SM 1441 — Acqua dolce dal mare — 1989

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La Gazzetta del Mezzogiorno, 8, 12 e 23 agosto 1989

Giorgio Nebbia nebbia@quipo.it

“Acqua, acqua dovunque, e non una goccia da bere”. L’angosciosa invocazione del vecchio marinaio, della ballata del poeta inglese Coleridge, viene alla mente ogni volta che l’acqua scarseggia in vicinanza del mare. Si prova quasi rabbia a pensare di essere circondati da enormi quantità di acqua imbevibile, per l’eccessivo contenuto di sali disciolti, e di non avere acqua potabile.Questo stesso senso di disperazione deve avere colpito milioni di naviganti e di abitanti nelle isole, nel corso dei secoli, e molti devono avere pensato come togliere i sali dall’acqua di mare in modo da ricuperare acqua a basso contenuto salino, adatta da bere. 

Come è ben noto, infatti, l’acqua di mare contiene disciolti circa 35 grammi di sali in un litro; 29 di questi sono costituiti da cloruro sodico. L’acqua potabile non deve contenere più di 0,5 grammi di sali totali disciolti in un litro. Per trasformare l’acqua marina in acqua potabile bisogna, perciò, eliminare circa il 98 – 99 per cento dei sali che l’acqua marina contiene. Non c’è quindi da meravigliarsi se la storia è ricca di tentativi di dissalare l’acqua marina, e qualche volta l’operazione e’ stata condotta con successo. A parte alcune frasi di incerta interpretazione, che si trovano nell’Esodo o in Aristotele e che sembrano accennare alla dissalazione di acqua salmastre o marine, Plinio nella sua “Storia naturale” afferma che si può ricuperare acqua dolce facendo condensare su velli di pecora, posti sulla superficie del mare, il vapore che si solleva spontaneamente dal mare. L’osservazione di Plinio è giusta; il calore solare fa evaporare dalla superficie del mare dell’acqua i cui vapori sono privi di sali; se questo vapore viene a contatto con una superficie relativamente fredda e molto estesa, come quella dei peli di una pelle di animale, una parte del vapore acqueo si condensa sotto forma di acqua priva di sali, di acqua dolce, insomma. Sulla base dello stesso principio si ha la condensazione del vapore acqueo sotto forma di pioggia, quando l’aria calda e umida viene a contatto con superfici fredde o con strati freddi dell’atmosfera. 

In alcune opere latine o arabe del Medioevo si trova qualche accenno a processi di dissalazione, ma è difficile dire se effettivamente qualcuno di questi processi è stato applicato per ottenere acqua potabile. Soltanto a partire dal XVI secolo si hanno notizie di veri e propri distillatori di acqua marina, uno dei quali salvò la vita dei soldati di Filippo II assediati, nel 1560, dai Turchi nell’isola di Djerba, nell’attuale Tunisia. Questi distillatori erano costituiti da caldaie metalliche più o meno rudimentali nelle quali era immessa l’acqua marina; sotto la caldaia veniva acceso un fuoco che faceva evaporare una parte dell’acqua; dalla caldaia usciva un tubo metallico nel quale entrava il vapore. A contatto con l’aria fredda esterna il vapore in parte condensava sotto forma di acqua dolce, secondo il principio dei distillatori o alambicchi medievali. 

Nel 1589 Giovan Battista Della Porta, nel suo trattato sulla “Magia naturale”, un’opera ricca di informazioni di fisica, chimica, ottica, alchimia, eccetera, descrive addirittura un distillatore di acqua marina scaldato col calore solare, un’anticipazione dei moderni distillatori solari; Della Porta espone anche un ingegnoso sistema per ricuperare acqua dolce facendo condensare il vapore acqueo dell’atmosfera su un recipiente pieno di ghiaccio. 

