Rispetto al resto del sistema fognario urbano, i livelli dei composti dei liquami sono centinaia o addirittura migliaia di volte più alti nelle stazioni ferroviarie
Secondo il South China Morning Post, nel 2008 è stata costruita la prima ferrovia ad alta velocità della Cina, una linea di 100 km con una velocità massima di 350 km/h che collega Pechino e la città portuale settentrionale di Tianjin.
Secondo i ricercatori assunti dal governo per affrontare la situazione, la rapida espansione dell’alta velocità in Cina ha provocato un aumento della quantità di liquami trasportati dai treni, mettendo a rischio gli impianti di trattamento delle acque reflue della rete.
“Le capacità di trattamento degli impianti di trattamento dei rifiuti sono in declino, alcuni di essi sono già fuori servizio”, ha dichiarato un team del gruppo delle Ferrovie dello Stato cinesi guidato dall’ingegnere senior Xin Siyuan, la cui ricerca è stata sottoposta a peer-review e pubblicata sulla rivista Railway Standard Design.
Dopo aver trascorso un anno a osservare intensamente la qualità delle acque reflue in un’importante stazione ferroviaria ad alta velocità di Pechino, il team di Xin ha dichiarato di essere piuttosto preoccupato per i risultati.
Hanno scoperto che, soprattutto nei giorni festivi, le quantità di sostanze organiche che fanno pensare a liquami erano centinaia o addirittura migliaia di volte superiori nella stazione rispetto a quelle presenti nel sistema fognario comunale.
“Le acque reflue dei bagni sigillati dei treni hanno un contenuto più elevato di solidi sospesi, materia organica (COD), azoto e fosforo rispetto alle acque reflue domestiche”, ha scritto il team di Xin.
“Con l’aumento della quantità di acque reflue provenienti dai servizi igienici sigillati, gli impianti di trattamento delle acque reflue esistenti non sono più in grado di soddisfare gli attuali standard di scarico della rete urbana ed è urgente creare impianti di trattamento delle acque reflue più completi”, hanno aggiunto.
Il gruppo ha sviluppato un potenziale rimedio al problema che utilizza microrganismi per decomporre i rifiuti umani in modo più efficace rispetto alle tecniche attuali.
La rete ferroviaria ad alta velocità del Paese ha raggiunto i 42.000 km in meno di 15 anni, una lunghezza sufficiente per fare il giro del mondo. Attualmente è il tipo di trasporto interurbano più utilizzato. Secondo le statistiche governative, la linea di 1.300 chilometri che collega Shanghai e Pechino, ad esempio, trasporta più di 200 milioni di persone all’anno.
I bagni dei treni ad alta velocità cinesi sono puliti, spaziosi e spesso dotati di comfort come le porte elettriche. Quando i serbatoi di raccolta dei liquami del treno sono pieni, una macchina pompa i rifiuti all’esterno per trattarli in un impianto di trattamento, che di solito si trova in una stazione ferroviaria.
Le ultime analisi, tuttavia, indicano che i primi progettisti di queste strutture potrebbero aver calcolato male il flusso di passeggeri. Tuttavia, non solo la Cina è alle prese con il problema degli escrementi umani sui treni. Le ferrovie indiane, criticate per l’abitudine di depositare i rifiuti direttamente sui binari dei treni, hanno trascorso presumibilmente un decennio a dotare tutte le carrozze passeggeri di bio-wc che decompongono i liquami.
Tuttavia, a differenza dei treni passeggeri indiani, che si muovono a una velocità media di circa 50 km/h, il team di Xin sostiene che né il tempo né lo spazio a bordo dei treni ad alta velocità cinesi sono adeguati per la decomposizione organica dei rifiuti. Secondo alcune ricerche, una persona produce e rilascia 128 grammi di liquami e 1 litro di urina al giorno.
Anche se non tutti i passeggeri usano il bagno, un treno che viaggia quasi ininterrottamente tutto il giorno può produrre in totale molti rifiuti. Le strutture convenzionali per il trattamento dei rifiuti sono in genere fatte di cemento e contengono numerosi macchinari. Secondo il team di Xin, questi dispositivi sono intricati, instabili e inclini a rompersi se sottoposti all’intensa pressione di una linea ferroviaria ad alta velocità.
Secondo lo studio, i liquami provenienti dai treni possono creare problemi se entrano nel sistema fognario urbano. Per esempio, grandi quantità di materia organica e di nutrienti come l’azoto e il fosforo presenti nei liquami possono causare l’eutrofizzazione se entrano nei corpi idrici. Questo provoca una crescita eccessiva di alghe, che può ridurre il contenuto di ossigeno dell’acqua e mettere in pericolo la vita acquatica.
Inoltre, le feci umane non trattate possono contenere organismi pericolosi come parassiti, virus e batteri che possono portare a epidemie di malattie infettive. Secondo il rapporto, il team di ricerca ha sperimentato per più di tre mesi diversi campioni di rifiuti prelevati dalla stazione ferroviaria per sviluppare un rimedio pratico al problema degli escrementi che affligge la rete ferroviaria.
Per accelerare la scomposizione dei rifiuti, il laboratorio è stato allestito con diverse stanze di reazione, ognuna con un ambiente diverso, ad esempio con livelli di ossigeno diversi. Hanno poi combinato vari microrganismi scelti appositamente per la loro capacità di degradare i materiali organici e di estrarre l’azoto dalle acque reflue.
Tra questi c’erano i batteri che ossidano l’ammoniaca, che trasformano l’ammoniaca in nitrito, che viene poi trasformato in nitrato dai batteri che ossidano i nitriti, un’altra classe di batteri. Inoltre, hanno impiegato microrganismi denitrificanti, che trasformano il nitrato in azoto gassoso e lo rilasciano successivamente nell’atmosfera.
Hanno poi scoperto di poter aumentare il contatto tra i batteri e i materiali organici presenti nelle acque reflue facendo crescere i batteri sulla superficie di un foglio di plastica ed esponendoli poi alle acque reflue. Le vecchie tecniche di trattamento biologico delle acque reflue, invece, si basavano su batteri sospesi nell’acqua per scomporre i materiali organici.
Anche in periodi di elevata attività ferroviaria, gli scienziati hanno affermato che il loro approccio è in grado di rimuovere fino al 95% di alcuni importanti inquinanti organici, come l’azoto ammoniacale. Il team sostiene che alcuni fornitori industriali hanno creato prodotti utilizzando la loro metodologia. I prodotti “tutto in uno”, semplici da installare in una stazione ferroviaria, sono tra i più promettenti.
I nuovi dispositivi di trattamento dei rifiuti trattano le acque reflue in modo più efficace combinando diverse procedure di trattamento delle acque reflue in un’unica unità. Il team sostiene inoltre che essi possono essere gestiti da remoto o dall’intelligenza artificiale.
“Il dispositivo ha un ingombro ridotto, può essere installato sottoterra o in superficie, è facile da installare e ha un aspetto attraente”, hanno aggiunto.
