Acqua
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| Acqua | |
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| Nome IUPAC | |
| monossido di idrogeno idrossido di idrogeno oxano |
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| Caratteristiche generali | |
| Formula bruta o molecolare | H2O |
| Massa molecolare (u) | 18,0153 g/mol |
| Aspetto | liquido incolore |
| Numero CAS | 7732-18-5 |
| Proprietà chimico-fisiche | |
| Densità (g/cm3, in c.s.) | 0,999972 a 277,15 K (4 °C) |
| Temperatura di fusione (K) | 273,15 (0,00°C) |
| Temperatura di ebollizione (K) | 373,15 (100,00 °C) |
| Punto triplo | 273,16 K (0,01 °C) 611,73 Pa |
| Punto critico | 647 K (374 °C) 2,2064 × 107 Pa |
| Tensione di vapore (Pa) a 293,15 K | 2338,54 |
| Proprietà termochimiche | |
| ΔfH0 (kJ·mol-1) | -285,8 |
| ΔfG0 (kJ·mol-1) | -237,1 |
| S0m(J·K-1mol-1) | 70,0 |
| C0p,m(J·K-1mol-1) | 75,3 |
| Indicazioni di sicurezza | |
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Le sostanze chimiche vanno manipolate con cautela
Avvertenze |
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|---|---|
| Progetto composti | |
Questa voce tratta l'argomento principalmente da una prospettiva tecnico-scientifica.
L'acqua, in condizioni di temperatura e pressione standard, è un liquido incolore e insapore, con punto di fusione a 0 °C e punto di ebollizione a 100 °C. La sua molecola è formata da un atomo di ossigeno cui sono legati due atomi di idrogeno; la sua formula chimica è pertanto H2O.
Indice |
[modifica] Classificazione
A seconda della loro provenienza, le acque naturali si classificano in:
- acque meteoriche (pioggia, neve, grandine);
- acque sotterranee (falde profonde o freatiche);
- acque superficiali (mari, fiumi, laghi, sorgenti).
L'acqua compie un ciclo continuo: grazie all'evaporazione delle acque superficiali per effetto dell'irraggiamento solare ed alla traspirazione delle piante, si formano le nubi negli strati più freddi dell'atmosfera. Queste vengono trasportate dai venti ed al variare di temperatura e/o pressione, ritornano al suolo sotto forma di acque meteoriche arricchendo di nuovo le acque superficiali ed in parte (filtrando nel terreno) quelle sotterranee. Poiché moltissime sostanze hanno una qualche solubilità in acqua, in natura praticamente non esistono acque pure. Le acque meteoriche contengono gas normalmente presenti nell'atmosfera (N2, O2, CO2, ecc.), quelli localmente presenti per via di attività industriali o di centri abitati (SO2, SO3, ossidi di azoto, CO) e quelli che provengono dalla decomposizione di sostanze organiche naturali (H2S, NH3). L'acqua meteorica può reagire con tali sostanze. Un esempio è la pioggia acida:
- SO3 + H2O → H2SO4
Le acque di tale tipo sono minerali, mentre il terreno le filtra dalle sostanze in sospensione nell'acqua. A volte le acque sotterranee fuoriescono spontaneamente diventando acque sorgive (notevolmente pregiate per l'uso potabile per la mancanza di organismi patogeni ma spesso la qualità viene minacciata da erbicidi e pesticidi che sono estremamente dannosi). Le acque sotterranee, ossidando le sostanze organiche nel suolo, si arricchiscono di anidride carbonica che facilita la dissoluzione di rocce calcaree tramite la formula
- MgCO3 [insolubile] + CO2 + H2O ⇌ Mg(HCO3)2 [solubile]
Se la presenza dell'anidride carbonica è elevata, la quantità di roccia è grande e si possono formare delle grotte. Tale fenomeno in Italia è chiamato carsismo (dalla regione del Carso dove è tipico questo fenomeno). Per il procedimento inverso della formula sopra citata si ha la formazione di stalattiti e stalagmiti.
Le acque superficiali hanno composizione estremamente variabile a seconda delle condizioni climatiche ed ambientali. Si possono classificare in acque dolci (3%, per circa i 3/4 nello stato solido) e salate. Il Mare Mediterraneo contiene circa il 3,5% di sali (77,7% cloruro di sodio, 11% cloruro di magnesio ed il restante diviso tra solfati di magnesio, calcio, potassio, carbonato di calcio e bromuro di magnesio).
Sostanze contenute nelle acque ((i)=inorganiche, (o)=organiche):
- Materiali sospesi: argilla (i), silice (i), calcare (i), idrossido ferrico (i), alghe (o), grassi (o), microrganismi (o), detriti vegetali (o).
- Sostanze in dispersione colloidale: silice colloidale (i), acidi umici (o).
- Sostanze disciolte solide: sali minerali (i).
- Sostanze disciolte gassose: O2 (i), N2 (i), CO2 (i), NH3 (i), H2S (i), SO2 (i), ossidi di azoto (i).
[modifica] Una sostanza particolare
[modifica] Le forme fisiche dell'acqua
L'acqua assume più forme in natura. Allo stato solido è nota come ghiaccio, allo stato aeriforme è nota come vapore acqueo. Sono note anche altre due forme solide, quella del ghiaccio vetroso e quella del solido amorfo, non cristallino, simile al vetro. A pressioni estreme il ghiaccio può assumere ulteriori sei stati solidi numerati con numeri romani da I a VII escluso il VI, il passaggio da un ghiaccio all'altro è una transizione isotermica.