A partire dalla metà del 1600, con la prima rivoluzione scientifica e con la diffusione delle navigazioni a grandi distanze, il problema della trasformazione dell’acqua di mare in acqua dolce diventa molto importante e viene affrontato con tecniche scientifiche. Cominciano ad esserci in ballo anche molti soldi; chi riesce ad inventare qualche sistema di dissalazione efficace attira l’interesse dei governi e ottiene dei premi in denaro e molta pubblicità. Proprio come oggi. Cominciano, così, ben presto, le liti per la priorità delle varie invenzioni, in un mondo in cui la priorità è riconosciuta da brevetti e protetta dalla legge. Il primo brevetto per un distillatore di acqua marina fu assegnato in Inghilterra nel 1675 a un inventore di nome Walcot; qualche anno dopo un certo Robert Fitzgerald, parente del grande fisico Robert Boyle, ottenne, in società con quattro finanziatori, un altro brevetto per rendere dolce e potabile l’acqua marina e salmastra. Boyle era un uomo potente a corte e sostenne Fitzgerald che pubblicò un volume illustrativo dell’invenzione (un depliant pubblicitario, si direbbe oggi), ben presto tradotto in latino, francese, tedesco e olandese; una commissione scientifica esaminò l’acqua distillata e la trovò di ottima qualità. Fu addirittura pubblicata una poesia che esaltava l’invenzione e furono coniate delle monete commemorative d’argento, conservate al British Museum di Londra. 

In quella miscela di scienza e affari che caratterizzò l’avvio della rivoluzione industriale, Fitzgerald e i suoi soci riuscirono a vendere al governo inglese vari distillatori che furono installati sia a bordo delle navi, sia a terra, nelle isole inglesi del canale della Manica. Davanti al successo del rivale, Walcot rivendicò la priorità della sua invenzione e tutti e due finirono per tribunali, con periti che difendevano l’uno o l’altro, finché nel 1695 fu riconosciuta la priorità di Walcot. Questa polemica brevettistica ebbe cosi’ grande risonanza in tutta Europa, che vari altri studiosi e inventori si dedicarono alla costruzione di distillatori di acqua marina.

Nel 1717 un medico francese, Gautier, presentò all’Accademia delle Scienze un distillatore d’acqua marina che ebbe qualche successo e fu installato sulle navi che attraversavano gli oceani. Il sistema era molto ingegnoso; il vapore acqueo che si formava nella caldaia piena di acqua marina, scaldata a legna, si condensava su una superficie metallica raffreddata ad aria e disposta in modo da consentire la condensazione anche se il distillatore non era perfettamente orizzontale. Il sistema, insomma, si prestava bene per essere applicato proprio sulle navi esposte al rollio. 

All’inizio del 1700 il traffico mercantile oceanico era così intenso che il problema di avere acqua dolce divenne sempre più urgente; per tutto il diciottesimo secolo si succedettero inventori e costruttori di distillatori che venivano usati sempre più spesso a bordo della navi. I grandi esploratori del 1700, Bougainville, Wallis e Cook, nei loro viaggi nell’Oceano Pacifico, utilizzarono apparecchi per distillare l’acqua di mare e ottenere acqua dolce. 

Col passare del tempo dovettero essere affrontato vari problemi; l’acqua dolce a bordo delle navi era suscettibile di alterazioni e putrefazioni, veniva invasa da alghe e diventava puzzolente. In questo periodo nasce un importante capitolo dell’igiene marittima, i cui risultati sarebbero poi stati utilizzati con successo nei secoli successivi. Ma intanto erano maturi anche i tempi per altre invenzioni nel campo della dissalazione. Davanti alla crescente richiesta di acqua dolce a bordo delle navi che ormai attraversavano frequentamente i grandi oceani, gli studiosi e i navigatori cominciarono a guardarsi intorno con attenzione. Cook nel gennaio 1773 riferisce di essere riuscito a ottenere acqua dolce dalla fusione dei ghiacci galleggianti per rifornire di acqua potabile la sua nave. Sembra che sia stata questa una delle prime osservazioni che nei mari freddi le grandi masse di ghiaccio sono costituite da acqua solida priva di sali. Sciogliendo i ghiacci galleggianti si ottiene quindi acqua potabile. 

E’ possibile, allora, dissalare l’acqua di mare con qualche processo di congelamento, anziché di evaporazione come si era fatto fino al 1700 ? Alla fine del 1700 un professore di Verona, Anton Maria Lorgna, per ottenere acqua dolce dal mare della Laguna Veneta, mise a punto un sistema di dissalazione dell’acqua di mare basato sul congelamento. Non avendo a disposizione dei frigoriferi, Lorgna dovette accontentarsi di condurre i suoi esperimenti durante l’inverno, in maniera avventurosa; metteva dei vasi contenenti acqua di mare fuori dalla finestra, separava il ghiaccio, lo faceva fondere e ne misurava la salinità. Alla fine “trassi dunque una misura di acqua dal gelo — racconta in una delle sue memorie scientifiche — e la feci evaporare. Non ebbi come residuo avanti alcun vestigio salino ne’ sedimento”. Insomma l’acqua ottenuta fondendo il ghiaccio formato nell’acqua di mare, era dolce, priva di sali. 

