Acqua, e soltanto acqua,
E neanche una goccia da bere.

Samuel Taylor Coleridge, La ballata del vecchio marinaio, 1798

È talmente vero da risultare banale: l’acqua è alla base delle nostre esistenze e, prima di noi, è il fondamento della vita sulla Terra, nonostante componga appena lo 0,025% della massa terrestre.

I primi tre elementi che compongono il cosmo sono l’idrogeno (73%), l’elio (24%) e l’ossigeno (0,1%). Quindi, come da famosa formula bruta (H₂0), l’acqua è una sostanza formata dall’unione del primo e del terzo elemento più diffusi nell’interno Universo. Non a caso è giunta sul nostro pianeta per caso, sotto forma di ghiaccio, in seguito all’impatto di comete e meteoriti.

Anche adesso nella Cintura di Orione, un insieme di tre stelle che si trovano al centro dell’omonima costellazione, l’energia delle stelle sposa atomi di idrogeno e ossigeno creando ogni giorno una quantità di acqua che è circa settanta volte l’acqua sulla Terra. Quando sono abbastanza lontane dal calore delle stelle, le molecole si condensano in vapore acqueo che poi congela formando comete oppure degli asteroidi insieme ad altri materiali. [p. 24]

Il brano è tratto da un libro divulgativo di agile lettura scritto dall’autore e divulgatore scientifico laureato in fisica Sergio Rossi (1970): si intitola SOS ACQUA (Einaudi Ragazzi, 2023, 107 pp., euro 11), ottimo punto di partenza per accedere a un tema così complesso e importante come quello dell’acqua.

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Un libro che consiglio per iniziare ad approfondire il tema in tutti i suoi aspetti, soprattutto per le scuole medie e il biennio delle superiori. Una sostanza “magica”, l’acqua, che nasce con l’astrofisica, passa dalla chimica, e arriva al cuore dell’economia, della politica e delle nostre vite.

Chiare, fresche et bizzarre acque…

Tutto ciò che ha a che fare con l’acqua è tutt’altro che banale, nonostante faccia parte di noi, della nostra quotidianità e ricopra i due terzi del pianeta. Non è banale innanzitutto perché è l’unica sostanza che possiamo trovare contemporaneamente nei tre principali stati della materia: liquido, solido (ghiaccio), gas (vapore acqueo).

In generale, sulla Terra c’è più ghiaccio che vapore: se si sciogliesse tutto il ghiaccio del pianeta, il livello dei mari salirebbe tra i 50 e i 120 metri, mentre se si condensasse tutto il vapore acqueo, avremmo uno strato superficiale di 3 centimetri. [p. 18]

Le bizzarrie sono appena iniziate: se mettiamo un cubetto di ghiaccio in un liquido, il ghiaccio galleggia invece di affondare come ci si aspetterebbe.

Quando da liquida diventa ghiaccio, inoltre, aumenta il proprio volume: «te ne accorgi quando lasci una bottiglia piena d’acqua nel frigo: ghiacciandosi, l’acqua si espande e rompe la bottiglia.» [p. 19]

Non solo: ha una forte tensione superficiale, un’elevatissima solubilità e anche un alto calore specifico, come si può osservare quando dobbiamo far bollire l’acqua per cucinare, oppure in prossimità dei laghi o del mare, che di notte rendono più mite la temperatura delle terre circostanti.

Come mai la sostanza a noi più familiare si comporta in modi tanto bizzarri? Lo spiega bene Rossi:

Se guardiamo da vicino la molecola dell’acqua, vediamo che è a forma di triangolo i cui vertici sono occupati da un atomo di ossigeno (simbolo O) e due di idrogeno (simbolo H). Idrogeno e ossigeno sono due atomi molto leggeri, e infatti si trovano allo stato gassoso. Quindi a temperatura ambiente anche l’acqua dovrebbe essere allo stato gassoso, non allo stato liquido. […] Invece l’acqua […] si presenta allo stato liquido. Ma perché lo può fare?
Perché il legame che unisce i tre atomi che compongono la molecola d’acqua è molto più forte di quello che di solito unisce le molecole dei gas. Ed è questa forza che permette all’acqua tutte le sue stranezze. Per esempio, fa sì che le molecole si attacchino una all’altra in modo cos’ stretto da far apparire l’acqua in forma liquida a temperatura ambiente. [p. 21]

