Tecnologie appropriate per il miglioramento della qualità dell acqua potabile nei Paesi a risorse limitate: alcune esperienze del CeTAmb

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1 ACCADUEO Ferrara 23 MAGGIO 2012 LE TECNOLOGIE APPROPRIATE NELL USO DELL ACQUA Tecnologie appropriate per il miglioramento della qualità dell acqua potabile nei Paesi a risorse limitate: alcune esperienze del CeTAmb Ing. Sabrina Sorlini Centro di documentazione e ricerca sulle Tecnologie Appropriate per la gestione dell Ambiente nei Paesi in via di Sviluppo

2 Origine del CeTAmb 6a Giornata di Studio di Ingegneria Sanitaria-Ambientale: "LA GESTIONE DELL'AMBIENTE NEI PAESI IN VIA DI SVILUPPO: recupero di risorse dai rifiuti e tecnologie appropriate - 7 maggio 1999 Si è ufficialmente istituito presso la Facoltà di Ingegneria nell aprile 2000 Finalità: Promuovere la ricerca di tecnologie appropriate per la gestione delle problematiche ambientali nei Paesi in via di Sviluppo (PVS)

3 Finalità del CeTAmb Promuovere contatti Promuovere la diffusione di informazioni su attività di cooperazione centro di documentazione Incentivare, coordinare ed eseguire direttamente attività di ricerca in collaborazione con i PVS Incentivare scambi culturali con i PVS Organizzare seminari specifici nell'ambito dei corsi di laurea e dei programmi didattici di istituti scolastici superiori Promuovere l'organizzazione di attività di aggiornamento, convegni di studio nazionali e internazionali

4 Progetti Settori interessati Acque potabili Acque di scarico Rifiuti Energia Pianificazione territoriale

5 Acque potabili Progetti Monitoraggio e ipotesi di trattamento per la potabilizzazione dell acqua di falda a Sololo (Kenya, 2001) Monitoraggio della risorse idriche superficiali in Ghana (2002) Trattamento e distribuzione delle acque ad uso potabile nei villaggi a sud di Calcutta (India, 2004) Rimozione dei fluoruri dall acqua potabile di falda (Senegal, ) Alternative per il trattamento dell acqua a fini potabili nella Provincia di Phang-Nga colpita dallo tsunami del 2004 (Thailandia, ) Soluzioni appropriate per la rimozione dell arsenico dalle acque potabili in West Bengala e Bangladesh, in collaborazione con il Danmarks Tekniske Univers (Danimarca, 2006) Problematiche relative alla gestione di acque potabili nella rete di distribuzione a Chacas (Perù, ) Realizzazione di un pozzo a Figuil (Camerun, 2008) Pianificazione di interventi idrico-sanitari nel distretto di Garango (Burkina Faso, 2010) Utilizzo di Moringa Oleifera e altre risorse naturali per il trattamento delle acque (CiadCamerun, 2009-in corso) Disinfezione dell acqua potabile tramite un concentratore solare parabolico (Camerun, 2010in corso) Water Safety Plan nelle comunità rurali (Senegal, 2011)

6 Progetti Acque di scarico Riutilizzo di acque reflue in agricoltura (Senegal, ) Gestione delle acque reflue provenienti dal Saint Luke Hospital a Wolisso (Etiopia, 2006) La gestione dell ambiente nel parco nazionale del Rwenzori (Uganda, 2007) Progetto integrato di sviluppo sostenibile dell area del bacino del rio Pojuca, Stato di Bahia (Brasile, ) Gestione delle acque di scarico e meteoriche in una scuola a Nairobi (Kenia, 2009) Analisi ambientale nell ospedale di Tabaka (Kenia, 2009) Valutazione ambientale in una comunità a sud del Cairo (Egitto, 2009) Pianificazione di interventi idrici e igienico sanitari nelle zone di Petit-Goave e GrandGoave (Haiti, 2010-in corso) Trattamenti di depurazione di reflui industriali per il controllo della tossicità nel sud del Brasile (Brasile, 2010-in corso) Gestione delle acque di scarico (nere e grigie) nel quartiere di Moscù a Ciuad Guayana, (Venezuela, 2010-in corso)