L'acqua pesante è acqua in cui gli atomi di idrogeno sono stati sostituiti dal deuterio, il suo isotopo avente peso atomico 2 uma. Il suo comportamento chimico è sostanzialmente uguale a quello dell'acqua; trova applicazione come mezzo per rallentare i neutroni emessi dalla fissione nucleare.
[modifica] Le proprietà dell'acqua
L'acqua allo stato liquido presenta diverse anomalie: punto di ebollizione molto alto; volume molare piuttosto basso; calore specifico alto con un minimo a 35 °C; viscosità che presenta un minimo alle alte pressioni; notevole aumento di volume nel congelamento; un massimo della massa volumica che indica la presenza, al di sotto della corrispondente temperatura, di uno stato liquido che in modo anomalo all'aumentare della temperatura si contrae. Per spiegare queste anomalie si tende ad ammettere che l'organizzazione cristallina, dovuta nel ghiaccio ai legami idrogeno, sussista ancora nell'acqua liquida, costituendo un edificio macromolecolare lacunare con legami interni mobili che diminuiscono di numero all'aumentare delle temperature e che formano un insieme di agglomerati polimerici a grappolo in equilibrio dinamico, e di molecole libere o legate in catene o in anelli.
A differenza della maggior parte delle altre sostanze, per le quali la forma solida è più densa di quella liquida, il ghiaccio è meno denso dell'acqua liquida. La densità dell'acqua è infatti massima a 4 °C. Ciò è dovuto al fatto che il volume molare dell'acqua aumenta all'abbassarsi della temperatura, con conseguente diminuzione della densità, e galleggiamento per spinta di Archimede.
Questa insolita espansione dell'acqua a basse temperature costituisce un vantaggio importante per tutte le creature che vivono in ambienti di acqua dolce d'inverno. L'acqua, raffreddandosi in superficie, aumenta di densità e scende verso il fondo innescando correnti convettive che raffreddano uniformemente l'intero bacino. Quando la temperatura in superficie scende sotto i 4 °C questo processo si arresta; e per la spinta di Archimede, l'acqua più fredda rimane in superficie, dove forma poi, con un ulteriore calo della temperatura, uno strato di ghiaccio. Se l'acqua non avesse questa particolarità, i laghi ghiaccerebbero interamente, facendo morire tutte le forma di vita presenti.
La situazione nelle acque marine è in qualche modo diversa. Il sale contenuto nell'acqua abbassa sia il punto di congelamento dell'acqua di circa 2 °C, sia la temperatura cui l'acqua raggiunge la sua massima densità fino a circa 0 °C. Quindi, nelle acque oceaniche i moti convettivi che portano verso il fondo l'acqua più fredda non sono bloccati dalla differenza di densità come nelle acque dolci. Le creature che vivono sul fondo degli oceani artici sono adattate a vivere a temperature prossime a 0 °C.
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Alla normale salinità dell'acqua di mare l'acqua congela a circa −1,9 °C. Il ghiaccio che si forma è sostanzialmente privo di sale ed ha densità paragonabile a quella del ghiaccio di acqua dolce. Questo ghiaccio galleggia sulla superficie, mentre il sale che ne è stato "espulso" va ad aumentare salinità e densità dell'acqua vicina, la quale scende per convezione verso il fondo.
Le condizioni di temperatura e pressione in cui le fasi solida, liquida e gassosa di una sostanza esistono contemporaneamente in equilibrio tra loro è detta punto triplo. Per l'acqua il punto triplo viene usato come riferimento di temperatura, avendo fissato per convenzione che questi è a 273,16 K (ossia 0,01 °C); la pressione al punto triplo dell'acqua è di 611,2 Pa, valore molto basso, se si considera che al livello del mare la pressione atmosferica vale mediamente 101.300 Pa.
Chimicamente l'acqua è un buon solvente. Le proprietà solventi dell'acqua sono essenziali per gli esseri viventi, dato che consentono lo svolgersi delle complesse reazioni chimiche che costituiscono le basi della vita stessa (ad esempio, quelle che avvengono nel sangue o nel citoplasma della cellula).
L'acqua possiede un'elevata tensione superficiale, osservabile tramite la formazione di gocce, proprietà anch'essa importante per la vita. Un esempio è il trasporto dell'acqua negli xilemi degli steli delle piante; la tensione superficiale mantiene la colonna d'acqua unita e forze adesive mantengono l'acqua aderente allo xilema. Colonne altrettanto alte e sottili di liquidi meno coesi e meno aderenti andrebbero a spezzarsi formando sacche d'aria o di vapore, rendendo inefficiente fino all'impossibilità il trasporto del liquido attraverso lo xilema.
L'acqua pura è un buon isolante elettrico (cioè un cattivo conduttore). Ma, essendo anche un buon solvente, spesso reca in sé tracce di sali disciolti in essa, che, con i loro ioni la rendono un buon conduttore di elettricità.
Tramite un processo chiamato elettrolisi, l'acqua può essere scomposta nei suoi componenti elementari, l'idrogeno e l'ossigeno. L'acqua è infatti parzialmente dissociata in ioni H+ e OH-, che migrano verso i due poli della cella elettrolitica dove avvengono le seguenti reazioni
- anodo (+): 4 OH- → O2 + 2 H2O + 4 e-
- catodo (−): 2 H+ + 2 e− → H2
ossigeno e idrogeno formano bolle di gas sulla superficie degli elettrodi, da cui possono essere raccolti.
