Lo scorso dicembre si è concluso il progetto “PREPARED: Enabling Change”, finanziato dall’Unione Europea nell’ambito del 7° Programma quadro e durato quattro anni. Il progetto ha studiato i problemi di adattamento dei sistemi idrici e delle acque reflue ai cambiamenti climatici e ha fornito soluzioni ai problemi indotti in diverse regioni climatiche, sia a livello di singole parti sia a livello integrato del servizio idrico. Il progetto ha puntato sullo sviluppo tecnologico per favorire la capacità di adattamento e ha considerato, tuttavia, anche aspetti di gestione manageriale e di regolamentazione per guidare la scelta degli interventi da adottare in base alle diverse condizioni ambientali, sociali ed economiche.
Gran parte del lavoro svolto in PREPARED è stato inventare, sviluppare e utilizzare metodi di analisi e tecnologie nuove (oppure esistenti ma migliorate), per rendere i sistemi idrici più robusti o flessibili agli effetti dei cambiamenti climatici.
PREPARED racchiude casi studio distribuiti uniformemente in Europa. Ha così potuto analizzare problematiche comuni alle città del Continente, mirando a sviluppare tecnologie, conoscenze e strumenti che possano essere generalizzati in più aree geografiche e culture. Oltre alla dimesione spaziale, il progetto ha analizzato la dimensione temporale, per “preparare” i gestori a diversi possibili scenari di previsione del futuro.
I principali risultati
A caratterizzare il progetto è stato il dialogo con le città partner, o meglio con i gestori del servizio idrico coinvolti, i quali hanno influenzato i lavori ponendo quesiti, testando i risultati, criticandoli e/o apprezzandoli; favorendo in generale lo sviluppo di strumenti dal pratico impiego, in aggiunta al puro valore scientifico. Le attività di ricerca sono state organizzate in quattro aree, per studiare al meglio le tematiche proposte dalle città partner.
Le aree di ricerca comprendono: la stima e la gestione del rischio indotto dai cambiamenti climatici, la creazione di un tool – box per il controllo e monitoraggio in tempo reale del funzionamento del sistema idrico integrato (e delle singole parti), metodi per la gestione integrata di reti idriche urbane resilienti e robuste, e in più un’area finalizzata alla divulgazione dei risultati e alla loro applicazione.
Per guidare la scelta tra i possibili interventi di adattamento ai cambiamenti climatici proposti, la pagina web del progetto (www.prepared-FP7.eu) presenta una matrice decisionale in cui i possibili interventi sono organizzati per tipologia di problema e tipologia di soluzione (strutturale o “soft”): selezionando l’area di interesse, si viene indirizzati ai report di progetto in cui trovare le informazioni cercate (http://aim.prepared-fp7.eu/).
I partner di progetto
Al PREPARED hanno aderito e collaborato 35 partner: 20 centri di ricerca, 12 gestori del servizio idrico oltre a 3 partners, gestori nelle città di Melbourne e Seattle “senza portafoglio”, che hanno collaborato e condiviso la loro esperienza durante lo sviluppo del progetto. La lista completa dei partner è indicata in figura 1 e la loro distribuzione geografica in figura 2.
La città di Genova è il caso studio italiano con i partner IrenAcquaGas (IRIDE all’inizio del progetto) e Mediterranea delle Acque.
Le città partner
Il progetto è stato pensato sulla base delle esigenze delle città coinvolte che includono: Oslo per il Nord Europa (NO); Berlino (DE), Gliwice (PL), Lione (FR), Simferopol (UA) per l’Europa centrale e dell’Est; Eindhoven (NL), Wales (UK), Aarhus (DK) per il Nord-Ovest e per le regioni mediterranee, Lisbona (PT), Barcellona (ES), Genova (IT), Istanbul (TR). I temi di interesse sviluppati durante il progetto nelle diverse città sono stati:
- Barcellona: sistema di supporto alla decisione per progettare sistemi idrici complessi in condizione di stress idrico. Metodologie per la stima e la gestione del rischio da allagamento urbano e per il monitoraggio dei sedimenti nelle reti fognarie.
- Berlino: sistema di supporto alla decisione per gestire la distribuzione di acqua potabile da fonti di diversa natura e livello di qualità, in diverse condizioni climatiche. Sviluppo di un sistema integrato di monitoraggio e controllo degli scarichi da rete a fiume.
