Decentralized circular water management for sustainable water security : theoretical thoughts and application to three French cities

Despite the 1386 million cubic kilometres of water on Earth, freshwater is a very precious and limited resource spread unevenly across the globe. Water scarcity is not only translated by the 1 billion people lacking access to clean freshwater, but also the cause of most of the illnesses people have in the world and the cause of international conflicts of geopolitical interest. The exploitation of water resource experienced an important rise during the last century from all sectors of uses, following the demographic and urbanization trends as well as the development of economic activities. While great differences exist among countries both in terms of resource availability and water withdrawals and consumption, there seems to be a consensus on centralized linear water management. Economy of scale and management convenience made the latter widely spread in all developed countries and seen as a model to be implemented in all developing and less developed countries. But contemporary issues as the accelerated rate of urbanization and the lack of water supply accentuated by global warming, along with the important losses and contamination problems due to aging infrastructures, highlighted the limitations of the conventional model to provide water security and the need for innovative water management systems. Solving the water crisis is about reforming our water ideology, perception, consumption, and management by empowering people and reducing governmental involvement and bureaucratic control. A global action is needed to provide water security all around the Earth. Two major principles of sustainability must be applied to water field in order to ensure long-term affordability, appropriateness, and acceptability of water management systems: they are decentralization and circular economy model. Decentralized water recycling management systems, allowing source separation with flow quality adapted treatment and a greater flexibility, must now be globally accepted, and implemented in real projects as they do provide a considerable number of comparative advantages over the conventional centralized linear management system. Among these advantages are great technical opportunities for the development of various smart designs, the reduction of the global cost considering economic, social, and environmental dimensions, greater adaptability to hard site-specific conditions and extreme weather, short development and production periods allowing progressive investments and occasional upgrades with new technologies, risk reduction and distribution, and more importantly they provide a sustainable solution to the contemporary water related challenges and act for water resource preservation. Nevertheless, the development of such systems requires a clear policy framework defining regulations and responsibilities. Fundraising, access to information, participatory planning, communication, education, and cooperation among actors are also capital elements to ensure a successful deployment, operation, and maintenance of these systems. The applicability of decentralized strategies for water recycling management in low-income countries, developing areas, rural, and peri-urban areas being already largely documented in the literature, this paper focuses on the study of three French cities in order to demonstrate that decentralized circular water management systems are able to solve water-stressed situations in a urban context of a developed country. France benefits large water resource at the national level, but the seasonality accentuated by tourism and climate change challenges many regions of this country that experience persistent local water insecurity. Its water supply and wastewater treatment systems are greatly centralized. The study of Cahors, whose unique water source has been regularly polluted over the last decade and that has been developing a centralized solution for a budget of 13 million euros that will not be working before 2023, shows that decentralized water supply systems using the same technology could have been developed for only 3 million euros and implemented much quicker. The study of Besançon that experiences repetitive droughts affecting its agricultural production and generating conflicts over water uses and of Nîmes that experiences almost yearly floods shows the importance of bringing nature back into cities with smart green infrastructures as permeable pavement and rainwater harvesting systems. In France, the recent rise in power of the environmentalist political party Les Verts illustrates a gradual change in mentalities, the mobilisation of citizens for the preservation of common goods, and augurs well for the development of many more sustainable projects.