In teoria il pH dell'acqua pura a 25 °C è 7. In pratica, date le sue buone capacità solventi, l'acqua pura è difficile da produrre. Per semplice esposizione all'aria, l'acqua ne dissolve l'anidride carbonica formando una soluzione molto diluita di acido carbonico che può arrivare fino ad un valore di pH di 5,7. Similmente si comportano le gocce di pioggia, che quindi hanno sempre una minima acidità. La presenza di ossidi di zolfo o di azoto nell'atmosfera, tramite la loro dissoluzione nelle gocce di pioggia, porta a piogge acide aventi valori di pH ben inferiori (3,5 - 2,5) i cui effetti sull'ambiente sono ben più seri.
[modifica] Una sostanza comune
[modifica] L'acqua nell'universo
L'acqua è stata trovata nelle nubi interstellari della nostra galassia, la Via Lattea. Si presume che l'acqua sia abbondante anche in altre galassie, dato che i suoi componenti elementari, idrogeno e ossigeno, sono tra i più abbondanti elementi dell'universo.
Le nubi interstellari danno origine a nebulose stellari e sistemi solari come il nostro. L'acqua si ritrova quindi nelle comete, nei pianeti e nei loro satelliti. Nel nostro sistema solare, l'acqua è stata trovata
- sulla Luna,
- sui pianeti Mercurio, Marte, Nettuno,
- sui satelliti di alcuni pianeti, tra cui Tritone, Europa e Plutone.
[modifica] L'acqua sulla Terra
Il ciclo dell'acqua (noto scientificamente come ciclo idrologico) descrive il continuo scambio di acqua nell'idrosfera tra l'atmosfera, il suolo, le acque di superficie, le acque profonde e gli esseri viventi.
Il volume di acqua presente sulla Terra è stimato in 1 360 000 000 km3; di questi:
- 1 320 000 000 km3 sono acque marine (in maggioranza oceano).
- 25 000 000 km3 sono nei ghiacciai e nelle calotte polari.
- 13 000 000 km3 sono nel suolo, nelle falde acquifere.
- 250 000 km3 sono acque dolci nei laghi, nei mari interni e nei fiumi.
- 13 000 km3 sono vapore acqueo nell'atmosfera.
L'acqua dolce rappresenta solo il 2,5% del volume totale presente sulla Terra e per più dei 2/3 si trova in pochi ghiacciai, in particolare nell'Artide, i quali sono quindi la principale riserva di acqua dolce nel nostro pianeta.
La fusione dei ghiacciai a causa dell'effetto serra e dell'aumento delle temperature ha un forte impatto ambientale, sia per l'innalzamento del livello dei mari ma anche per la scomparsa di questa riserva. Durante la fusione dei ghiacci, infatti, l'acqua dolce si mescola a quella salata del mare, divenendo inutilizzabile dall'uomo.
Un ulteriore 30% di acqua dolce si trova in riserve sotterranee e solo meno dell'1% dell'acqua dolce si trova in laghi, fiumi o bacini ed è quindi facilmente accessibile.[1] In uno studio pubblicato nel 1996 dalla rivista Science[2] si stimava che:
- il ciclo dell'acqua genera un totale di acqua dolce rinnovabile pari a circa 110 300 km3/anno;
- circa 69 600 km3/anno delle precipitazioni evapora a sua volta (ma consente la vita di forme importanti di vegetazione, quali le foreste, non irrigate dall'uomo);
- rimangono circa 40 700 km3/anno, che ritornano nei mari e negli oceani; di tale acqua:
- 7 774 km3/anno sono in zone di difficile accesso e, in pratica, non utilizzate (circa il 95% del Rio delle Amazzoni, metà del Congo, buona parte dei fiumi nelle terre più settentrionali);
- 29 600 km3/anno finiscono in mare senza essere utilizzati mediante dighe;
- 12 500 km3/anno possono essere utilizzati dall'uomo; di questi:
- 4 430 km3/anno vengono direttamente utilizzati nell'agricoltura (2880), nell'industria (975) e nelle città (300); il dato comprende, peraltro, anche la perdita di riserve per evaporazione (275);
- 2 350 km3/anno vengono utilizzati "così come sono" per navigazione, pesca, parchi, ecc.;
- la costruzione di dighe può aumentare di circa il 10% la disponibilità di acqua dolce utilizzabile dall'uomo nel 2025, ma si prevede che per quel tempo la popolazione potrebbe aumentare di circa il 45%;
- l'aumento stimato dell'acqua disponibile può inoltre risultare ottimistico, a causa del crescente inquinamento e del riscaldamento globale.
[modifica] L'acqua nell'industria
L'acqua è usata anche in numerosi processi ed apparecchiature industriali, quali ad esempio il motore a vapore, i generatori di vapore, gli scambiatori di calore ed i radiatori, nonché nei processi dell'industria chimica. Infatti, grazie alle sue proprietà chimiche, l'acqua costituisce l'ambiente di reazione e dissoluzione di molte sostanze,e, per le sue caratteristiche termiche, è un ottimo fluido trasportatore di calore.
Il fabbisogno d'acqua dell'industria viene soddisfatto con prelievi di acque di origine superficiale (dal ridotto contenuto salino ed un basso tenore in ossigeno a causa dell'inquinamento), profonda (maggiori contenuti di anidride carbonica), o, molto più raramente di origine atmosferica(in genere corrosiva a causa dei gas disciolti); solo in particolari casi si ricorre all'acqua di mare.