- Istanbul: schema concettuale di rainwater harvesting e gestione di acque grige come fonti di approvigionamento alternative in regioni caratterizzate da scarsità idrica.
- Genova: sistema di supporto alla decisione per la gestione ottimale di diverse possibili fonti di approvigonamento idrico e loro protezione su base giornaliera. Degno di nota il contributo del partner italiano, Iren Acqua Gas, che ha sviluppato una procedura per mappare la qualità dell’acqua fornita e individuare potenziali punti della rete a rischio, chiamata Water Pipes Cartography. (http://www.prepared-fp7.eu/viewer/file.aspx?FileInfoID=228)
- Aarhus: sviluppo di un sistema di real time control applicato al sistema idrico sanitario a livello integrato e sistema di early warning sulla variazione della qualità, dovuto agli scarichi, nei corpi idrici ricettori. In aggiunta in Aarhus è stato testato un sistema integrato di monitoraggio delle piogge in real time.
- Eindhoven: sistema di early warning sul grado di deterioramento della qualità nelle reti di distribuzione idrica.
- Gliwice: tecnologie avanzate per la misura e la modellazione degli scarichi da rete sui corpi idrici ricettori.
- Lisbona: metodo di early warning per potenziale rischio di contaminazione dovuto a scarichi fognari in acque destinate ad uso ricreativo.
- Oslo: soluzioni per le variazioni di qualità nelle reti idriche dovute a variazioni di temperatura. Sviluppo di un sistema integrato di monitoraggio e controllo degli scarichi da rete a fiume. Modelli di gestione e manutenzione in reti fognarie sottoposte a variazioni repentine di flusso. Analisi e gestione dei rischi provocati nel sistema idrico integrato dagli impatti dei cambiamenti climatici.
- Wales: analisi degli aspetti istituzionali e sociali coinvolti nel processo di adattamento agli impatti dovuti ai cambiamenti climatici.
- Lione: stima dell’impatto dei cambiamenti climatici sulla frequenza degli eventi di rottura nelle reti idriche e sviluppo di un software prototipo sulla calibrazione dei sensori e la verifica e la valutazione delle incertezze connesse con le misurazioni.
Inoltre a Lisbona, Simferopol (Ucraina) e Eindhoven lo studio ha anche interessato la creazione di un database di possibili sorgenti di rischio (Hazard) per il raggiungimento degli obiettivi di gestione (obiettivi di servizio, ambientali, salute e sicurezza pubblica, economici) e la creazione di un database di soluzioni per ridurre i rischi previsti, in funzione dei diversi hazard e delle diverse parti del sistema a rischio.
L’importanza delle decisioni
Alcuni effetti del cambiamento climatico riguardano direttamente o indirettamente l’intero ciclo dell’acqua. Pertanto, è necessario identificare gli effetti che interessano più ambiti tecnici e studiare come l’impatto in una parte del sistema, possa causare un effetto a cascata su altre parti.
Inoltre, il ciclo idrico urbano sarà influenzato da effetti del clima di diverso impatto sulla scala temporale, acuti e a lento sviluppo: i primi comportano eventi come le inondazioni, i secondi lasciano scie a testimonianza che qualcosa sta accadendo, come i cambiamenti di colore dell’acqua. Entrambi i tipi di evento influenzeranno la pratica, l’approccio, le metodologie di gestione e di funzionamento del sistema: gli eventi acuti devono essere affrontati e mitigati a livello di pianificazione e di gestione di eventi critici, mentre quelli più lenti a livello di pianificazione. In ogni caso il gestore deve prendere delle decisioni di intervento con la speranza di non pentirsene in futuro.
Il processo decisionale deve tenere conto di molteplici fattori da pesare e bilanciare tra loro, tuttavia non tutto è prevedibile, specie quando si tratta di temi come i cambiamenti climatici. Le buone decisioni devono affrontare l’incertezza e la variabilità associata agli scenari analizzati. Per esempio: quando si progetta un rifornimento idrico alternativo in previsione di lunghi periodi di siccità, o quando si progettano soluzioni urbane per ridurre l’impatto delle inondazioni, o quando si valutano le conseguenze per la salute da contaminazione in un’analisi di rischio, bisogna anche studiare la variabilità associata alle ipotesi assunte, per non prendere decisioni più costose del dovuto o economiche, ma sottodimensionate.
