Fog harvesting

Le nebbie hanno il potenziale per fornire una fonte alternativa di acqua dolce nelle regioni asciutte e possono essere raccolte attraverso l’uso di sistemi di raccolta semplici e a basso costo. L’acqua catturata può quindi essere utilizzata per l’irrigazione agricola e l’uso domestico. La ricerca suggerisce che i collettori di nebbia funzionano meglio in luoghi con frequenti periodi di nebbia, come le zone costiere dove l’acqua può essere raccolta come nebbia si muove verso l’interno guidato dal vento. Tuttavia, la tecnologia potrebbe anche potenzialmente fornire acqua nelle zone montuose se l’acqua è presente nelle nubi di stratocumulo, ad altitudini di circa 400 m a 1.200 m (UNEP, 1997b). Secondo l’International Development Research Centre (1995), oltre a Cile, Perù ed Ecuador, le aree con il maggior potenziale di beneficio includono la costa atlantica dell’Africa meridionale (Angola, Namibia), Sud Africa, Capo Verde, Cina, Yemen orientale, Oman, Messico, Kenya e Sri Lanka.

Descrizione

La raccolta della nebbia fornisce una fonte alternativa di acqua dolce attraverso una tecnica utilizzata per catturare l’acqua dalla nebbia guidata dal vento. I sistemi di raccolta della nebbia sono installati tipicamente nelle aree dove la presenza di nebbia è naturalmente alta, regioni tipicamente costiere e montuose. I sistemi sono solitamente costruiti sotto forma di una rete a maglie, stabilizzata tra due montanti che sono sparsi con un angolo perpendicolare al vento prevalente che trasporta la nebbia. Mentre il vento passa attraverso la rete, gocce di acqua dolce formano e gocciolano in una grondaia sottostante, da cui i tubi portano l’acqua in un serbatoio di stoccaggio.

La tecnologia di raccolta della nebbia consiste in una rete a maglie a singolo o doppio strato sostenuta da due montanti che si alzano dal terreno. I pannelli a rete possono variare di dimensioni. Quelli utilizzati dall’Università del Sud Africa in un progetto di ricerca sulla raccolta della nebbia misuravano 70 m2 (UNISA, 2008) mentre nello Yemen sono stati costruiti un set di 26 piccoli collettori di nebbia standard (SFC) di 1 m2 (Schemenaur et al, nessuna data). Il materiale utilizzato per la maglia è di solito rete di nylon, polietilene o polipropilene (noto anche come “panno ombra”) che può essere prodotto a varie densità in grado di catturare diverse quantità di acqua dalla nebbia che lo attraversa (UNEP, 1997b). I collettori sono posizionati sulle creste perpendicolari al vento prevalente e catturano e raccolgono l’acqua quando la nebbia spazza attraverso. Il numero e le dimensioni delle maglie scelte dipenderanno dalla topografia locale, dalla domanda di acqua e dalla disponibilità di risorse finanziarie e materiali. Secondo FogQuest l’allocazione ottimale è costituita da unità a maglie singole con spaziatura tra loro di almeno 5 m con collettori di nebbia aggiuntivi posizionati a monte a una distanza di almeno dieci volte superiore rispetto all’altro collettore di nebbia. In Sud Africa, il progetto di ricerca universitario ha organizzato diversi pannelli in mesh insieme al fine di espandere il bacino idrografico e fornire una maggiore stabilità alla struttura in condizioni di vento (UNISA, 2008).

Il sistema di raccolta e trasporto funziona a causa della gravità. Le gocce d’acqua che si raccolgono sulla rete scorrono verso il basso e gocciolano in una grondaia sul fondo della rete da dove vengono incanalate attraverso tubi verso un serbatoio di stoccaggio o una cisterna. I tassi tipici di produzione di acqua da un collettore di nebbia variano da 200 a 1.000 litri al giorno, con variabilità che si verificano su base giornaliera e stagionale (FogQuest). L’efficienza della raccolta migliora con goccioline di nebbia più grandi, velocità del vento più elevate e fibre di raccolta/larghezza della maglia più strette. Inoltre, la rete dovrebbe avere buone caratteristiche di drenaggio. I tassi di raccolta dell’acqua dai collettori di nebbia sono mostrati nella Tabella 1 di seguito.

Fonti: UNISA, 2008; Schemenauer et al, 2004; Washtechnology; FogQuest

Le dimensioni del sistema di trasporto e del dispositivo di stoccaggio dipenderanno dalla scala dello schema. È opportuno prevedere impianti di stoccaggio per almeno il 50% del volume massimo giornaliero previsto di acqua consumata. Per scopi agricoli, l’acqua viene raccolta in un serbatoio di regolazione, trasferita in un serbatoio e infine in un sistema di irrigazione che gli agricoltori possono utilizzare per innaffiare le loro colture (UNEP, 1997b).

