Water skin. Fog and dew harvesting integration in urban environment

In a scenario of climate changes and increasing stress upon available fresh water resources like rivers, lakes and aquifers, collecting fog water is a promising yet relatively unexplored potentiality. Providing sufficient water and reducing water extraction’s environmental impact at the same time can be a challenge with conventional ways, but fog harvesting technology presents itself as a powerful and efficient alternative. A review of the state of the art highlights the most relevant parameters to deal with when discussing about fog water harvesting. In regions with frequent fog events, this technology already proved to be a sustainable drinking water resource for rural communities and their low per capita water usage was provided by basic devices utilization. Therefore, in this thesis work, different fog water harvesting applications are investigated, besides the already existing fresh-water collection, reforestation and agricultural use. Further options, such as outdoor activities, domestic devices and building components are evaluated. The latter cathegory, appeared a particularly suitable field for a proposal of reinterpretation of fog and dew water harvesting concept into a urban environment. To prove the feasibility of this strategy, some materials samples provided by companies from different fields (nautical, architectural and industrial) have been tested in with a climatic chamber to simulate suitable condition for fog and dew formation. An adaptable facade module represents a valid compromise between the need of aesthetic integration of the device into the cityscape and the efficiency requirements that impose a flexible configuration depending on climatic context. In addition, the study of local climatic data to understand fog and dew patterns will expand the regions where fog harvesting can be applied and its sustainable improvements. Finally, a desirable novel concept would become relevant in specific contexts, thanks to multiple functions, offering designed and customized solutions but also raising awareness of the world water scarcity issue.

In uno scenario di cambiamenti climatici e di crescente stress sulle risorse disponibili di acqua dolce come fiumi, laghi e falde acquifere, la raccolta di acqua che scaturisce da fenomeni quali la nebbia o la rugiada, è una potenzialità promettente ma relativamente inesplorata. Fornire acqua sufficiente alla popolazione e al tempo stesso ridurre l’impatto ambientale dell’estrazione dell’acqua, può risultare un’ardua sfida con metodi convenzionali, mentre la tecnologia di intercettazione degli ammassi nebbiosi si presenta come un’alternativa efficiente. L’ analisi dello stato dell’arte evidenzia i parametri più rilevanti da considerare quando si valutano nebbia e rugiada, con finalità di avviare un tale progetto. Nelle regioni dove questi eventi sono frequenti, questa tecnologia si è già dimostrata una importante e sostenibile risorsa di acqua potabile. In questo lavoro di tesi, vengono esaminate diverse possibili applicazioni della tecnologia di raccolta dell’acqua dalla nebbia, da aggiungere agli usi già diffusi per il rimboschimento, l’agricultura e la fornitura di acqua potabile. Ulteriori opzioni sono state valutate, tra cui dispositivi domestici o per attività all’aperto (come il campeggio) e componenti edilizi di facciata. Quest’ultima categoria, è risultata un campo particolarmente adatto per l’implementazione di una proposta che reinterpreti il concetto di raccolta della nebbia e dell’acqua piovana e sia integrata in un ambiente urbano. Per dimostrare la fattibilità di questa strategia, alcuni campioni di materiali forniti da aziende provenienti da diversi settori (nautico, architettonico e industriale) sono stati testati con una camera climatica per simulare condizioni idonee per la formazione di nebbia e rugiada su questi tessuti. Un modulo di facciata flessibile rappresenta un valido compromesso tra la necessità di integrazione estetica del dispositivo nel paesaggio urbano e i requisiti di efficienza della tecnologia, che impongono una configurazione adattabile al contesto climatico circostante. Lo studio di contesti climatici locali e delle condizioni di sviluppo di fenomeni di nebbia e rugiada amplierà le regioni in cui è possibile applicare questa tecnologia e le sue ripercussioni in termini di sostenibilità.