L’incertezza è un fattore importante nel processo decisionale a livello nazionale e locale. L’Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) dal 2000 ad oggi, ad esempio, ha sviluppato scenari di cambiamento climatico da una prospettiva globale, ma le decisioni di investimento devono essere prese a livello locale. La valutazione quantitativa del grado e dell’impatto dell’incertezza associata deve essere sempre indicata in un’analisi completa. Solo così i gestori possono disporre degli strumenti per valutare e prendere decisioni bilanciando tra i costi delle soluzioni adottate contro i rischi del non adottarne.
In generale, le decisioni da prendere nell’ambito del servizio idrico devono tenere conto in qualche modo di ciò che oggi non sappiamo, poiché le infrastrutture sono progettate per fornire il servizio richiesto nel tempo, coprendo un arco temporale di più generazioni.
In particolare, con riferimento ai cambiamenti climatici, alcuni degli effetti, quelli definiti lenti, si faranno sentire tra molti anni. Dunque ogni progetto, che ha come scopo capire come le reti saranno affette dagli effetti dei cambiamenti climatici, deve essere in grado di prevedere il futuro in modo logico e schematico.
Ci sono diverse possibilità a disposizione dei ricercatori, di coloro che sviluppano tecnologie o dei gestori, per identificare e affrontare problematiche con impatto significativo e lontano nel tempo. Ancora una volta, ogni metodo deve fare i conti con l’incertezza, che non si può eliminare, ma si può analizzare.
Diversi percorsi decisionali per diversi scenari
L’idea del progetto PREPARED nasce da un approccio di ‘roadmapping’ sviluppato dalla piattaforma tecnologica “the Water Supply and Sanitation Technology Platform” (WSSTP) (www.wsstp.eu) nel 2006. Il roadmapping consiste nell’identificazione di un percorso che va dalla situazione attuale al raggiungimento di uno stato futuro atteso; il percorso da seguire deve essere descritto unitamente alla selezione di soluzioni tecnologiche da applicare per raggiungere lo stato finale.
Utilizzando un approccio di roadmapping, PREPARED ha individuato le tecnologie migliori da applicare nel settore idrico e delle acque reflue per raggiungere lo stato futuro desiderato.
L’approccio, come formulato dalla WSSTP, è limitato dalla difficoltà di caratterizzare lo stato futuro: un compito quasi impossibile dato il livello di incertezza coinvolto. Poiché il futuro è incerto, non si possono quindi sapere quali tecnologie saranno applicabili, e se le tecnologie intelligenti di oggi saranno adeguate. Inoltre bisogna anche considerare che il settore idrico è di solito un ‘follower’ in termini di sviluppo tecnologico e non un leader, sebbene offra un servizio di vitale importanza. Pertanto, molti dei progressi in questo settore sono di tipo reattivo alle innovazioni in altri settori e il processo innovativo è lento. È quindi ancora più importante agire con cautela. PREPARED offre dunque un’approccio esplorativo che accanto al roadmapping vuole tenere conto dell’incertezza su ciò che il futuro effettivamente sarà.
Tale approccio esplorativo consiste nel definire prima di tutto i confini entro i quali si può prevedere avverranno cambiamenti dovuti a fattori esterni ad un sistema, come quelli climatici. Poi è necessario stimare le pressioni e gli impatti esercitati dai cambiamenti stessi sullo stato futuro di un sistema e, da questo processo, valutare la robustezza delle eventuali risposte del sistema agli impatti attesi. Per i sistemi idrici urbani questi confini dovrebbero essere definiti per divesi scenari di cambiamenti climatici e di condizioni socio-economiche. Ogni scenario può essere utilizzato per rappresentare come le cose potrebbero apparire ad un certo momento nel futuro e non solo come si crede saranno.
Ci sono molti scenari in uso per immaginare come il futuro potrebbe apparire, si pensi ai molti studi pubblicati sui cambiamenti climatici e le variazioni delle variabili in gioco. Questi scenari non devono essere visti come previsioni del futuro, ma come visioni logiche, coerenti e plausibili per testare le innovazioni. Diversi scenari sono disponibili per ogni paese, in forme diverse per diversi settori di servizio e infrastrutture.