Abbastanza curiosamente questo processo di dissalazione per congelamento è stato applicato su scala industriale in Israele intorno al 1960. In via di principio sembrava molto promettente, ma non ha avuto successo commerciale. La stessa idea di ottenere acqua dolce dai ghiacci galleggianti ha dato origine, qualche anno fa, ad un’altra impresa commerciale. Alcuni imprenditori arabi hanno costituito una società con l’obiettivo di trasportare i ghiacci polari nelle zone aride. Una parte del ghiaccio fondeva durante il trasporto e l’acqua andava perduta; la parte di iceberg che fosse arrivata solida nel porto di destinazione avrebbe potuto essere fatta fondere e l’acqua dolce così ottenuta avrebbe, secondo i proponenti, dovuto costare meno di quella ottenuta per dissalazione. 

Ma la fantasia di Lorgna non si limitava alla dissalazione dell’acqua di mare. Egli condusse anche degli esperimenti per ricuperare acqua dolce, sempre per congelamento, dall’urina. E riuscì nelle prove. L’interesse di questa citazione sta nel fatto che qualche anno fa sono stati resi noti i risultati di ricerche condotte negli Stati Uniti — certamente ignorando l’illustre precedente — sulla possibilità di recuperare acqua dolce per congelamento dell’urina degli astronauti a bordo dei veicoli spaziali. 

L’avvento delle navi a vapore nel diciannovesimo secolo pose fine all’uso dei rudimentali alambicchi usati per la distillazione dell’acqua di mare; era infatti più facile ottenere acqua dolce utilizzando il vapore delle caldaie, ricuperato in un semplice condensatore. Un dispositivo di questo tipo permise di rifornire di acqua dolce le truppe inglesi in Egitto nel 1884. 

Si è già ricordato che Giovan Battista Della Porta aveva pensato di distillare acqua dolce dal mare mediante l’energia solare. Si tratta di ripetere in uno spazio limitato quello che il Sole fa su grandissima scala in tutti i mari e gli oceani. I primi distillatori solari di acqua marina furono costruiti nel 1872 in Cile. Sull’altopiano cileno si trovavano vastissimi giacimenti di salnitro, un minerale indispensabile per la fabbricazione di esplosivi e di concimi, di cui il Cile aveva il monopolio. Le miniere si trovavano in uno dei posti più aridi della Terra, a 1400 metri di altezza; l’unica acqua disponibile aveva una salinità del 14 per cento ! In un primo tempo era stato installato un distillatore a vapore, ma il combustibile proveniente dalla costa a dorso di mulo rendeva costosissima la produzione di acqua dolce con questo sistema. Fu allora progettato e costruito, da un certo ingegner Harding, un distillatore solare della superficie di 4400 metri quadrati. Il distillatore era costituito da vasche di legno, poco profonde, nelle quali veniva immessa l’acqua salmastra; sulla superficie delle vasche era posta una lastra di vetro inclinata, che chiudeva perfettamente il distillatore. L’energia del Sole, molto intensa a quelle latitudini, passava attraverso la lastra di vetro e scaldava l’acqua salmastra; questa in parte evaporava. Il vapore acqueo incontrava la superficie interna della lastra di vetro che, essendo a contatto con l’aria esterna, era più fredda dell’acqua salmastra. In questo modo il vapore acqueo si condensava sotto forma di acqua priva di sali che veniva raccolta e conservata. Il distillatore di Las Salinas produceva 20.000 litri di acqua al giorno e restò in funzione fino al 1908 quando la ferrovia sostituì le carovane di muli, rendendo più conveniente la distillazione con carbone.

Il distillatore solare a tetto inclinato è stato “riscoperto” parecchie volte. Nel 1926 il governo francese offrì un premio per il progetto di un distillatore solare portatile. Nel 1928 il professore italiano La Parola costruì in Libia un distillatore solare simile a quello del Cile che funzionò per alcuni anni. Un distillatore solare di plastica è stato utilizzato per rifornire di acqua dolce i marinai americani a bordo delle zattere di salvataggio: era costituito da un involucro trasparente, gonfiabile, al cui interno era steso un supporto nero poroso che poteva essere impregnato di acqua marina. La radiazione solare, trasmessa attraverso l’involucro, scaldava l’acqua marina mentre il distillatore galleggiava sul mare: il vapore si condensava sulle pareti interne fredde di questa specie di pallone galleggiante e il distillato si raccoglieva sul fondo. Alcuni distillatori basati sullo stesso principio sono venduti ancora adesso nei negozi di articoli sportivi.  