Nonostante i 1386 milioni di chilometri cubi d'acqua sulla Terra, l'acqua dolce è una risorsa molto preziosa e limitata, distribuita in modo disomogeneo in tutto il mondo. La scarsità d'acqua non è solo tradotta dal miliardo di persone che non hanno accesso all'acqua dolce pulita, ma è anche la causa della maggior parte delle malattie che le persone hanno nel mondo e la causa dei conflitti internazionali di interesse geopolitico. Lo sfruttamento della risorsa idrica ha conosciuto un importante incremento nel corso dell'ultimo secolo da tutti i settori di utilizzo, seguendo le tendenze demografiche e di urbanizzazione e lo sviluppo delle attività economiche. Se da un lato esistono grandi differenze tra i paesi sia in termini di disponibilità di risorse che di prelievo e consumo di acqua, dall'altro sembra esserci un consenso sulla gestione centralizzata e lineare dell'acqua. L'economia di scala e la convenienza gestionale hanno reso quest'ultima ampiamente diffusa in tutti i Paesi sviluppati e vista come un modello da implementare in tutti i Paesi in via di sviluppo e meno sviluppati. Ma le questioni contemporanee, come il tasso accelerato di urbanizzazione e la mancanza di approvvigionamento idrico accentuata dal riscaldamento globale, insieme alle importanti perdite e ai problemi di contaminazione dovuti all'invecchiamento delle infrastrutture, hanno evidenziato i limiti del modello convenzionale per fornire sicurezza idrica e la necessità di sistemi di gestione idrica innovativi. Risolvere la crisi idrica significa riformare la nostra ideologia, la percezione, il consumo e la gestione dell'acqua, responsabilizzando le persone e riducendo il coinvolgimento del governo e il controllo burocratico. È necessaria un'azione globale per garantire la sicurezza dell'acqua su tutto il pianeta. Due grandi principi di sostenibilità devono essere applicati al settore idrico per garantire l'accessibilità, l'appropriatezza e l'accettabilità a lungo termine dei sistemi di gestione dell'acqua: sono il decentramento e il modello di economia circolare. I sistemi di gestione decentralizzata del riciclaggio dell'acqua, che consentono la separazione delle fonti con un trattamento adeguato alla qualità del flusso e una maggiore flessibilità, devono ora essere accettati a livello globale e implementati in progetti reali, in quanto forniscono un numero considerevole di vantaggi comparativi rispetto al sistema di gestione lineare centralizzata convenzionale. Tra questi vantaggi vi sono grandi opportunità tecniche per lo sviluppo di vari progetti intelligenti, la riduzione del costo globale considerando le dimensioni economiche, sociali e ambientali, una maggiore adattabilità alle difficili condizioni specifiche del sito e alle condizioni climatiche estreme, brevi periodi di sviluppo e produzione che consentono investimenti progressivi e occasionali aggiornamenti con nuove tecnologie, la riduzione del rischio e la distribuzione, e, cosa più importante, forniscono una soluzione sostenibile alle sfide contemporanee legate all'acqua e agiscono per la conservazione delle risorse idriche. Tuttavia, lo sviluppo di tali sistemi richiede un chiaro quadro politico che definisca le regole e le responsabilità. La raccolta di fondi, l'accesso all'informazione, la pianificazione partecipativa, la comunicazione, l'educazione e la cooperazione tra gli attori sono anch'essi elementi di capitale per garantire il successo dell'implementazione, del funzionamento e della manutenzione di questi sistemi. L'applicabilità di strategie decentralizzate per la gestione del riciclaggio dell'acqua nei paesi a basso reddito, nelle aree in via di sviluppo, nelle zone rurali e periurbane, essendo già ampiamente documentata in letteratura, questo documento si concentra sullo studio di tre città francesi al fine di dimostrare che i sistemi di gestione circolare decentralizzata dell'acqua sono in grado di risolvere situazioni di stress idrico in un contesto urbano di un paese sviluppato. La Francia beneficia di una grande risorsa idrica a livello nazionale, ma la stagionalità accentuata dal turismo e dai cambiamenti climatici sfida molte regioni di questo paese che vivono una persistente insicurezza idrica locale. I suoi sistemi di approvvigionamento idrico e di trattamento delle acque reflue sono fortemente centralizzati. Lo studio di Cahors, la cui unica fonte d'acqua è stata regolarmente inquinata nell'ultimo decennio e che ha sviluppato una soluzione centralizzata per un budget di 13 milioni di euro che non funzionerà prima del 2023, mostra che i sistemi di approvvigionamento idrico decentralizzato che utilizzano la stessa tecnologia avrebbero potuto essere sviluppati per soli 3 milioni di euro e implementati molto più rapidamente. Lo studio di Besançon che sperimenta siccità ripetitive che influenzano la sua produzione agricola e generano conflitti per l'uso dell'acqua e di Nîmes che sperimenta inondazioni quasi annuali mostra l'importanza di riportare la natura nelle città con infrastrutture verdi intelligenti come sistemi di pavimentazione permeabile e di raccolta dell'acqua piovana. In Francia, la recente ascesa al potere del partito politico ambientalista Les Verts illustra un graduale cambiamento di mentalità, la mobilitazione dei cittadini per la conservazione dei beni comuni, e fa ben sperare per lo sviluppo di molti altri progetti sostenibili.