Non esiste un unico scenario che possa essere utilizzato anche all’interno di un particolare settore, paese o regione. In PREPARED sono stati considerati scenari detti di driver e socio-economici.
Gli scenari di driver sono definiti da fattori che possono potenzialmente ripercuotersi sullo stato dei sistemi di approvvigionamento idrico e dei servizi igienico-sanitari; i loro effetti possono essere previsti con un approccio detto “driver-Pressure-State-Impact-Response” rapresentato nella figura 3. Un esempio sono gli scenari utilizzati per stimare le possibili traiettorie nel tempo delle variabili climatiche, metereologiche e dei parametri idrologici.
Tuttavia, sullo stato dei sistemi idrici urbani eserciteranno pressione molti altri fattori, più o meno sensibili al controllo umano. Per esempio, in Europa, le norme ambientali costituiscono un importante gruppo di fattori in grado di influenzare e alterare lo stato di questi sistemi, e possono essere, in una certa misura, controllati.
Gli scenari socio-economici (S-E) sono in grado, a loro volta, di influenzare gli scenari driver sulla base di come i comportamenti della società possano influire/essere responsabili dei cambiamenti climatici (esempio a causa dei livelli di emissioni di gas serra) o in base a come i sistemi sono regolamentati. Gli scenari socio-economici definiscono anche la capacità, disponilità e attitudine a reagire ai cambiamenti climatici e alle altre pressioni di driver.
La forza economica di una società sarà diversa sotto diversi scenari e, dato che la capacità di adattamento è fortemente correlata alla ricchezza, il livello economico sarà responsabile di diversi livelli di capacità di adattamento. Uno scenario socioeconomico dovrebbe dunque includere la volontà, la capacità e il modo di avvicinarsi di un sistema sociale allo sviluppo e all’utilizzo di tecnologie innovative, nonché al cambiamento di pratiche o comportamenti.
Soluzioni robuste o flessibili?
La resilienza di un sistema fisico può essere aumentata investendo in tempo, flessibilità, robustezza, e/o conoscenza. Quando un approccio di adattamento è fattibile, la strategia di solito seguita consiste nel concentrarsi sulla flessibilità e la conoscenza. Se un adattamento flessibile è costoso, come accade con gli investimenti nelle infrastrutture idrico-igienico-sanitarie, sono allora necessarie soluzioni robuste. Una soluzione robusta è una soluzione che rimane efficace per una vasta gamma di scenari, ossia significa che la soluzione scelta può sopportare diversi tipi di pressioni interne ed esterne che il futuro potrebbe portare.
In conclusione, in aggiunta alle soluzioni tecnologiche proposte, il valore aggiunto di PREPARED è fornire gli strumenti per aiutare i gestori a capire quando sia necessario investire in soluzioni robuste e quando, invece, strategie flessibili siano più promettenti. Il processo di verifica della capacità di recupero di un sistema, cui viene applicata una data soluzione, rispetto a diversi scenari di vario tipo, evidenzia le opportunità e le problematiche del sistema stesso in diverse condizioni. Tali opportunità e problemi possono essere rappresentati utilizzando degli indicatori e defininedo dei sistemi di allarme rapido. I gestori possono quindi scegliere di investire in robustezza e/o in flessibilità nelle loro strategie e, allo stesso stempo, anticipare i problemi e sfruttare le opportunità emergenti.
di Rita Ugarelli – Rita.Ugarelli@sintef.no
È attualmente senjor researcher presso il dipartimento “Water & environment” dell’Istituto di ricerca SINTEF (www.sintef.no), responsabile dell’unità di Infrastructure Asset Management e professore associato presso la Facoltà di Ingegneria di Trondheim in Norvegia. Ha un Dottorato di Ricerca in Scienze e Tecnologie dell’acqua. È coordinatore delle attività della SINTEF con la Comunità Europea (programma di ricerca H2020 e Infravation, al momento) e rappresentante della SINTEF presso il WSSTP di cui SINTEF è socio fondatore. È esperta e docente, per il corso avanzato destinato agli studenti di Dottorato, di Infrastructure Asset Managment applicato alle reti idriche urbane (gestione del rischio, life cycle costing, life cycle assessment e analisi di affidabilità e sistemi decisionali).