Nell’Istituto di Merceologia dell’Università di Bari sono stati costruiti vari modelli di distillatori solari; il primo fu esposto alla Fiera del Levante nel 1953 e altri sono stati installati nelle isole Tremiti, a Pantelleria e sono stati perfezionati proprio a Bari. Oggi i distillatori solari sono costruiti e applicati in tutto il mondo come uno dei più efficaci sistemi di utilizzazione dell’energia solare, ma sono rimasti ignorati in Italia, dove pure tanto lavoro sperimentale è stato fatto. I distillatori solari sono un sistema sicuro e affidabile per ottenere acqua dolce dal mare nelle case di vacanze, negli alberghi, nei campeggi in riva al mare. Un distillatore solare della superficie di 50 metri quadrati — la superficie del tetto di una casa — è in grado d’estate di fornire oltre duecento litri di acqua potabile al giorno. 

L’attenzione per la trasformazione dell’acqua di mare e delle acque salmastre in acqua dolce crebbe con le grandi siccità verificatesi in California fra il 1930 e il 1940. Fu però specialmente durante la seconda guerra mondiale (1939-1945), quando milioni di persone di tutti i paesi furono costrette a vivere in zone aride e isole deserte, che il problema della dissalazione dell’acqua di mare si presentò sotto nuove prospettive e l’acqua dolce ottenuta dal mare salvò innumerevoli vite umane. 

Dopo la fine della guerra l’idea di ottenere acqua dolce dal mare apparve come un mezzo per far fronte alle crescenti necessità idriche dell’umanità. Nel 1952 lo stato della California finanziò un programma di ricerche nel campo della dissalazione delle acque salmastre e dell’acqua di mare e nello stesso anno nell’ambito del Dipartimento dell’Interno degli Stati uniti fu creato uno speciale ufficio, l’Office of Saline Water, con il compito di sostenere ricerche di base e la costruzione di impianti sperimentali di dissalazione. Furono così perfezionati i due principali sistemi di dissalazione che oggi sono applicati su larga scala. 

Il processo di distillazione, il più antico, consiste nel fornire calore all’acqua di mare, nel farne evaporare una parte e nel far condensare il vapore sotto forma di acqua priva di sali. A parte i dettagli tecnici, la fonte di energia è rappresentata dal calore, anche se occorre una limitata quantità di elettricità per azionare alcune pompe e compressori. In genere i grandi impianti di dissalazione esistenti nel mondo utilizzano il calore di rifiuto, a relativamente bassa temperatura, fra 30 e 100 gradi Celsius, di impianti industriali, specialmente di centrali termoelettriche. Oggi è possibile costruire impianti di dissalazione alimentati con la stessa acqua di raffreddamento delle centrali termoelettriche, a bassa temperatura, prima che venga gettata nel mare. Il calore a bassa temperatura costa molto poco, ma può essere utilizzato bene soltanto in un impianto più grande e costoso; il calore a temperatura più elevata costa di più, ma può essere utilizzato in un impianto meno costoso; insomma il costo finale dell’acqua distillata dipende dalla ottimizzazione di diversi fattori. 

Già nel 1965 le ricerche svolte nell’Università di Bari avevano indicato che una centrale termoelettrica come quella di Brindisi avrebbe potuto fornire il calore sufficiente a distillare dal mare tanta acqua quanta ne consuma la Puglia in un anno. La proposta fu ridicolizzata e la Puglia è stata condannata in tutti questi anni ad avere poca acqua e a dipendere dall’acqua trasportata da altre Regioni, come il Molise e la Basilicata. Eppure i conti indicano che — nel 2004 — un impianto di distillazione in grado di fornire 80 mila metri cubi di acqua al giorno, pari a circa un metro cubo al secondo, consente di ottenere acqua dissalata ad 1-1,2 euro al metro cubo.

 La seconda tecnologia di dissalazione consiste nella filtrazione, anzi nella “iperfiltrazione”, dell’acqua di mare attraverso speciali membrane che lasciano passare l’acqua dolce e trattengono i sali. La tecnica prende il nome di osmosi inversa e nel 2004 sono disponibili membrane capaci di filtrare l’acqua di mare lasciando passare acqua con un bassissimo contenuto di sali, cioè praticamente acqua potabile. L’unico consumo di energia è rappresentato dall’energia elettrica necessaria per azionare le pompe che comprimono l’acqua di mare contro le membrane e che fanno circolare l’acqua salmastra da rimettere nel mare. 