Il legame forte descritto da Rossi significa che fra l’atomo di ossigeno e i due atomi di idrogeno c’è un legame covalente polare, con l’ossigeno leggermente negativo e l’idrogeno leggermente positivo. Ecco perché, per esempio, il ghiaccio è meno denso dell’acqua liquida: perché i legami a idrogeno dello stato liquido tengono le molecole più strette fra loro rispetto allo stato solido del ghiaccio!

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In pratica, quando si raffreddano, le molecole d’acqua si comportano come te quando sei in mare o in piscina e allarghi braccia e gambe per restare a galla. Infine, è ancora questo legame che rende la molecola d’acqua indistruttibile e resistente, oltre che capace di sciogliere qualsiasi cosa vi venga mescolata.
Quindi sappiamo tutto sull’acqua? Macché.
Nonostante conosciamo in dettaglio cosa faccia questo legame, non abbiamo ancora capito come si sia formato e perché solo nelle molecole d’acqua. [p.22]

In attesa di scoprirlo va notato che, se così non fosse, non esisterebbero pesci in tutti quei laghi e fiumi che in inverno ghiacciano.

«Facile come bere un bicchiere d’acqua!»

L’espressione, nata in un contesto evidentemente fortunato, rischia di cadere in disuso nei prossimi anni anche per coloro che, come noi, vivono dove l’acqua fuoriesce senza fine dai rubinetti, una magia che diamo per scontato. Miliardi di persone non possono pronunciare questa frase, e immaginiamo quindi che abbiano altri modi di dire.

In cinese l’espressione «potere politico» deriva dagli ideogrammi di «fiume» e «diga», per sottolineare che chi controlla l’acqua controlla la società. [p. 32]

Perché nonostante la molecola d’acqua sia «indistruttibile e resistente», il cosiddetto e famoso ciclo dell’acqua lo è molto meno. Anzi: è sempre più fragile.

L’acqua del mare, così abbondante, non è disponibile. Si può dissalare, in alcuni casi, ma è un’operazione che richiede molta energia, e la miscela utilizzata per dissalarla, detta “salamoia”, è altamente inquinante e non riciclabile. Ricordate il poeta Coleridge? «Acqua, e soltanto acqua, e neanche una goccia da bere.»

La materia è complicata, quindi cerchiamo – grazie a Sergio Rossi – di sintetizzare i punti più importanti e fare chiarezza, con l’intento di rimandare alla lettura del libro.

L’acqua che beviamo è definita acqua dolce. L’acqua dolce rappresenta circa il 2,5% dell’acqua complessiva in tutto il mondo. Gran parte di questo 2,5% di acqua dolce è rappresentato a sua volta da ghiacciai e calotte polari, quindi non è disponibile. In pratica, di tutta l’acqua presente in questo meraviglioso “pianeta blu”, quella disponibile per noi è solo lo 0,008%!

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Questa acqua dolce viene attinta soprattutto nei fiumi e nel sottosuolo, cioè nelle falde. Ma solo una quantità ridicola la utilizziamo per dissetarci. Ecco perché si parla di impronta idrica: non dobbiamo considerare solo l’acqua che usiamo per bere, cucinare e lavarci (impronta idrica diretta), ma anche l’impronta idrica indiretta.

Nell’impronta idrica pesano enormemente l’agricoltura e l’allevamento di bestiame da carne, dove buona parte dell’acqua usata in agricoltura serve a produrre mangime per il bestiame, non direttamente per noi esseri umani. Quindi, la maggior parte dell’acqua dolce del pianeta è usata per produrre carne per gli umani.