7 Rifiuti Recupero della plastica(senegal, 2002) Progetti Gestione dei rifiuti solidi urbani(rsu) a Il Cairo(Egitto, 2002) Raccolta, recupero e smaltimento dei rifiuti a Zavidovici (Bosnia Erzegovina, 2005-in corso) Gestione dei rifiuti solidi urbani a Chimaltenango(Guatemala, 2004) Progettazione di un sistema di raccolta, recupero e smaltimento di RSU nella municipalità di Lougà (Senegal, 2004) Organizzazione di un sistema di gestione di RSU in alcune città del nord della Somalia(Somalia, ) Gestione dei rifiuti solidi urbani a Zurite e Izcuchaca(Perù, ) Gestione dei rifiuti solidi urbani a Sololo(Kenya, ) Gestione dei rifiuti solidi ospedalieri a Nanoro(Burkina Faso, 2008) Gestione dei rifiuti solidi urbani a Larache (Marocco, 2009) Inclusione sociale e sostenibilità ambientale a Santa Rita, Paraiba (Brasile, 2009-in corso) Gestione dei rifiuti solidi urbani a Juba (Sud-Sudan, 2010-in corso) Gestione dei rifiuti solidi nella periferia di Bankok (Thailandia, 2011-in corso) Gestione dei rifiuti ospedalieri nella Striscia di Gaza (Palestina, 2011-in corso)

8 Progetti Energia Recupero di combustibili non convenzionali dai rifiuti a Korogocho(Kenya, 1999) Applicazione dell energia solare per l alimentazione di una pressa bricchettatrice (Burkina Faso, 2003) Energia eolica per l alimentazione di una pompa da pozzo in Guinea (Guinea, 2003) Valorizzazione di biomasse a Gitega(Burundi, ) Produzione di combustibili alternativi alla legna mediante bricchettatura di biomasse agricole(burkina Faso, ; Senegal ; Burundi, Ciad Camerun, in corso) Limpopo Transfrontier Programme: livelihood enhancement through transboundary natural ressources in the Limpopo corridor(sud Africa, ) Pianificazione territoriale Impatto delle grandi infrastrutture tecnologiche sullo sviluppo degli insediamenti informali nello stato Bolivar(Venezuela, 2001) Elementi infrastrutturali stradali per una maggiore sicurezza in ambiente urbano: il caso di Caracas(Venezuela, 2001)

9 ALCUNE ESPERIENZE SETTORE ACQUA

10 1. SENEGAL RIMOZIONE DEI FLUORURI DALLE ACQUE DI FALDA (SENEGAL) Ricerca svolta nell ambito del Dottorato di Ricerca in Metodologie e Andrea Andreetti, tesista CeTAmb Tecniche appropriate nella Cooperazione Internazionale allo sviluppo

11 PROBLEMATICA IN SENEGAL: eccessiva concentrazione di fluoruri nelle acque di falda delle Regioni di Diourbel, Fatick, Kaolack e Thies Concentrazioni di F - misurate: da 2 mg/l a 12 mg/l MA non c è un limite nazionale per i fluoruri nelle acque potabili Distribuzione della concentrazione di F - nella falda senegalese

12 Il contesto specifico d intervento Comunità rurale di Patar regione di Diourbel Progetto: Regione Lombardia, Partners: Tovini (BS), UniBS, UniDakar 1) scelta comunità rurale di Patar per presenza elevata di fluoruri nell acqua di falda: 5 mg/l 34 villaggi per un totale di abitanti, amministrati da un capo della comunità SAMBE 2) Su consiglio del capo della comunità, scelta villaggio di Sambè per inizio attività 1292 abitanti in 144 famiglie in media 9 abitanti per famiglia

13 Il ruolo del CeTAmb nelle attività Ricerca/sperimentazione ATTIVITA TECNICHE: Contributo attivo in fase di: sperimentazione e ricerca in laboratorio e/o in campo: pre-progetto: per la definizione del processo più appropriato (filtrazione in cenere d ossa) a progetto avviato: per il miglioramento e l ottimizzazione degli impianti progettazione, realizzazione e monitoraggio degli impianti in Italia: realizzazione e verifica prototipi in Senegal: replica in loco dei prototipi e messa in opera

14 Ricerca/sperimentazione - Italia Durata processo (24h) Temperatura raggiunta (<500 C) Tipologia ossa (scapole) Processo di calcinazione Inserimento di 6kg circa di carbone Ossa al termine della calcinazione

15 Ricerca/sperimentazione - Italia Realizzazione dei manuali Alcune pagine del manuale per la realizzazione del forno

16 Ricerca/sperimentazione - Senegal Realizzazione del forno E stato costruito al villaggio, identico a quello in Italia. In questo modo la popolazione può autonomamente procedere alla produzione di cenere d ossa. Per la realizzazione è stato coinvolto un artigiano locale.

17 Ricerca/sperimentazione - Senegal Produzione della cenere d ossa Setacciatura: sono stati forniti due setacci, con maglie da 0,2mm e da 2mm. Così come per la realizzazione del forno e per i processi di calcinazione, anche per la fase di setacciatura si è cercato di coinvolgere gli abitanti.