Si effettuano perciò trattamenti di natura meccanica, fisica o chimica, in relazione allo stato ed alle dimensioni dei contaminanti, per rendere l'acqua utilizzabile nei processi industriali.
Una forma di inquinamento è rappresentata dallo scarico nell'ambiente di acque residue di processi industriali non opportunamente trattate (inquinamento chimico) o di acque di raffreddamento (inquinamento termico).
[modifica] Fisica e chimica dell'acqua
[modifica] I cambiamenti di stato dell'acqua
L'acqua è una delle poche sostanze esistenti (insieme a gallio, bismuto e antimonio) in cui il processo di solidificazione avviene con un aumento di volume specifico pari a circa 0,09 L per chilogrammo alla temperatura di 0 °C e alla pressione di una atmosfera. Ciò comporta che alla diminuzione della temperatura, la pressione di passaggio di stato solido-liquido aumenti sensibilmente: si ha una pendenza negativa della linea di passaggio solido-liquido nel diagramma pressione-temperatura. Per ogni centesimo di grado Celsius (0,01 °C) di diminuzione della temperatura si ha un aumento della pressione di fusione di circa una atmosfera. Questa relazione è verificata fino alla pressione di 2070 atm e alla temperatura di -22 °C, oltre la quale si hanno altri stati allotropici.
In condizioni normali, a pressione di una atmosfera, l'acqua vaporizza alla temperatura di 100 °C. Come per tutte le altre sostanze nella trasformazione è necessaria una certa quantità di calore detto calore latente, che nel caso dell'acqua è più elevato di ogni altra sostanza nota. A condizioni di 0 °C e di una atmosfera questo calore di vaporizzazione è pari a 2501 kJ/kg. Fra i 90 °C e i 250 °C vale la regola empirica per cui la pressione di vaporizzazione è pari alla radice quarta della centesima parte della temperatura di vaporizzazione in gradi Celsius.
[modifica] La natura dipolare dell'acqua
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Una importante caratteristica dell'acqua è il suo essere una molecola polare, con momento di dipolo molecolare pari a 1,84 D. La molecola dell'acqua forma un angolo di 104,45° con l'atomo di ossigeno al vertice e i due atomi di idrogeno alle due estremità. Dato che l'ossigeno ha una elettronegatività maggiore, il vertice della molecola ospita una parziale carica elettrica negativa, mentre le estremità recano una parziale carica elettrica positiva. Una molecola che presenta questo squilibrio di cariche elettriche è detta essere un dipolo elettrico. Le cariche fanno sì che le molecole vengano attratte reciprocamente l'una all'altra. Questa attrazione nell'acqua è particolarmente intensa, prende il nome di legame idrogeno e spiega molte delle proprietà fisiche tipiche dell'acqua.
Benché il legame idrogeno sia molto più debole dei legami covalenti interni alla molecola stessa, questi è responsabile di molte delle proprietà fisiche dell'acqua. Due di esse sono i relativamente alti punto di fusione e punto di ebollizione, è infatti richiesta una maggiore energia (rispetto a sostanze meno polari) per rompere i legami idrogeno che tengono unite le molecole le une alle altre. L'acido solfidrico, H2S, simile per geometria ma incapace di formare legami idrogeno, è un gas a temperatura ambiente pur avendo un peso molecolare quasi doppio rispetto all'acqua. Sempre al legame idrogeno è da attribuire l'elevata capacità termica specifica.
Il legame idrogeno spiega anche l'insolito comportamento dell'acqua quando questa congela. A causa sua, quando la temperatura si abbassa fino al punto di congelamento, le molecole di acqua si organizzano nella struttura cristallina dalla simmetria esagonale tipica del ghiaccio che risulta essere meno densa dell'acqua liquida.
Il fatto che il ghiaccio sia meno denso dell'acqua liquida porta con sé una curiosa conseguenza: il ghiaccio può essere fuso anche tramite l'applicazione di una adeguata pressione. Tale pressione risulta essere piuttosto elevata, si pensi per confronto che la pressione esercitata da un pattinatore abbassa il punto di fusione del ghiaccio su cui si trova di circa 0,09 °C.
[modifica] L'acqua come solvente
La sua polarità rende l'acqua anche un buon solvente. Quando un composto ionico o polare viene messo in acqua, viene circondato dalle molecole di acqua le quali, per via delle loro piccole dimensioni, si inseriscono tra uno ione e l'altro o tra una molecola e l'altra di soluto orientandosi in modo da presentare ad ogni ione (o estremità polare) del soluto la parte di sé che reca la carica opposta; questo indebolisce l'attrazione tra gli ioni (o tra le molecole polari) e rompe la struttura cristallina. Ogni ione (o ogni molecola polare) si ritrova quindi solvatato, cioè circondato completamente da molecole d'acqua.
Un esempio di soluto ionico è il comune sale da cucina (cloruro di sodio), un esempio di soluto molecolare polare è lo zucchero.
In generale, le sostanze ioniche polari, quali acidi, alcoli e sali sono abbastanza solubili in acqua, mentre non lo sono le sostanze non polari, quali grassi ed oli. Le molecole non polari non si miscelano all'acqua perché per quest'ultima è energeticamente favorito il formare legami a idrogeno al suo interno, piuttosto che formare legami di Van der Waals con molecole non polari.
