Water-energy nexus: evaluation of future scenarios of water treatment and their energetic sustainability.

Nesso acqua/energia: valutazione di scenari di trattamento acque futuri e della loro sostenibilità energetica. Sia la risorsa idrica che quella energetica risultano dei beni primari per l'uomo. Entrambi in continua richiesta, sono indissolubilmente legati l'uno all'altro e si sono guadagnati negli ultimi anni, nella loro mutuale interazione, una sempre più crescente attenzione da parte della comunità scientifica. L'elaborato si apre con un capitolo introduttivo dedicato alle ripercussioni sociali, economiche e climatiche della richiesta di acqua ed energia. Il secondo capitolo è dedicato all'acqua: a seguito di una classificazione delle risorse idriche ed una panoramica sull'uso mondiale in ambito di irrigazione, industriale e domestico, viene stimato il fabbisogno idrico per la produzione energetica di ciascuna delle principali tecnologie. Il terzo capitolo è dedicato all'energia e contiene un'analisi della richiesta energetica nella distribuzione e purificazione d'acqua. Il quarto capitolo quantifica così il nesso tra acqua ed energia in tre paesi identificativi di tre distinti livelli di stress idrico (Italia, Marocco e Stati Uniti d'America). Si quantifica così l'energia richiesta per produrre un metro cubo d'acqua potabile e l'omologo idrico e, dai rispettivi mix energetici ed acquatici in tre anni di riferimento (2015-2018-2040), si propone un'analisi di scenari qualora l'ottenimento dell'acqua dovesse passare maggiormente attraverso tecnologie non convenzionali quali il riciclo di acque reflue e dissalazione. Nel quinto capitolo viene proposto un caso studio applicativo di riutilizzo d'acqua. Utilizzando degli opportuni trattamenti, la cosiddetta acqua grigia prodotta in ambito residenziale viene proposta come punto di partenza per trattamenti che la portino a raggiungere i requisiti fisico-chimici tali da poter essere re-introdotta nel circuito di acqua calda sanitaria o utilizzata per irrigazione del verde urbano. La valutazione di altre fonti non convenzionali adoperabili per il medesimo scopo è impiegata come termine di paragone dell'analisi. Con il capitolo conclusivo si riassumono i punti salienti dello studio e si analizzano possibili percorsi futuri nella relazione dei due temi e delle possibili evoluzioni tecnologiche future.