Prova a indovinare quanti litri di acqua servono per produrre il cibo che mangiamo ogni giorno.
La risposta è…
… 3496 litri.
No, non è un errore. Sono proprio i litri d’acqua che occorrono per produrre il nostro cibo quotidiano. Questo calcolo l’ha fatto per noi lo scienziato inglese Tony Allan, il creatore del concetto di “acqua virtuale”, ossia la quantità di acqua che serve nei processi industriali e che si ottiene sommando quella utilizzata in tutte le fasi di produzione. [p. 64]

Un esempio? Per produrre un kilo (solo uno!) di carne di manzo servono 15.400 litri di acqua: equivale a «un muro di bottiglie d’acqua da un litro largo 8 metri e alto 40.» [p. 65]

I dati sul consumo idrico dei prodotti che mangiamo, indossiamo e compriamo sono impressionanti, e Rossi ne restituisce la misura con precisione.

In tutto questo, manca un elemento importante per spiegare come mai la quantità complessiva di acqua  dolce disponibile è sempre meno: il riscaldamento globale.

Acqua riscaldata

Per spiegare il cambiamento climatico è famosa la metafora della rana immersa in una pentola piena d’acqua, su un fornello acceso a fuoco basso. L’acqua si riscalda molto lentamente, la temperatura aumenta sempre di più, ma in modo così impercettibile che la rana muore bollita senza nemmeno accorgersene. La rana siamo noi, oggi. In una fase dove l’acqua, per noi rane, è piacevolmente caldina…

Come sintetizza Rossi, le conseguenze più dirette del riscaldamento globale sull’acqua sono tre: lo scioglimento dei ghiacciai, il mutamento delle precipitazioni (come pioggia e neve) e, infine, siccità e desertificazione.

La catena di eventi ai quali siamo e saremo sempre più esposti va compresa a fondo, a partire dal nostro piccolo orticello, l’Italia, e dal suo fiume più lungo, il Po, la cui portata d’acqua diminuisce ogni anno a causa della minore neve che fonde nelle montagne e a causa di un sempre maggiore prelievo per i nostri bisogni.

Ma non basta:

Questa scarsità d’acqua è amplificata dalla bassa umidità del suolo e dall’aumento delle temperature che intensifica l’evaporazione. Il riscaldamento globale fa evaporare acqua in un’area e la fa ricadere in un’altra con una intensità maggiore rispetto al passato, quindi con molta più acqua e in meno tempo. Tutto questo provoca alluvioni che portano danni ad abitazioni e persone, amplificate dallo sfruttamento e dalla cementificazione del suolo che lo hanno reso incapace di trattenere l’umidità.
In futuro, per l’Italia si prevedono piogge invernali più intense e inondazioni al Nord, e piogge sempre meno abbondanti e più intense al Sud. In pratica, la disponibilità di acqua utilizzabile in Italia è destinata a peggiorare, mentre è previsto un aumento dei già elevati consumi idrici. Questa scarsità di piogge porta anche a una diminuzione delle acque di falda, ossia quelle che scorrono sottoterra e rappresentano le maggiori riserve di acqua potabile delle nostre città. [p. 85-86]

Poiché noi siamo il problema, noi dobbiamo essere anche la soluzione. È così che il libro si chiude: con un capitolo dedicato a interessanti innovazioni scientifiche e tecnologiche in grado di nutrirci con il minor impatto possibile sull’impronta idrica. Esempi virtuosi che speriamo di cuore, nell’immediato futuro, di vedere diventare realtà. Ovunque.

La copertina del libro SOS ACQUA di Sergio Rossi

Rappresentazione del legame idrogeno che si instaura tra più molecole di acqua (immagine: HeNRyKus via Wikipedia Commons)

L'Oceano Pacifico visto dall'Advance Baseline Imager a bordo del satellite GOES-18 da 35.000 chilometri di distanza (immagine: ABI imagery from NOAA's GOES-18 Satellite)