[modifica] La natura anfotera dell'acqua
Chimicamente, l'acqua è un anfotero, cioè un composto capace di comportarsi sia da acido che da base.
A pH 7 (neutralità) la concentrazione di ioni idrossido OH- è uguale a quella di ioni idrogeno H+ (o idronio H3O+). Quando questo equilibrio viene alterato, la soluzione diventa acida (maggiore concentrazione di ioni idrogeno) o basica (maggiore concentrazione di ioni idrossido).
Secondo la teoria di Brønsted-Lowry, un acido è una specie chimica capace di donare uno ione H+ ed una base è una specie chimica capace di addizionarlo a sé. In presenza di un acido più forte di lei, l'acqua si comporta da base, in presenza di un acido più debole di lei, l'acqua si comporta da acido. Ad esempio, nell'equilibrio
- HCl + H2O ⇄ H3O+ + Cl-
l'acqua si comporta come base ed un acido le dona il suo ione H+. invece nella reazione con l'ammoniaca:
- NH3 + H2O ⇄ NH4+ + OH-
è l'acqua ad agire da acido donando il suo ione H+ a quest'ultima.
[modifica] Autoprolisi dell'acqua
Lo ione H3O+, presente sempre in piccole quantità insieme alla normale molecola d'acqua, si forma in seguito alla reazione chimica di autoprolisi dell'acqua':
- 2H2O ⇄ H3O+ + OH-
[modifica] Nomenclatura sistematica
Il nome sistematico IUPAC dell'acqua dovrebbe essere monossido di diidrogeno, oppure idrossido di idrogeno o acido ossidrilico se se ne vuole enfatizzare il comportamento basico o acido. Tali nomi però non sono mai entrati in uso, se non in parodie del linguaggio dei chimici o in scherzi (si veda ad esempio la beffa del monossido di diidrogeno). Il termine oxano è invece legato alla correlazione con gli idruri.
[modifica] Cenni storici
Aristotele (384 a.c. - 322 a.c.) sosteneva che la materia fosse formata dalla interazione di quattro elementi: terra, aria, fuoco, acqua. La convinzione che l’acqua fosse un elemento indivisibile si protrasse fino al 1700, quando gli scienziati Lavoisier e Cavendish scoprirono che questa sostanza è formata in realtà da due costituenti: idrogeno e ossigeno.
Nel 1742, Anders Celsius definì la scala di temperatura che prende il suo nome ponendo il punto di fusione dell'acqua a 0 gradi ed il punto di ebollizione alla normale pressione atmosferica a 100 gradi.
La prima scomposizione dell'acqua in idrogeno e ossigeno per elettrolisi fu eseguita nel 1800 dal chimico inglese William Nicholson.
Gilbert Newton Lewis ha isolato il primo campione di pura acqua pesante nel 1933.
Una controversia scientifica è nata alla fine degli anni '60 a proposito dell'esistenza di una forma polimerica dell'acqua (la poliacqua). È ormai condivisa l'opinione che tale poliacqua non esiste.
Nel 2007 grazie all'uso di supercomputer e alla meccanica quantistica è stato sviluppato un modello numerico dell'acqua che partendo dai principi quantomeccanici della molecole ne estrapola il comportamento in modo corretto.[3]
[modifica] La politica dell'acqua
[modifica] Il conflitto pubblico/privato
L'acqua è considerata parte del demanio che è proprietà di uno Stato e di un popolo e, in quanto indispensabile alla vita, l’acqua è da considerarsi un bene comune a cui tutti devono avere diritto di accesso.
L'accesso all'acqua, vero oro bianco, è fra quelli menzionati nella legge sul servizio universale a livello europeo.
In quanto proprietà delle persone che vivono in un territorio, l'acqua dovrebbe avere un costo soltanto associato alle spese per la sua gestione, per ripagare i costi di depurazione, i controlli e quelli di pompaggio dai fiumi a valle verso i centri abitati posti più in alto.
Molte comunità locali conferiscono la gestione delle acque a società private, con concessioni di 30-40 anni in cambio di un canone annuo corrisposto al comune locale. La trivellazione dei terreni fino alle falde acquifere oppure l'imbottigliamento delle acque nelle sorgenti di alta montagna sono operazioni che contribuiscono al problema idrico in quanto riducono la portata che giunge a valle.
In tutto il mondo, Paesi ricchi e poveri, è in atto una lotta fondamentale tra la società civile e le compagnie private (come le francesi Vivendi, Suez e Saur o la tedesca Rwe/Thames water) contro la privatizzazione delle risorse idriche e per rivendicare il diritto all'acqua come uno dei fondamentali diritti umani.
In Italia, la gestione dei servizi idrici è affidata in molte provincie a società municipalizzate, ossia operanti nel territorio locale, miste pubblico-privato o totalmente pubbliche, comunque a controllo delle amministrazioni statali. Spesso, si tratta di multiutilities, operanti in altri settori. La gestione pubblica ha sollevato da più parti critiche per gli sprechi e la gestione delle risorse umane, in termini di numero e di meritocrazia, che generano perdite sanate dagli enti pubblici con le tasse o tagliando altri servizi ai cittadini, e con rincari indebiti delle bollette.
Le aziende municipalizzate, giuridicamente soggetto privato, possono assumere per chiamata diretta e nominativa, non sono tenute ad un corcorso per meriti ed esami come le pubbliche amministrazioni. Il potere politico, che detiene il controllo della proprietà, talora le persone che la gestiscono, e amministra le finanze pubbliche in grado di sanare bilanci in perdita, può esercitare un ruolo determinante nel numero, impegno in termini di produttività, delle persone coinvolte.