Il funzionamento e la manutenzione sono processi relativamente semplici una volta che il sistema è stato installato correttamente. Tuttavia, un fattore importante per la sostenibilità di questa tecnologia è l’istituzione di un programma di controllo di qualità di routine che dovrebbe includere i seguenti compiti (UNEP, 1997b):

• Ispezione di reti a maglia e cavo di tensioni per prevenire la perdita di acqua, l’efficienza di raccolta e di evitare danni strutturali
• Manutenzione di reti di fognature e tubazioni per includere la rimozione di polvere, detriti e alghe
• Manutenzione del serbatoio o cisterna per evitare l’accumulo di funghi e batteri
• Dove pezzi di ricambio non sono disponibili a livello locale, si raccomanda di uno stock di maglie e altri componenti di essere tenuti in riserva per la fornitura locale potrebbe essere limitata, soprattutto in remote regioni montuose.

La siccità causata dai cambiamenti climatici sta determinando una riduzione della disponibilità di acqua dolce in alcune regioni. Ciò sta avendo un impatto sulla produzione agricola limitando le opportunità per la semina e l’irrigazione. La raccolta della nebbia fornisce un modo di catturare le forniture idriche vitali per sostenere l’agricoltura in queste aree. Inoltre, quando viene utilizzato per l’irrigazione per aumentare le aree boschive o la copertura vegetale, l’approvvigionamento idrico derivante dalla raccolta della nebbia può aiutare a contrastare il processo di desertificazione. Se le colline più alte della zona sono piantate con alberi, anche loro raccoglieranno l’acqua della nebbia e contribuiranno alle falde acquifere. Le foreste possono quindi sostenersi e contribuire con l’acqua all’ecosistema contribuendo a costruire la resilienza contro le condizioni più secche.

Implementazione

I sistemi di raccolta della nebbia sono meglio installati in luoghi aperti con un’altitudine piuttosto elevata che sono esposti al flusso del vento. Potrebbe essere necessario raccogliere informazioni meteorologiche e climatiche come la direzione predominante del flusso del vento per identificare il posizionamento ottimale. Dopo la configurazione tecnica, può anche essere necessario un addestramento per introdurre il sistema e i suoi requisiti di manutenzione alla comunità locale. La nebbia spessa, le alte velocità del vento ed il materiale più stretto della maglia possono tutti migliorare l’efficienza del sistema di raccolta. Il tasso di raccolta dell’acqua varia tra 5,3 litri per m2 / giorno e 13,4 litri per m2 / giorno a seconda della stagione, della posizione e del tipo (materiale utilizzato) del sistema di raccolta (Organization of American States, n.d.). L’acqua raccolta dalle mietitrici della nebbia può essere utilizzata per una vasta gamma di scopi, compreso acqua potabile, irrigazione ed altre applicazioni domestiche. La rete, tipicamente rete in nylon, polietilene o polipropilene, è ben distribuita tra due pali ben piantati, solitamente pali di legno. Le dimensioni di un sistema di raccolta della nebbia possono variare notevolmente, con il più piccolo di circa 1 m2 di unità e il più grande fino a 1600 m2 (Dar SI Hmad, n.d.). Una grondaia sottostante raccoglie le gocce d’acqua che cadono dalla rete. Le gocce vengono deviate in un serbatoio separato dove l’acqua può essere raccolta e utilizzata. La manutenzione comprende controlli di routine e pulizia di reti a maglie, tubi e serbatoi per rimuovere polvere, alghe, batteri, ecc. per garantire la massima efficienza e mantenere la qualità dell’acqua.