Nel 2004 vengono costruiti impianti industriali il cui consumo di elettricità si aggira intorno a 7 kilowattore per metro cubo di acqua dolce; calcolando il prezzo industriale dell’elettricità e tenendo conto dei costi di impianto, il costo totale dell’acqua dolce ottenuta per osmosi inversa dall’acqua di mare risulta intorno ad un euro al metro cubo. 

Come mai, con i progressi tecnici disponibili, tante zone costiere, a cominciare dalla Puglia, non ricorrono alla dissalazione del mare per ricavarne acqua dolce ? L’opposizione che la dissalazione ancora incontra da tante parti sta in gran parte in errori di valutazione economica. Occorre prima di tutto confrontare i costi dell’acqua dolce ottenuta dal mare — nel 2004, come si è detto, intorno a un euro al metro cubo al metro cubo — con i costi attuali di ottenimento dell’acqua dolce dalle fonti tradizionali (laghi artificiali, sorgenti, falde idriche sotterranee). Di tale acqua dolce si conosce soltanto il prezzo che gli utenti pagano e che non ha niente a che vedere con il costo. Tale prezzo varia fra 0,5 e un euro al metro cubo, a seconda delle tariffe praticate dai vari, numerosi enti o aziende acquedottistici, con valori anche superiori in certe zone. 

I prezzi dell’acqua corrispondono alla copertura delle spese di gestione e non tengono in considerazione i costi delle opere pubbliche — acquedotti, invasi, pozzi — i cui costi sono pagati dallo stato con speciali contributi. Il vero costo aziendale dell’acqua degli acquedotti, se fosse calcolato con gli stessi criteri economici con cui viene calcolata il costo di “fabbricazione” dell’acqua dissalata, sarebbe certamente molto più grande del prezzo pagato dal pubblico. Va anche detto che i progressi tecnici degli ultimi venti anni del Novecento hanno portato ad una graduale diminuzione del costo di trasformazione dell’acqua di mare in acqua dolce, mentre è andato aumentando il costo dell’acqua dolce ricavata dai laghi artificiali o dalle falde sotterranee o trasportata a grande distanza. Si può insomma affermare che oggi il costo dell’acqua dissalata è dello stesso ordine di grandezza del costo dell’acqua ottenuta da fonti tradizionali, potabilizzata, trasportata agli utenti. 

Va anche tenuto presente che l’acqua dolce ottenuta dal mare “vale” di più perché è costituita da “nuova” acqua, “fabbricata” dal mare, mentre l’acqua dolce ricavata dalle fonti naturali è sottratta ad altre zone o regioni e comunque è tratta da fonti e riserve limitate e scarse, e che l’acqua dissalata è pura, non esposta a inquinamenti e contaminazioni, non richiede trattamenti di potabilizzazione, come avviene invece con l’acqua potabile tradizionale. Infine quando l’acqua manca o scarseggia il suo valore non ha più limiti; nei periodi di scarsità di acqua — e in Puglia tale scarsità è ricorrente — i consumatori sono costretti a fare ricorso all’acqua in bottiglia che costa — nel 2004 — fra 200 e 400 euro al metro cubo; un prezzo davanti al quale il costo di produzione dell’acqua dolce dal mare — poco più di un euro al metro cubo — diventa irrisorio. Non si capisce perciò l’opposizione alla costruzione di impianti di dissalazione che potrebbero essere installati nei luoghi stessi in cui l’acqua è richiesta. Più volte si è detto che un grande dissalatore lungo le coste pugliesi, per esempio vicino alla centrale termoelettrica di Brindisi, fornirebbe acqua che potrebbe essere avviata direttamente nelle reti di distribuzione esistenti. 

Si sono persi molti anni, ma si sarebbe ancora in tempo: un grande distillatore d’acqua marina può essere costruito in pochi anni e il suo inserimento nei programmi di approvvigionamento idrico del Salento consentirebbe di affrontare con maggiore tranquillità le inevitabili opere di manutenzione del canale principale e delle reti dell’Acquedotto Pugliese. Tanto più se si considera che i grandi impianti di distillazione potrebbero essere realizzati con tecnologie italiane, da imprese italiane localizzate anche in Puglia, ridando così respiro all’industria meccanica pugliese e italiana. La miopia nei confronti della dissalazione continua a condannare la Puglia ad una condizione di inferiorità.