La privatizzazione dei servizi idrici blocca la possibilità di trasferimenti di denaro pubblico agli operatori del settore, a danno del contribuente, ma anche di una moderazione del prezzo dell'acqua alla utenze finali. In presenza di una gestione privatistica, infatti, vige una disciplina antitrust, che sanziona "aiuti di Stato" a imprese private, così come interventi tesi al contenimento dei prezzi. Una gestione affidata in concessione crea un monopolio legale pluriennale, nel quale il soggetto privato a meno vincoli di qualità di servizio ai cittadini, rispetto ad un intervento pubblico diretto. Tutavia, un monopolio legale consente, non più a danno dei contribuenti, ma dei consumatori che pagano le bollette, il disconoscimento di logiche di profitto e di efficienza, e il permanere di logiche clientelari, che legano le assunzioni al voto e all'impegno politico personale.
L'onerosità e non replicabilità delle infrastrutture idriche è la barriera all'ingresso di nuove imprese, e alla creazione di un libero mercato di molti operatori del settore, in concorrenza tra loro.
[modifica] La scarsità di acqua potabile
Vedi anche la voce Diritto all'acqua
A differenza di altri beni di primaria importanza, come il petrolio, il rame o il grano, l'acqua non è sostituibile nella maggior parte dei suoi impieghi e non è economicamente conveniente il suo trasporto a distanze superiori a qualche centinaio di chilometri.
A causa della crescita delle attività umane, la disponibilità di acqua potabile per persona sta diminuendo. La negazione sempre più diffusa del diritto all’acqua ha conseguenze terribili. All’inizio del terzo millennio si calcolava che oltre un miliardo di persone non avesse accesso all’acqua potabile [4] e che il 40% della popolazione mondiale non potesse permettersi il lusso dell'acqua dolce per una minima igiene.
La conseguenza è che nel 2006 trentamila persone sono morte ogni giorno nel mondo per cause riconducibili alla mancanza d'acqua.[5]
Inoltre il World Water Development Report dell'UNESCO nel 2003 indica chiaramente che nei prossimi vent'anni la quantità d'acqua disponibile per ogni persona diminuirà del 30%.
Per questo l'acqua è una risorsa strategica per molti Paesi.
Ismail Serageldin, vicepresidente della Banca mondiale, nel 1995 affermò: “Se le guerre del Ventesimo secolo sono state combattute per il petrolio, quelle del Ventunesimo avranno come oggetto del contendere l’acqua”. [6]
Ad oggi molti popoli sono stati coinvolti in una lunga successione di conflitti, armati e politici, per l'accesso all’acqua. Forti tensioni governano alcuni rapporti diplomatici proprio per il controllo sulle riserve acquifere. Dal conflitto indo-pakistano in Punjab alla Turchia dove nel 1989 l’allora primo ministro Turgut Ozal minacciò di tagliare la fornitura d’acqua alla Siria se non avesse espulso il PKK, Partito dei lavoratori del Kurdistan. Dal conflitto per le acque del Nilo tra Egitto ed Etiopia all’idro-jihad lanciata dalle popolazioni nomadi del Tigri e dell’Eufrate contro il gigantesco progetto fluviale di Saddam Hussein.
In Medioriente l’’’apartheid dell’acqua’’ a danno dei palestinesi alimenta il conflitto con Israele, che occupa dal 1967 la Cisgiordania e le alture del Golan e, dopo aver occupato dal 1982 al 2000 la cosiddetta "fascia di sicurezza" nel Libano meridionale, è ancora presente nella zona del Libano meridionale detta "Fattorie di Sheba'a", attraverso la quale passano i fiumi Wazzani e Hasbani, che alimentano il fiume Giordano. Il Giordano, a sua volta, alimenta il Lago di Tiberiade, principale fonte di acqua dolce per Israele e Giordania. [7] .
[modifica] Il dibattito sulle soluzioni
Il problema della diminuzione delle riserve acquifere ha tre soluzioni praticabili:
- un deciso aumento della produzione;
- una migliore distribuzione;
- un minore spreco.
L'acqua pulita è quotata come il petrolio del futuro,[8] facendo del Canada, con la sua naturale abbondanza d'acqua, la potenza più grande del mondo. L'acqua dolce, ora più preziosa che mai per il suo uso estensivo in agricoltura, nelle manifatture ad alta tecnologia e per la produzione di energia idroelettrica, sta pian piano acquisendo l'attenzione della gente per una gestione più intelligente e un uso sostenibile.
L'acqua salata non è adatta a nessuna delle suddette applicazioni. Il sale elimina la fertilità dei terreni, impedendo successivi raccolti; incrosta le turbine e le pale di una centrale, e in generale i componenti meccanici di un'industria manifatturiera.
L'acqua del mare è presente in una quantità pressoché infinita sulla Terra, e potrebbe risolvere definitivamente il problema della siccità nel mondo, se si riuscisse a ricavarne acqua dolce. La tecnica di desalinazione più usata e meno costosa, al momento, utilizza l'osmosi inversa, ma è comunque dispendiosa dal punto di vista energetico (6 kWh/m3 di acqua). Fra le ipotesi discusse, si è pensato all'utilizzo di reattori nucleari per alimentare gli impianti, oppure ad un eolico off-shore in cui le pale al largo nel mare forniscono l'energia che serve ai desalinatori sottostanti per depurare l'acqua e pomparla fino alla costa.