Vantaggi della tecnologia

• Non richiede energia per funzionare.
• Diminuisce la pressione sui serbatoi di acqua dolce locali nei periodi di scarsa disponibilità di acqua.
• L’acqua atmosferica è generalmente pulita, non contiene microrganismi nocivi ed è immediatamente adatta per scopi irrigui. In un certo numero di casi, l’acqua raccolta con la tecnologia di raccolta della nebbia ha dimostrato di soddisfare gli standard dell’Organizzazione Mondiale della Sanità (UNISA, 2008; WaterAid, nessuna data). L’impatto ambientale dell’installazione e della manutenzione della tecnologia è minimo (WaterAid, no date). Una volta che i componenti e la supervisione tecnica sono stati assicurati, la costruzione della tecnologia di raccolta della nebbia è relativamente semplice e può essere intrapresa in loco. Il processo di costruzione non è laborioso, sono richieste solo competenze di base e, una volta installato, il sistema non richiede alcuna energia per il funzionamento. Dato che la raccolta della nebbia è particolarmente adatta per le aree montuose in cui le comunità vivono spesso in condizioni remote, gli investimenti di capitale e altri costi sono generalmente bassi rispetto alle fonti convenzionali di approvvigionamento idrico (UNEP, 1997b).
• Fornisce un’ulteriore fonte di acqua dolce nelle regioni costiere e montuose secche, aumentando così la qualità della vita nelle comunità.
• Fornisce acqua generalmente pulita che può essere utilizzata immediatamente dopo la raccolta.
• Riduce al minimo i costi e la necessità di trasportare acqua dolce nella zona, che è difficile da raggiungere.

Svantaggi della tecnologia

Le tecnologie di raccolta della nebbia dipendono da una fonte d’acqua che non è sempre affidabile, perché il verificarsi di nebbie è incerto. Tuttavia, alcune aree hanno una propensione allo sviluppo della nebbia, in particolare le zone costiere montuose sul margine continentale occidentale del Sud America. Inoltre, il calcolo anche di una quantità approssimativa di acqua che può essere ottenuta in una particolare posizione è difficile (Schemenauer e Cereceda, 1994). Questa tecnologia potrebbe rappresentare un rischio di investimento a meno che non venga prima realizzato un progetto pilota per quantificare il potenziale rendimento del tasso d’acqua che può essere previsto nell’area in esame.

Requisiti e costi finanziari

I costi variano a seconda delle dimensioni dei raccoglitori di nebbia, della qualità e dell’accesso ai materiali, della manodopera e dell’ubicazione del sito. I piccoli collettori di nebbia costano tra each 75 e each 200 ciascuno per costruire. I grandi collettori di nebbia da 40 m2 costano tra $1.000 e $1.500 e possono durare fino a dieci anni. Un progetto di villaggio che produce circa 2.000 litri di acqua al giorno costerà circa Fog 15.000 (FogQuest). I sistemi a più unità hanno il vantaggio di un costo inferiore per unità di acqua prodotta e il numero di pannelli in uso può essere modificato in base alle condizioni climatiche e alla domanda di acqua (UNEP, 1997b). La partecipazione della Comunità contribuirà a ridurre il costo del lavoro per la costruzione del sistema di raccolta delle nebbie.

Requisiti istituzionali e organizzativi

È generalmente raccomandato che la popolazione locale sia coinvolta nella costruzione del progetto (UNEP, 1997; WaterAid, nessuna data). La partecipazione della comunità aiuta a rimuovere i costi del lavoro e aiuta anche a garantire un senso di proprietà da parte della comunità e un impegno per la manutenzione. Un comitato di gestione comunitario potrebbe essere istituito e composto da persone formate responsabili delle attività di riparazione e manutenzione, contribuendo a garantire la sostenibilità a lungo termine della tecnologia. Nelle fasi iniziali, potrebbero essere necessari sussidi governativi per acquistare materie prime e finanziare competenze tecniche.

È necessaria una serie di informazioni meteorologiche e geografiche per la scelta di un sito per implementare la tecnologia di raccolta delle nebbie, compresa la direzione predominante del vento e il potenziale di estrazione dell’acqua dalle nebbie (come la frequenza di occorrenza della nebbia e il contenuto di acqua della nebbia). È inoltre opportuno effettuare uno studio di fattibilità e una valutazione su scala pilota per valutare l’entità e l’affidabilità della fonte di acqua nebulizzata. Alcune di queste informazioni possono solitamente essere raccolte da agenzie meteorologiche governative, ma possono richiedere stazioni meteorologiche locali e l’uso di un neblinometro (un dispositivo per misurare il contenuto di acqua liquida) per la raccolta di dati localizzati (Riquadro 1).

Riquadro 1: Informazioni chiave requisiti per valutare l’idoneità alla raccolta della nebbia
“Modelli globali del vento: i venti persistenti da una direzione sono ideali per la raccolta della nebbia. L’area di alta pressione nella parte orientale dell’Oceano Pacifico meridionale produce venti a terra, sud-ovest nel Cile settentrionale per la maggior parte dell’anno e venti meridionali lungo la costa del Perù.
Topografia: è necessario avere un rilievo topografico sufficiente per intercettare le nebbie / nuvole. Esempi su scala continentale, includono le montagne costiere del Cile, Perù ed Ecuador, e, su scala locale, includono colline isolate o dune costiere.