18 Ricerca/sperimentazione - Senegal Realizzazione del filtro defluoratore Realizzato dal medesimo artigiano che ha costruito il forno. E costituito da un secchio da 30L, cui è stato applicato un rubinetto giuntato, internamente, da un tubo drenante. 1. Tubo in pvc forato, raccordato al rubinetto e rivestito di tessuto in nylon 2. Cenere con granulometria >2mm per migliorare il drenaggio (2kg) 3. Cenere con granulometria 0,2-2mm che svolge l adsorbimento vero e proprio (6kg) 4. Acqua (2,5 litri circa) 5. Piatto in alluminio forato 6. Volume d acqua da ricaricare(12-13 litri) Portata uscente: 100 l/h (12,5 l in 7 30 ) Tempo di contatto minimo cenere-acqua: 1 30

19 Ricerca/sperimentazione - Senegal Filtro prototipo Tubo di drenaggio rivestito con tessuto in nylon Cenere con granulometria >2mm Piatto forato in alluminio

20 SENSIBILIZZAZIONE E FORMAZIONE incontri con il capo della comunità rurale e verifica delle condizioni d utilizzo dell acqua pianificazione dell attività di sensibilizzazione insieme agli animatori e scelta delle immagini descrittive da mostrare alle famiglie

21 Formazione TECNICA organizzazione formazione in Università di Dakar

22 Formazione TECNICA Formazione ai tecnici GESTORI (formatori) dei pozzi sul funzionamento e utilizzo del calcinatore e dei filtri

23 Formazione TECNICA corsi di formazione sull uso dei filtri per le famiglie del villaggio di Sambé (42 donne)

24 Considerazioni FILTRO DOMESTICO AD OSSA ANIMALI: Efficace Buon grado di accettazione PIENA COLLABORAZIONE dei partner locali (Universita, Comunita ) EFFICACIA DELLE ATTIVITA DI SENSIBILIZZAZIONE E FORMAZIONE SOSTENIBILITA NEL TEMPO POSSIBILE SE: Comitato responsabile della preparazione, allestimento e gestione dei filtri Accesso alle ossa (disponibilita e economicita ) Economicita del sistema

25 2. CAMERUN Energia solare per la disinfezione dell'acqua in Camerun: sperimentazione di un concentratore solare parabolico Ricerca svolta nell ambito Andrea del Dottorato Andreetti, di Ricerca tesista CeTAmb in Metodologie e Tecniche appropriate nella Cooperazione Internazionale allo sviluppo

26 Cameroun Area di intervento Regione dell Ovest, villaggio di Baboné Partners del progetto CeTAmb, Università di Brescia Università di Dschang, Cameroun I.T.I. Galilei, Ostiglia (MN) I.P.C. Golgi, Brescia Associazione ADA Onlus Alliance for Development of Africa, Brescia Ditta Radice, Como

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29 Descrizione del progetto Inquadramento della problematica: Difficile accesso alle fonti di acqua da parte della popolazione locale Mancanza di adeguati sistemi di trattamento (al fine di garantire la qualità della risorsa idrica) e di distribuzione Obiettivo del lavoro: Progettazione, costruzione e monitoraggio di un prototipo di concentratore solare di tipo parabolico lineare: Installazione di un concentratore a scala reale in un sito appropriato, nel contesto rurale di Baboné Sensibilizzazione della comunità sui problemi legati alla qualità dell'acqua potabile Raggiungimento del fabbisogno giornaliero della popolazione

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32 Il prototipo di concentratore solare TUBAZIONE IN FERRO VERNICIATO DI NERO Dimensioni: D = 1'' 1/2, L = 110 cm, V = 1,3 L SUPERFICIE RIFLETTENTE. Materiali testati: (a) Materiale da arredamento trattato a specchio; (b) Alluminio trattato. SUPPORTO PARABOLICO ORIENTABILE MANUALMENTE, IN LAMIERA CON TRATTAMENTO ANTI RUGGINE. Dimensioni pianta: 2 m * 1 m SONDA TERMOMETRICA DIGITALE

33 Funzionamento del primo concentratore solare pilota (stazionario) Il sistema funziona in condizioni statiche ovvero l'acqua è ferma Secondo i principi dell'ottica i raggi che incidono perpendicolarmente su uno specchio parabolico vengono riflessi nel suo asse focale L'asse della tubazione coincide con l'asse focale della parabola: l'acqua contenuta all'interno viene riscaldata e perciò disinfettata dai microrganismi patogeni attraverso il calore trasportato dai raggi del Sole