Israele è un Paese pioniere nel trattamento delle acque reflue e marine, ed ha raggiunto una percentuale del 13% del fabbisogno idrico nazionale soddisfatta dalla desalinazione. Il costo al metro cubo di acqua desalinizzata è sceso sotto i 57 centesimi di euro, divenendo competitivo con quello della acqua dolce pompata direttamente fino alle utenze finali [9].
Ad Ashkelon, a sud di Tel Aviv, si trova il più grande desalinizzatore al mondo con una portata di 100 milioni di metri cubi di acqua potabile all'anno. L'acqua marina è pompata all'interno di 3000 cartucce contenenti ciascuna 37 mq di membrane, ad una pressione di 72 bar, con la quale metà dell'acqua diviene dolce e potabile, cedendo il proprio contenuto di sale al restante di 50% che ricade in mare con una salinità raddoppiata.
I governi di molti Paesi hanno programmato di distribuire l'acqua ai bisognosi gratuitamente. Altri sostengono che il meccanismo del mercato e della libera iniziativa privata sia più adeguato alla gestione di questa preziosa risorsa e al finanziamento per la costruzione di pozzi, cisterne e dighe.
La rarità del bene e il conseguente rialzo dei prezzi dovrebbe indurre al risparmio idrico, così come la concorrenza fra società idriche, per ottenere in esclusiva la gestione in un certo territorio, dovrebbe spingere all'ammodernamento degli impianti e alla riduzione delle perdite negli acquedotti. Tali società, non essendo enti pubblici, non sarebbero legate ad un obbligo di trattamento paritetico per tutti i clienti e tenderebbero a fare condizioni di favore ai clienti industriali e agricoli, che incidono su alte percentuali del loro fatturato; in un ottica di profitto, e dato il potere contrattuale dei maggiori utenti di risorse idriche, è probabile l'adozione di schemi tariffari che prevedono sconti quantità, e in questo modo disincentivano il risparmio, premiando i maggiori consumatori di risorse idriche.
L'80% dell'acqua dolce è destinata all'agricoltura per l'irrigazione e all'industria, mentre solo una minima parte serve le utenze civili. Ma le tecnologie tradizionali in agricoltura generano uno spreco enorme: nelle ore calde, buona parte dell'acqua destinata all'irrigazione di aree aperte, evapora. Gli impianti tradizionali inoltre non rilevano l'umidità del terreno e se è satura la sua capacità di assorbimento, oltre la quale l'acqua irrigata evapora o si perde in superficie senza nutrire le coltivazioni, la percentuale di spreco è molto alta.
Gli impianti di irrigazione a microgoccia sono una tecnologia che consente di abbattere di alcuni ordini di grandezza i consumi idrici in agricoltura, soprattutto se integrati con canalizzazioni per la microirrigazione interrate, che portano l'acqua direttamente alle radici delle piante, evitando le perdite per evaporazione e la dispersione nel terreno. Oltre all'acqua, arrivano micronutirienti e fosfati, abbattendo i rischi d inquinamento dei terreni e i costi di concimazione.
Anche nel caso dell'industria, vi sono margini di efficienza attraverso la depurazione degli scarichi e il riutilizzo delle acque reflue negli stessi impianti industriali o per l'irrigazione, contenendo le emissioni inquinanti nelle falde acquifere, dalle quali si attinge l'acqua potabile.
Alcune ulteriori fonti di risparmio idrico sono rappresentate dalla raccolta di acqua piovana in apposite cisterne, in particolare per l'irrigazione, dall'utilizzo di acqua di condensa ottenuta tramite deumidificatori o di altri sistemi in grado ad esempio di ricavare acqua dolce dalla condensa della nebbia.
[modifica] Il mercato dell'acqua minerale
Il mercato dell'acqua minerale è l'esempio trattato nel modello dell'oligopolio di Cournot. Si tratta di un mercato a costo variabile marginale, pari a quello della sola bottiglia, e il costo fisso della concessione. Il mercato è molto remunerativo, se si considera che un litro di acqua in bottiglia costa circa quanto 1000 litri di acqua del rubinetto (circa 0.80-1 euro al m3 di acqua, che equivale appunto a 1000 litri).
Si tratta inoltre di un mercato derivante da un ‘’bisogno indotto’’, sostenuto dall’incessante pubblicità che conferisce proprietà ‘’quasi miracolose’’ alla costosissima acqua imbottigliata. All'acqua minerale sono di volta in volta attribuite particolari proprietà nutritive o terapeutiche che l'acqua del rubinetto non dovrebbe possedere, tali da giustificare il costo molto maggiore del litro di acqua in bottiglia.
Nessuno spot pubblicitario spiega invece che a costi contenuti esistono filtri di depurazione delle acque potabili, ai carboni attivi, disponibili sia in caraffe di vetro e plastica che da accoppiare avvitandoli ai rubinetti. I filtri trattengono i residui fissi, il cloro e altre impurità. Un filtro può depurare dai 250 ai 1000 litri d'acqua e durare, in base ai consumi medi di un'utenza civile, da 1 a 3 mesi. Alcuni filtri possono essere riutilizzati se opportunamente puliti.
In realtà, l'acqua è incolore, inodore e insapore, anche se in natura non è acqua pura e contiene dei sali minerali o altre sostanze importanti per l'organismo, ma che andrebbero ingerite tramite il cibo piuttosto che con le bevande.
