Riutilizzo in agricoltura di acque reflue urbane depurate per una strategia sostenibile

Nell’ambito del progetto DESERT, una prova sperimentale del CREA-AA di Bari in un oliveto pugliese ha valutato per 3 anni gli effetti sul suolo

.

In ambienti caratterizzati da clima caldo-arido, come quelli del Sud Italia, dove le piogge sono scarse e irregolarmente distribuite durante il corso dell’anno e le temperature sono elevate, l'acqua è una risorsa necessaria per mantenere e/o incrementare le produzioni agricole. Date le limitate risorse idriche di buona qualità per scopi agricoli, a causa anche della forte competizione con altri settori (urbano e industriale), si tende sempre più spesso ad irrigare con risorse alternative di acqua (acque non convenzionali come, ad esempio, l'acqua salina proveniente da falde sotterranee, le acque reflue industriali e urbane, opportunamente trattate, ecc.).

Il riutilizzo in agricoltura degli effluenti, provenienti da impianti di depurazione delle acque reflue urbane, in molte parti del mondo sta diventando una pratica comune e indispensabile per i vantaggi che essa offre: la disponibilità di grandi quantità di acqua per l'irrigazione; l'opportunità di risparmiare acqua di migliore qualità destinata al consumo umano; un modo per proteggere l'ambiente dallo smaltimento diretto delle acque reflue nei corpi idrici superficiali o sotterranei; la possibilità di migliorare la fertilità dei suoli, attraverso l’apporto di sostanza organica ed elementi nutritivi, presenti nelle acque reflue depurate. Di conseguenza, il riutilizzo in agricoltura delle acque reflue, sottoposta ad opportuni e adeguati processi di depurazione, dovrebbe essere incentivata al fine di garantire una fornitura di acqua continua e sicura per la salute umana e per l’ambiente. Tuttavia, l'applicazione delle acque reflue depurate potrebbe presentare alcuni rischi a causa della presenza di sostanze chimiche e agenti patogeni indesiderati che, accumulandosi negli strati più superficiali del suolo, potrebbero creare problemi alle colture e modificare le proprietà del suolo. Diversi studi hanno evidenziato che l’irrigazione con acqua reflua depurata può avere un significativo impatto sulle proprietà del suolo, soprattutto dopo diversi anni di applicazione. Gli effetti più comuni sono l’aumento della sostanza organica, del pH, del contenuto di sali e metalli pesanti. In ogni caso, l’effetto sul suolo è diverso a seconda della provenienza delle acque reflue, del tipo di trattamento di depurazione che ha subito, della quantità e durata dell’irrigazione, del tipo di suolo.

Data l’importanza dell’argomento e il crescente interesse verso questa risorsa idrica alternativa di cui potrebbe beneficiare il settore agricolo, il CREA-AA, sede di Bari, ha condotto nell’ambito del progetto DESERT (progetto finanziato ERA-NET Cofund WaterWorks2014), un'indagine per valutare gli effetti di tre anni di irrigazione con acque reflue depurate sulle principali proprietà chimiche e biochimiche del suolo.

La prova sperimentale, condotta in un oliveto sito a Fasano (BR), ha riguardato il confronto di due trattamenti: 1) irrigazione con acqua convenzionale (trattamento di controllo) e 2) irrigazione con acque reflue urbane depurate derivanti da un impianto di depurazione vicino al campo sperimentale (Figura 1). I trattamenti sono stati organizzati in un dispositivo sperimentale a blocco completamente randomizzato con quattro ripetizioni. Ciascuna parcella, composta da tre alberi di ulivo, aveva un’area di 108 m².

Figura 1. Panoramica dell’oliveto di Fasano (BR) dove è stata realizzata la prova sperimentale e schema del dispositivo sperimentale adottato

Nella primavera del 2017, dopo tre anni di irrigazione con i reflui urbani depurati, sono stati prelevati da ciascuna parcella campioni di suolo ad una profondità di 20 cm, per valutare gli effetti dei trattamenti sulla qualità del suolo. Nello specifico, sono stati quantificati il contenuto di sostanza organica (SO) e della sua frazione più facilmente degradabile (espressa come mg di carbonio -WEOC- e azoto -WEN- organico estratto in acqua per kg di suolo secco), il pH, la salinità (attraverso la misura della conduttività elettrica -EC- della sospensione suolo/acqua in rapporto 1:5), il contenuto di sodio (Na) e il tasso di respirazione del suolo (espresso come µg di anidride carbonica prodotta e rilasciata da un grammo di suolo incubato in condizioni controllate di temperatura e umidità).

I risultati di questa ricerca hanno evidenziato che l’apporto di acque reflue depurate determina nel suolo un incremento del contenuto della sostanza organica e della sua frazione più facilmente degradabile (WEOC e WEN, Tabella 1). Questa frazione facilmente degradabile è importante perché rappresenta la fonte principale di energia per i microrganismi coinvolti in diversi processi biologici del suolo quali, ad esempio, la decomposizione della sostanza organica, il ciclo degli elementi nutritivi, ecc.

Tabella 1. Effetto della qualità delle acque usate per irrigare sulle principali proprietà chimiche del suolo

Questo risultato è stato anche confermato dalla respirazione del suolo (Figura 2) che nel trattamento irrigato con acque reflue depurate ha mostrato un leggero incremento durante tutto il periodo di incubazione rispetto al trattamento irrigato con acque convenzionali. Un aspetto però da non trascurare quando si irriga con acque reflue urbane depurate è quello relativo all’apporto di sali, in particolare di sodio (Na) poiché, essendo un catione monovalente ad azione deflocculante, favorisce la dispersione dei colloidi argillosi ai quali si lega, il che può compromettere la struttura del terreno. Nello studio è emerso che l’irrigazione per tre anni consecutivi con acque reflue urbane ha incrementato il contenuto di Na di 1.87 volte rispetto al trattamento con acque convenzionali. Questo incremento non ha avuto un effetto evidente sul pH che ha mostrato valori simili nei due trattamenti. La salinità del suolo, stimata attraverso la conducibilità elettrica, invece, è incrementata del 33% con acque reflue rispetto al controllo. In ogni caso, nel breve periodo (tre anni di applicazione) la EC non ha superato il valore soglia di salinità (EC = 4 dS/m) oltre il quale il suolo si considera salino.

Figura 2. Respirazione del suolo durante 28 giorni di incubazione

Pertanto, il riuso delle acque reflue depurate in agricoltura sembra essere una strategia sostenibile da incoraggiare soprattutto negli ambienti con carenze idriche al fine di avere una risorsa alternativa per l’irrigazione che, se gestita opportunamente, potrebbe anche migliorare la fertilità del suolo. Una corretta gestione di questa risorsa, comunque, deve prevedere un controllo continuo delle caratteristiche chimiche delle acque reflue, per garantire la sicurezza del riutilizzo e un monitoraggio periodico delle proprietà chimiche del suolo per evitare alterazioni del suolo dovute all’accumulo di sali o di altri elementi indesiderati. Il monitoraggio è essenziale perché tali alterazioni potrebbero essere causa di degradazione del suolo e di conseguenza di perdita di produzioni.