34 Il nuovo concentratore solare pilota: 1. Funzionamento in continuo: Progettazione, costruzione e monitoraggio di un concentratore solare pilota di 5 m di lunghezza, per il funzionamento in continuo

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37 ASPETTI MICROBIOLOGICI Il collettore solare è in grado di disinfettare l acqua da possibili agenti patogeni; le prove svolte indicano un notevole abbattimento della flora microbica in tempi molto rapidi (meno di 10 minuti). Per T 70 C Elimina gli agenti patogeni entro 10 minuti Per T 85 C Elimina gli agenti patogeni entro 5 minuti Per T = 100 C la maggior parte dei microrganismi sono eliminati quasi istantaneamente

38 IN CORSO DI STUDIO Missione in corso per l installazione del concentratore solare in una scuola del villaggio di Babonè Costruzione e monitoraggio del funzionamento di uno scambiatore di calore per preriscaldare l acqua in ingresso al concentratore Valutazione del sistema di movimentazione realizzato Analisi della qualità microbiologica dell acqua trattata dal nuovo concentratore solare e studio della capacità di disinfezione delle specie più termoresistenti

39 3. CIAD-CAMERUN POTABILIZZAZIONE DELLE ACQUE CON MATERIALI NATURALI NELLA VALLE DEL LOGONE (Ciad e Camerun)

40 Zona di studio: Valle del fiume Logone (Ciad-Cameroon) Zona sub-sahariana Estensione: km 2 N villaggi: >5000 (principalmente rurali) Uso di servizi sanitari appropriati: 4%-35% Approvvigionamento da fonti idriche sicure: 44%-51%

41 Obiettivi Valorizzazione delle risorse naturali per la lotta alla povertà nella valle del Logone Progetto UE VALRENA In collaborazione con l ONG ACRA Partner: CeTAmb, Università di Milano, di Ngaounderee di N Djamena Studio sul contenuto nutrizionale della Moringa Oleifera Estrazione di olio essenziale di Neem Produzione migliorata di mattoni in terra cotta Trattamento dell acqua ad uso potabile con materiali naturali Ruolo del CeTAmb: Inquadramento della situazione ambientale con focus sull approvvigionamento idrico Individuazione dei materiali locali naturali per la potabilizzazione delle acque

42 Attività INDAGINE SUL CAMPO Questionari su: contesto economico, sociale, ambientale Villaggi visitati: 37 (18 Ciad + 17 Camerun) - Famiglie intervistate: 278 Indagine materiali naturali presenti Scelta villaggi per successivo monitoraggio approfondito SPERIMENTAZIONE DI LABORATORIO IN ITALIA SUI MATERIALI NATURALI Prove sull abbattimento della torbidità MONITORAGGIO APPROFONDITO DELLE ACQUE IMPLEMENTAZIONE IMPIANTI PILOTA IN LOCO

43 Risultati Acque superficiali Tipologia: fiume, lago, pozze Problematiche: torbidità elevata e rischi per la salute Diffusione: 21% del campione totale Pozzi aperti Tipologia: pozzi tradizionali rivestiti in cemento Problematiche: nessuna protezione dalle contaminazioni esterne, qualità variabile con la stagione Diffusione: 65% del campione intervistato

44 Risultati Pozzi protetti Tipologia: acqua da falda profonda e captazione con pompa a mano Rete di distribuzione Tipologia: acqua da falda profonda, qualità controllata Problematiche: manutenzione più onerosa, lunghi tempi d attesa Problematiche: costo del servizio, problemi di colore e sapore in alcune aree Diffusione: 4% Diffusione: 30% del campione intervistato

45 Diffusione malattie di origine idrica Maggiore incidenza in Ciad (65%) rispetto al Camerun (47%) Grande incidenza di malattie di origine idrica nei villaggi che si servono di acque superficiali e pozzi scavati nel terreno

46 Sperimentazione in laboratorio Materiali testati: -polvere da semi di Moringa Oleifera tal quale e suo estratto acquoso -semidineemedibalanite Prove Jar test(secondo metodica ASTM) Filtri ceramici:

47 Conclusioni Stretto legame tra incidenza delle malattie di origine idrica e fonte d approvvigionamento Estratto acquoso da semi di Moringa Oleifera impiegabile come tecnologia sostenibile per la potabilizzazione delle acque, con buone rese di rimozione della torbidità Disponibilità da parte della popolazione nell accettare l introduzione di un trattamento, se risulta essere a basso costo e di facile impiego

48 Grazie per l attenzione!! Per informazioni: cetamb@ing.unibs.it