- La legge italiana impone per l'acqua potabile da rubinetto controlli a frequenza quotidiana, con limiti molto più stringenti e su un numero di parametri molto più alto di quelli previsti per le acque in bottiglia, garantendo, a detta di vari geologi, una migliore qualità all'acqua del rubinetto rispetto a quella imbottigliata.
La principale voce di costo nel prezzo dell'acqua è quello del trasporto, e come nel caso degli acquedotti, anche per quelle minerali ha poco senso dal punto di vista logistico il trasporto a centinaia di chilometri, se non in altre nazioni. Le acque meno costose sono quindi quelle imbottigliate a livello locale.
[modifica] L'acqua nelle culture umane
Per la maggior parte delle religioni, l'acqua è considerata un elemento purificatore. Esempi sono il battesimo cristiano ed i bagni rituali dell'ebraismo e dell'islam. Anche nello scintoismo l'acqua è usata nei rituali di purificazione di persone o luoghi.
All'acqua vengono spesso attribuiti poteri spirituali; molte religioni venerano dei legati all'acqua o i corsi d'acqua stessi (esempio, il Gange per l'induismo). Ancora, divinità particolari sono posti a patroni di particolari fonti d'acqua.
Il filosofo greco Talete associò l'acqua all'origine di tutte le cose e asserì che la sua scorrevolezza fosse in grado di spiegare anche i mutamenti delle cose stesse. Successivamente Empedocle annoverò l'acqua come uno dei quattro elementi fondamentali, insieme ad aria, terra e fuoco. Il taoismo cinese la include nei suoi cinque elementi con terra, fuoco, legno e metallo.
L'espansione dell'acqua al congelamento è portata come esempio di quelle proprietà fisiche critiche che supportano la vita sulla Terra a difesa del principio antropico.
[modifica] Note
- ^ Cfr. Summary of the monograph "World Water Resources at the Beginning of the 21st Century" prepared in the framework of IHP UNESCO, cap. 2 «Water storage on the Earth and hydrological cycle».
- ^ Sandra L. Postel, Gretchen C. Daily, Paul R. Ehrlich. «Human Appropriation of Renewable Fresh Water». Science, 1996, vol. 271, n. 5250, pp. 785-788. Si tratta di un classico citato da diversi altri lavori (cfr. [1]), nonché dall'ultimo aggiornamento del Rapporto sui limiti dello sviluppo.
- ^ I segreti dell'acqua. Le Scienze. URL consultato il 06-03-2007.
- ^ Campagna del Millennio Obiettivo di Sviluppo del Millennio 7 (PDF)
- ^ WATER-L NEWS n.3 pubblicato dall'IISD (Istituto Internazionale per lo Sviluppo Sostenibile), marzo 2003, in inglese.
"Diregiovani", 21 marzo 2007 in italiano - ^ Vandana Shiva Le guerre dell'acqua, Milano, Feltrinelli, 2003
- ^ RTSI, Il Giordano, un fiume storico
- ^ Cfr., ad esempio, Acqua, il petrolio del XXI secolo.
- ^ Cfr., Il Sole 24 Ore di giovedì 5 luglio 2007 (inserto "Inchieste", pag. 5).
[modifica] Trattamenti
[modifica] Bibliografia
- Informazioni sulla classificazione e sull'uso delle acque sono disponibili in (cap.1): Banchi G., Gallini C. e Rizzierri C.G., Materiali da costruzione, Le Monnier, Firenze 1995
- Associazione nazionale delle bonifiche, La bonifica nella trasformazione del territorio e della società, Edagricole, Bologna 1992
- Conferenza nazionale delle acque, I problemi delle acque in Italia, Tipografia del Senato, Roma 1972
- Associazione nazionale delle bonifiche, La protezione del suolo e la regolamentazione delle acque, il Mulino, Bologna 1967
- Saltini Antonio, Segnerà l'acqua il limite dello sviluppo economico del Pianeta? in Spazio rurale, LI, n. 3, marzo 2006
- Sironneau J., L'acqua. Nuovo obiettivo strategico mondiale, Asterios 1997
- Greco Pietro, Pianeta acqua , Franco Muzzio editore, 2004
- AQUA. L'acqua elettromagnetica e le sue mirabolanti avventure, Roberto Germano, Bibliopolis ed., 2007.
[modifica] Voci correlate
- Per la chimica: legame chimico, orbitale, acido, base
- Acqua distillata
- Acqua minerale
- Acqua pesante
- Acqua di mare
- Acqua osmotizzata
- Acquedotto
- Acqua potabile
- Acque reflue
- Chimica ambientale
- Ciclo dell'acqua
- Disidratazione
- Distribuzione delle risorse idriche
- Durezza dell'acqua
- Energia idroelettrica
- Ghiaccio
- Giorno internazionale dell'acqua
- Idraulica
- Idrografia
- Idrologia
- Idrosfera
- Ingegneria idraulica
- Ingegneria per l'ambiente e il territorio
- Inondazione
- Marea
- Pioggia
- Precipitazione
- Taglio ad acqua
- Irrigazione
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[modifica] Collegamenti esterni
- (EN) Struttura e proprietà dell'acqua
- (DE, EL, EN, ES, FR, HU, IT, JA, KO) Un sito burlesco sui pericoli del monossido di diidrogeno
- (EN) Stockholm International Water Institute (SIWI)
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