Rilievo nelle aree circostanti: è importante che non ci siano grossi ostacoli al vento entro pochi chilometri di bolina dal sito. Nelle regioni costiere aride, la presenza di una depressione interna o di un bacino che si riscalda durante il giorno può essere vantaggiosa, poiché l’area di bassa pressione localizzata così creata può migliorare la brezza marina e aumentare la velocità del vento con cui i ponti di nuvole marine scorrono sui dispositivi di raccolta.

Altitudine: lo spessore delle nubi stratocumulari e l’altezza delle loro basi varieranno con la posizione. Un’altitudine di lavoro desiderabile è a due terzi dello spessore della nuvola sopra la base. Questa porzione della nube avrà normalmente il più alto contenuto di acqua liquida. In Cile e Perù, le altitudini di lavoro variano da 400 m a 1.000 m sul livello del mare.

Orientamento delle caratteristiche topografiche: è importante che l’asse longitudinale della catena montuosa, delle colline o del sistema dunale sia approssimativamente perpendicolare alla direzione del vento che porta le nuvole dall’oceano. Le nuvole scorreranno sulle linee di cresta e attraverso i passaggi, con la nebbia che spesso si dissipa sul lato sottovento.

Distanza dalla costa: ci sono molte località continentali ad alta quota con frequente copertura di nebbia derivante dal trasporto di nuvole di bolina o dalla formazione di nuvole orografiche. In questi casi, la distanza dalla costa è irrilevante. Tuttavia, le aree di altorilievo vicino alla costa sono generalmente siti preferiti per la raccolta della nebbia.

Spazio per i collezionisti: le linee di cresta e i bordi di bolina delle montagne piatte sono buoni siti di raccolta della nebbia. Quando si utilizzano collettori d’acqua a nebbia lunga, devono essere posizionati ad intervalli di circa 4,0 m per consentire al vento di soffiare attorno ai collettori.

Posizioni di bolina e bolina: sono accettabili posizioni di bolina leggermente più basse, così come posizioni di altitudine costante su un terreno pianeggiante. Ma posizioni dietro una cresta o collina, soprattutto dove il vento soffia downslope, dovrebbero essere evitati.”Fonte: UNEP, 1997b

Oltre ai dati dettagliati nel riquadro 1, è richiesta esperienza nella costruzione e manutenzione della tecnologia di raccolta della nebbia e dovrebbe essere fornita formazione alle comunità locali per effettuare regolari controlli di qualità e ispezioni delle attrezzature.

Ostacoli all’attuazione

Diverse sfide e problemi sono emersi dai progetti di raccolta delle nebbie attuati fino ad oggi:

• Dove la nebbia è una stagione di sorgente, l’acqua deve essere conservata in grandi quantità per la stagione secca uso (WaterAId, senza data)
• Se non adeguatamente mantenuto, la qualità dell’acqua diventa un problema durante la bassa periodi di flusso
• Nebbia di raccolta delle acque richiede specifiche ambientali e condizioni topografiche, limitando la sua applicazione a regioni specifiche
• l’Approvvigionamento e il trasporto di materiali, ostacolato da postazioni remote e terreno ripido
• Forti venti e neve caduta può provocare un cedimento strutturale durante la stagione invernale,
• la resa dell’Acqua è difficile da prevedere, che richiede studi di fattibilità prima dell’implementazione su larga scala
• Affinché la raccolta sia efficace, sono necessarie frequenti nebbie e acqua sufficiente raccolta per l’investimento sia conveniente. Ciò limita le tecnologie ad aree con condizioni specifiche.
• Ci sono pochi produttori commerciali di maglie attualmente in funzione, con fornitori principali situati nel Cile. Non ce n’è in Africa, Nord America o Asia (FogQuest). Pertanto l’implementazione e la manutenzione possono essere costose a causa dell’importazione o del trasporto.
• Il volume raccolto può essere difficile da prevedere, in particolare a lungo termine, in quanto dipende dalla presenza di nebbia, dalla velocità del vento, ecc.
• In alcune regioni costiere, la qualità del raccolto nebbia di acqua potabile è inferiore a causa di elevate concentrazioni di cloro, nitrati e sali minerali
• Grande nebbia raccolta costruzioni possono danneggiare o impedire la flora e la fauna
• condizioni atmosferiche avverse, quali forti venti e nevicate possono danneggiare i sistemi di raccolta

