La solar water disinfection (conosciuto anche come SODIS) è una metodica di disinfezione dell'acqua ottenuto con l'utilizzo della luce solare e delle comuni bottiglie di plastica in polietilene tereftalato (PET). È un sistema economico ed efficiente per il trattamento dell'acqua in zone isolate, solitamente applicato a livello familiare. Questa metodica può portare ad un importante miglioramento della qualità dell'acqua bevuta, con una riduzione delle malattie trasmesse da acqua infetta (e quindi principalmente le diarree), nelle persone che traggono l'acqua da fiumi, laghi o da acquedotti contaminati. La SODIS, rispetto ad altri sistemi portatili per la potabilizzazione dell'acqua (fondamentalmente: ebollizione, filtraggio, disinfezione chimica, flocculazione/disinfezione, raggi ultravioletti, solar water disinfection, dissalazione solare) è caratterizzata fondamentalmente da: estrema semplicità, efficacia anche in condizioni improvvisate, mancanza di dipendenza da elettricità o macchinari, manutenzione pressoché nulla, sostenibilità dal punto di vista ambientale, bassissimo costo (fondamentalmente l'unico costo da sostenere è l'attenta educazione delle comunità-famiglie), attenzione riposta principalmente sulla educazione della popolazione, (quindi necessità di un cambio comportamentale) piuttosto che utilizzo di particolari tecnologie o macchinariDaniel Ma¨usezahl, Andri Christen, Gonzalo Duran Pacheco, Fidel Alvarez Tellez, Mercedes Iriarte, Maria E. Zapata, Myriam Cevallos, Jan Hattendorf, Monica Daigl Cattaneo, Benjamin Arnold, Thomas A. Smith, John M. Colford Jr, Solar Drinking Water Disinfection (SODIS) to Reduce Childhood Diarrhoea in Rural Bolivia: A Cluster - Randomized, Controlled Trial, Plos medicine, August 2009, Volume 6, Issue 8, e1000125, non possiede alcuna valenza commerciale. Per tale motivo è sponsorizzata per lo più solo da governi e da ONG.
Inquadramento generale
Thomas F. Clasen, Scaling Up Household Water Treatment Among Low-Income Populations, World Health Organization Geneva 2009 http://whqlibdoc.who.int/hq/2009/WHO_HSE_WSH_09.02_eng.pdf
Occorre considerare che l'OMS segnala che, a causa dell'acqua infetta, si hanno: 1,1 miliardi di persone non hanno l'accesso ad una fornitura di acqua potabile, 1,8 milioni di persone muoiono ogni anno per diarrea, la maggior parte bambini sotto i 5 anni, la mancanza di acqua pura perpetua la povertà, il 94% dei casi di diarrea sono prevenibili attraverso modificazioni dell'ambiente.
Questa metodica è raccomandata dal World Health Organization (WHO, od OMS in italiano) tra le tecniche per il trattamento e la conservazione dell'acqua. Come sopra riportato, il SODIS fa parte delle metodiche per il trattamento domestico dell'acqua e lo stoccaggio sicuro dell'acqua (Household water treatment and safe storage) (HWTS) proposta dal WHO, ovvero: Ebollizione clorazione dell'acqua SODIS filtrazione con ceramiche, flocculazione/disinfezione
Altro punto fondamentale è il Safe storage, ovvero lo stoccaggio sicuro ad esempio con contenitori chiusi a bocca stretta, schermati.
Con il lancio della campagna per il trattamento familiare dell'acqua e lo stoccaggio sicuro dell'acqua (HWTS), l'OMS riconosce lo scarsissimo interesse di tutti gli organismi sovranazionali, nazionali e locali per una sanificazione dell'acqua fatta al livello della raccolta ed utilizzo dell'acqua. Ovviamente sottolinea come anche che queste metodiche non possano e non debbano essere una alternativa alle infrastrutture.
