, ma anche quanta acqua è necessaria per costruire le strutture e quanta energia nascosta è incorporata in prodotti chimici e materiali. Tutti i risultati sono stati espressi per metro cubo di acqua reflua trattata, consentendo di confrontare tecnologie e regioni su base equivalente.

Quali metodi di trattamento consumano meno

In Cina si fa affidamento su diversi metodi biologici che differiscono per l’assetto dei vasche e per il modo in cui viene fornito l’ossigeno ai microrganismi che degradano l’inquinamento. Il team ha riscontrato grandi differenze nelle “impronte” di questi metodi. In media, i sistemi a filtrazione biologica presentavano i consumi d’acqua e d’energia più bassi per unità di acqua reflua, mentre una tecnologia flessibile nota come trattamento a fanghi attivi continui aveva i consumi più elevati e la variabilità maggiore tra gli impianti. I processi avanzati che rimuovono più azoto e fosforo generalmente utilizzavano più risorse rispetto a quelli più semplici, ma alcuni progetti innovativi, come il sistema Linpor, hanno mostrato richieste di acqua ed energia promettenti e relativamente basse. Considerando tutti i metodi, la maggior parte dell’uso di acqua avveniva durante la costruzione, mentre la maggior parte dell’energia veniva consumata durante il funzionamento, principalmente per aerazione e miscelazione.

Pattern regionali in un Paese vasto

Collegando le impronte dei processi al mix reale di tecnologie impiegate in ciascuna città, gli autori hanno mappato come varia l’uso delle risorse in tutta la Cina. Le province centrali e orientali avevano le impronte medie più alte, riflettendo il forte impiego di processi ad alta intensità energetica e grandi volumi di trattamento. Le province nordorientali, al contrario, tendevano a usare leggermente meno acqua ed energia per metro cubo. Le regioni dipendenti dalle acque sotterranee e quelle con scarse risorse idriche spesso mostravano impronte inferiori, probabilmente perché l’aumento dei costi di pompaggio e politiche rigorose spingono le utility verso progetti più efficienti. Le aree con abbondanza d’acqua, dove le acque reflue domestiche sono più diluite, paradossalmente necessitavano di più energia per unità di inquinamento rimosso. Anche fattori sociali influivano: i luoghi con una migliore gestione dei rifiuti umani al di fuori della rete fognaria richiedevano trattamenti meno intensivi, mentre gli investimenti in impianti di riuso di alto livello tendevano ad aumentare il consumo elettrico anche quando l’uso totale dell’acqua cambiava poco.

Testare diversi scenari per il 2035

Il carico di acque reflue e l’uso complessivo di risorse della Cina sono aumentati dal 2009 con l’espansione della copertura del trattamento e l’inasprimento degli standard di inquinamento, con le impronte totali di acqua ed energia circa triplicate entro il 2022. Per esplorare come ciò potrebbe evolvere, gli autori hanno costruito scenari che riorganizzano le tecnologie di trattamento in funzione di obiettivi diversi: ridurre i costi, massimizzare la rimozione dell’inquinamento, ridurre le impronte idriche ed energetiche, o bilanciarle. Hanno quindi proiettato la capacità degli impianti al 2035 basandosi sulle tendenze demografiche. Nello scenario di ottimizzazione più ambizioso, le province sostituiscono processi meno efficienti con opzioni migliori, adattate alle condizioni locali. Questo pacchetto riduce l’impronta idrica nazionale di circa il 16% e quella energetica di circa il 26% rispetto al proseguimento delle tendenze attuali, mantenendo stabile la rimozione dell’azoto e migliorando leggermente quella del fosforo. La spesa aggiuntiva richiesta resta sotto l’8% dei costi totali di trattamento e in alcune regioni scelte più intelligenti riducono persino i costi operativi.

Cosa significa per la vita quotidiana

Per i non specialisti, il messaggio è chiaro: è possibile depurare le acque reflue in modo rigoroso, proteggere i fiumi e allo stesso tempo risparmiare quantità sostanziali di acqua ed elettricità. Entro il 2035, ci si aspetta che gli impianti di trattamento cinesi utilizzino decine di miliardi di chilogrammi d’acqua e decine di miliardi di kilowattora di elettricità ogni anno. Le strategie descritte in questo studio potrebbero ridurre di circa un quarto tale domanda mantenendo elevata la qualità dell’acqua trattata. Poiché l’analisi collega le scelte tecnologiche ai costi reali e alle condizioni regionali, offre una tabella di marcia pratica per i pianificatori urbani e le utility — non solo in Cina ma anche in altri Paesi che affrontano una crescita rapida e vincoli idrici e climatici — per aggiornare i loro sistemi di trattamento in modi più puliti, più economici e più sostenibili nel lungo termine.

Citazione: Han, S., Jones, E.R., Yin, T. et al. Cost-effective strategies can reduce water and energy requirements in China’s wastewater treatment by 2035. Nat Commun 17, 3390 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70159-y

Parole chiave: trattamento delle acque reflue, impronta idrica, consumo energetico, infrastrutture in Cina, servizi pubblici sostenibili