Opportunità per l’attuazione

• tecnologia Relativamente semplice. Una volta stabilita, può essere gestita dalla comunità e poca manutenzione è richiesto
• fonte più Conveniente di acqua dolce rispetto ad alcuni altri non convenzionali fonti di approvvigionamento di acqua, come la desalinizzazione
• Diversificazione delle risorse di acqua dolce nelle zone di acqua dolce dove l’accesso è limitato aumenta la resilienza del clima
• Materiali per componenti di sistema può spesso essere di provenienza locale, la creazione di opportunità di business locali
• Nebbia di raccolta dell’acqua, è emerso come una tecnologia innovativa per la montagna comunità senza accesso a fonti d’acqua tradizionali. Ancora in gran parte in uno stato di sviluppo, vi è l’opportunità per la ricerca e lo sviluppo nella tecnologia di raccolta della nebbia e il suo potenziale per sostenere la produzione agricola. Data la mancanza di fornitori di maglie, l’utilizzo di materiali disponibili localmente per i componenti rappresenta un’opportunità per lo sviluppo del business locale. Questa tecnologia offre anche l’opportunità di ripristinare la vegetazione naturale e sostenere le pratiche agricole attraverso l’approvvigionamento di acqua limpida per colture e bestiame.

Considerazioni di attuazione*

Maturità tecnologica: 4-5
Investimento iniziale: 1-3
Costi operativi: 1-2
Tempi di implementazione: 1-2

* Questo brief sulla tecnologia di adattamento include una valutazione generale di quattro dimensioni relative all’implementazione della tecnologia. Rappresenta una scala di valutazione indicativa di 1-5 come segue:
Maturità tecnologica: 1 – nelle prime fasi di ricerca e sviluppo, a 5-completamente maturo e ampiamente utilizzato
Investimento iniziale: 1-costo molto basso, a 5-investimento molto alto costo necessario per implementare la tecnologia
Costi operativi: 1-costi molto bassi / nulli, a 5-costi di funzionamento e manutenzione molto elevati
Tempi di attuazione: 1 – rapidità di attuazione e raggiungimento della capacità desiderata, a 5-investimenti significativi in termini di tempo necessari per stabilire e/o raggiungere la piena capacità
Questa valutazione deve essere utilizzata solo a titolo indicativo e deve essere considerata come relativa alle altre tecnologie incluse nella presente guida. I costi e i tempi più specifici devono essere identificati come pertinenti per la tecnologia e la geografia specifiche.

Casi di studio

• Morroco: Bere dalle nuvole-donne e uomini trasformano rugiada e nebbia in acqua potabile

• Partnership UNEP-DHI-Fog harvesting
• IDRC (International Development Research Centre) (1995) Reading Clouds in Chile, IDRC Reports, Ontario.
• Schemenauer, R. S., P. Osses e M. Leibbrand (2004) Valutazione della raccolta di nebbia e progetti operativi nel Governatorato di Hajja, Yemen. In: Atti della 3a Conferenza Internazionale sulla nebbia, la raccolta della nebbia e la rugiada, Città del Capo, Sudafrica, 38.
• Schemenauer, RS e P. Cereceda (1994). Il ruolo di Fog collection nella pianificazione idrica per i paesi in via di sviluppo. Forum delle risorse Naturali, 18, 91-100, Nazioni Unite, New York.
• UNEP (1997) Sourcebook of Alternative Technologies for Freshwater Augmentation in Some Countries in Asia, UNEP, Unit of Sustainable Development and Environment General Secretariat, Organisation of American States, Washington, DC
• NISA (University of South Africa) (2008) Research Report, UNISA. Città del Capo.
• WaterAid, Technical Brief: Rainwater Harvesting, no date
• Cho, R. (2011). I raccoglitori di nebbia: Raccolta dell’acqua dal nulla. Istituto della Terra, Columbia University. Disponibile presso: http://blogs.ei.columbia.edu/2011/03/07/the-fog-collectors-harvesting-w…
• Dar Si Hmad (n. d.) Nebbia-Raccolta. Darsihmad.org. Disponibile presso: http://www.darsihmad.org/fog-harvesting/
• Gur, E. e Spuhler, D. (n. d.) Goccia di nebbia. Servizi igienico-sanitari sostenibili e gestione dell’acqua (SSWM). Disponibile presso: http://www.sswm.info/content/fog-drip
• OAS (n. d.) 1.3 Raccolta della nebbia. Organizzazione degli Stati americani. Disponibile presso: http://www.oas.org/dsd/publications/unit/oea59e/ch12.htm
• Quezada, A., Haggar, J., Torres, J. e Clements, R. (n. d.) Raccolta della nebbia. ClimateTechWiki. Disponibile all’indirizzo: http://www.climatetechwiki.org/content/fog-harvesting
  Wikipedia (2016). Collezione nebbia. Fondazione Wikimedia. Disponibile presso: https://en.wikipedia.org/wiki/Fog_collection