Funzionamento L'esposizione alla luce solare uccide molti batteri responsabili della dissenteria e di altre malattie trasmissibili con l'acqua. Si pensa che due effetti della radiazione solare contribuiscano all'inattivazione degli organismi patogeni: gli UV-A con una diretta attività battericida, la radiazione infrarossa con il riscaldamento dell'acqua. Se la temperatura dell'acqua raggiunge i 50 °C, il processo di disinfezione dell'acqua diventa tre volte più veloce.
Avvertenze Tempi ridotti di esposizione alla luce solare o scarsezza di luce dovuta a nuvolosità o cattiva esposizione diminuiscono fortemente l'efficienza del metodo di disinfezione.
Dovrebbero essere considerati anche i seguenti aspetti:
Il materiale della bottiglia Alcuni tipi di vetro o materiali PVC possono impedire alla luce ultravioletta di raggiungere l'acqua. Il policarbonato blocca tutti i raggi UVA e UVB, e quindi non dovrebbe essere utilizzato. Sono consigliate le bottiglie realizzate in PET disponibili in commercio.
L'invecchiamento delle bottiglie di plastica L'efficienza del SODIS dipende dalla condizione fisica delle bottiglie di plastica, i graffi e altri segni di logoramento riducono l'efficienza del SODIS.
La forma dei contenitori L'intensità della radiazione UV diminuisce rapidamente con l'aumentare della profondità dell'acqua. Alla profondità di 10 centimetri, con la torbidità moderata di 26 NTU (Nephelometric Turbidity Unit), la radiazione UV-A si riduce al 50%.
L'ossigeno La luce solare produce composti dell'ossigeno molto reattivi (radicali liberi dell'ossigeno e perossidi di idrogeno) nell'acqua. Queste molecole reattive contribuiscono al processo di distruzione dei microorganismi. In condizioni normali (fiumi, torrenti, sorgenti, laghi, rubinetti) l'acqua contiene sufficiente ossigeno (più di 3 mg di ossigeno al litro) e non è necessario ossigenarla prima dell'applicazione del SODIS.
La contaminazione da parte del materiale della bottiglia Ci sono state alcune preoccupazioni a proposito del fatto che i contenitori di plastica possono rilasciare componenti chimici o tossici nell'acqua, un processo forse accelerato dal calore. Lo "Swiss Federal Laboratories for Materials Testing and Research" ha esaminato la diffusione di DEHA e DEHP nell'acqua da bottiglie PET nuove e riutilizzate durante l'esposizione al sole. I livelli di concentrazione trovati nell'acqua a 60 °C dopo un'esposizione al sole di 17 ore erano molto più bassi delle linee guida della WHO per l'acqua potabile e con la stessa concentrazione dei DEHA e DEHP generalmente trovati nell'acqua di rubinetto di alta qualità. Inoltre sono state espresse preoccupazioni per l'utilizzo delle bottiglie PET dopo un report pubblicato da ricercatori dell'Università di Heidelberg sull'antimonio rilasciato dalle bottiglie PET per acqua minerale e analcolici immagazzinati per molti mesi nei supermercati. Comunque, le concentrazioni di antimonio trovate nelle bottiglie sono molto al di sotto delle linee guida del WHO per le concentrazioni di antimonio nell'acqua potabile.Contamination of Canadian and European bottl... [J Environ Monit. 2006] - PubMed - NCBI Inoltre, l'acqua del SODIS non è immagazzinata per periodi così estesi nelle bottiglie.
La riproduzione dei batteri Una volta rimosse le bottiglie dal sole, i batteri sopravvissuti possono ancora riprodursi all'ombra. Uno studio del 2010 ha mostrato che l'aggiunta di solo 10 parti per milione di perossido di idrogeno è efficace per la prevenzione della ricrescita del batterio di un tipo di salmonella.
Sostanze chimiche tossiche Il SODIS non rimuove le sostanze chimiche tossiche che potrebbero essere presenti nell'acqua.
Linee guida per l'applicazione a livello familiare
Lavare bene le bottiglie, la prima volta che si usano. Versare l'acqua non potabile in bottiglie trasparenti (se possibile utilizzare bottiglie in PET) Ossigenare bene l'acqua, riempiendo le bottiglie per tre quarti, agitarle per 20 secondi ed infine riempirle completamente. Se l'acqua fosse molto torbida deve essere precedentemente filtrata. Le bottiglie piene vengono quindi esposte al sole. I migliori effetti della temperatura sono raggiunti se le bottiglie sono posizionate su un tetto. Se la nuvolosità coprisse circa il 50% del cielo dovrebbero essere sufficienti 6 ore Se la nuvolosità coprisse l'intero cielo, dovrebbero bastare 2 giorni. In caso di pioggia la metodica non è sufficiente, in questo caso si consiglia la raccolta dell'acqua piovana L'acqua trattata, a questo punto, può essere utilizzata. Il rischio di una nuova contaminazione può essere ridotto se l'acqua viene conservata nelle bottiglie.
Elementi che aumentano o ne diminuiscono l'effetto Latitudini alle quali la metodica SODIS è efficace Si ritiene che: la regione più favorevole sia compresa tra il parallelo 15° N/S ed il parallelo 35° N/S. la seconda regione più favorevole è quella compresa tra i paralleli 15° N/S e 0 N/S.
Fattori che ne riducono l'efficienza Una elevata torbidità dell'acqua riduce in modo significativo l'efficienza del SODIS Uso di bottiglie con scarsa trasparenza ai raggi UV, vecchie, graffiate, nere o comunque colorate Utilizzo di bassa radiazione UV Cielo nuvoloso Bassa temperatura dell'aria Posizionamento delle bottiglie verticalmente invece che orizzontalmente Spessore del contenitore dell'acqua (e ciò spiega la generale miglior efficienza delle sacche di acqua, rispetto alle bottiglie). Fattori che ne aumentano l'efficienza Usare acqua a bassa torbidità Porre le bottiglie orizzontalmente Porre le bottiglie su una superficie metallica ondulata che rifletta la luce Esporre le bottiglie più presto che si può, preferenzialmente al mattino Esporre le bottiglie per due giorni consecutivi, se il cielo fosse nuvoloso al 100% Un semplice collettore solare costruito con una scatola da scarpe, rivestita di alluminio, migliora l'efficienza. Nel caso di piogge continue usare la SODIS raccolta precedentemente, oppure contenitori di acqua piovana
Casi particolari È preferibile utilizzare bottiglie in PET, (da scartarsi PVC per instabilità chimica e vetro per peso e facilità di rottura). Se la bottiglia dovesse avere una tinta modicamente azzurrata (come spesso accade con le bottiglie in PET) questo non modifica in alcun modo la resa. La bottiglia non deve contenere più di tre litri. Una elevata torbidità dell'acqua diminuisce l'effetto battericida della luce. Nel qual caso si consiglia di filtrare l'acqua. Viene considerata accettabile un'acqua la cui torbidità consente di leggere attraverso la bottiglia la testata di un quotidiano.
Relazione tra esposizione e temperature Nel grafico viene riportata la relazione tra l'esposizione al sole e le temperature medie raggiunte in regioni tropicali L'utilizzo di sacche in PET aumenta di parecchio l'efficienza del SODIS, ne diminuisce però di molto la praticità per la più difficile reperibilità delle sacche e la necessità di una periodica sostituzione (molto più facile per le comuni bottiglie per l'acqua) si calcola che a Dubendorf, in Svizzera, l'irraggiamento nelle giornate soleggiate sia > a 600 W/m2, mentre nelle giornate nuvolose sia inferiore a 300 W/m2M. Berney, H.-U. Weilenmann, A. Simonetti and T. Egli, Efficacy of solar disinfection of Escherichia coli, Shigella flexneri, Salmonella Typhimurium and Vibrio cholerae, Journal of Applied Microbiology 101 (2006) 828–836
Tabelle di riepilogo Metodica di base (codificate secondo l'EAWAG)