Integrating Nature-based solutions – Constructed wetlands in sustainable sanitation and water management in Mediterranean countries

Water and sanitation issues are one of the main global problems that raised worldwide concerns and need to be tackled properly. Water demand is increasing worldwide due to population growth, urbanization, migration, and other drivers. About sanitation, although many efforts for improvements have been made, the unsafe management of wastewater and excreta continues to present a major risk to both public health and the environment. Many challenges are decelerating solving the sanitation problem, such as the costs problem, therefore, there is growing interest in low-cost and sustainable solutions. The traditional wastewater treatment systems are known for their high treatment efficiencies and for their high costs. This has put the sustainability of traditional systems under question, especially for small communities. There are increasing evidences in integrating Constructed wetlands (CWs) as a Nature-based Solution (NBS) in the water and wastewater sectors. However, the application of CWs – NBS in some Mediterranean contexts is still limited due to many concerns about their sustainability. Hence, the sustainability of CWs – NBS must be investigated. This research focused on Jordan and Italy as case studies from the Mediterranean context. In Jordan, around 35% of people are not served with sanitation and are living in rural areas in small communities. The government aims to serve these small communities with sanitation systems to increase the amount of collected and treated wastewater. However, serving them with traditional facilities is not feasible economically. Alternatively, solutions such as CWs – NBS are more feasible. The same situation applied for the Italian context, where 30% of people are currently living in the rural area, and 30% of the people are not connected to wastewater treatment plants. The Italian government considered decentralization solutions and CWs – NBS to serve similar communities. This research aimed to investigate and to determine the potential for integrating CWs – NBS in the water and environmental sector, and to analysis their sustainability as a wastewater treatment solution. In addition to assessing their resilience to climate change and analyzing the potential of connecting CWs – NBS with the circular economy. The research included data analysis in its methodology from literature analysis, site visits, disseminating questionnaires, implementation and operating of a pilot scale CWs – NBS. The Contingent Valuation (CV) method was used to monetize the co – benefits of CWs – NBS. The Multi – Criteria Analysis (MCA) tool was used to compare and evaluate the sustainability of CWs – NBS with alternatives. The collected data illustrated the low costs and simplicity of operating CWs, especially for small communities. The questionnaires helped in understanding the stakeholders’ and communities’ perspectives about CWs and identified the gaps between those perspectives. The questionnaires utilized CV method to indicate communities’ Willingness to Accept (WTA) and Willingness to Pay (WTP) for benefiting CWs. The measured WTP can be integrated with the circular economy approach. The sustainability criteria and selected sub – indicators have been used to carry out the MCA at two levels, the results showed that CWs have been ranked as the best sustainable option among other alternatives at centralized and decentralized levels. As a conclusion, there are promising perspectives for integrating CWs – NBS within the water and environmental sectors in Jordan and Italy. CWs provides promising sanitation solutions for different applications. With a proper management, CWs – NBS can fulfill the sustainability criteria and have a potential be linked with the circular economy approach.

Acqua e igiene sono uno dei principali problemi globali che hanno sollevato preoccupazioni a livello mondiale e devono essere affrontati adeguatamente. La domanda mondiale di acqua è in aumento a causa della crescita demografica, urbanizzazione, migrazioni e altri driver. Considerando i servizi igienico-sanitari, nonostante gli sforzi fatti per migliorare, la gestione non sicura delle acque reflue e escrementi continua a rappresentare un grave rischio per la salute pubblica e per l'ambiente. Molte sfide rallentano la risoluzione del problema, pertanto, c'è un crescente interesse per soluzioni sostenibili e a basso costo. I tradizionali sistemi di depurazione sono noti per le elevate efficienze e gli alti costi. Questo, pone la sostenibilità dei sistemi convenzionali in discussione soprattutto per le piccole comunità. Ci sono prove crescenti dell'integrazione della fitodepurazione, come soluzione basata sulla natura, nei settori dell'acqua e acque reflue. Tuttavia, l'applicazione di essa in alcuni contesti mediterranei è limitata per le preoccupazioni circa la sua sostenibilità. Quindi quest’ultima deve essere esaminata. Questa ricerca si è concentrata sulla Giordania e sull'Italia come casi studio del contesto mediterraneo. In Giordania, circa il 35% della popolazione non è servita dai servizi igienico sanitari e vive in aree rurali in piccole comunità. L’obbiettivo del governo è quello di servire queste comunità con la depurazione per aumentare le acque reflue raccolte e trattate. Tuttavia, servirli con strutture convenzionali centralizzate non è fattibile economicamente. Perciò, soluzioni come la fitodepurazione sono più adeguate. La medesima situazione vale per il contesto italiano, dove il 30% degli italiani vive in aree rurali e il 30% della popolazione non è collegato agli impianti di depurazione. Il governo italiano sta considerando soluzioni decentralizzate per servirle. Questa ricerca ha lo scopo di indagare e determinare il potenziale per l'integrazione della fitodepurazione nel settore idrico e ambientale e di analizzare la sua sostenibilità come soluzione di trattamento. Inoltre la ricerca continua con la valutazione della sua resilienza al cambiamento climatico e l’analisi del potenziale collegamento tra questa e l'economia circolare. La ricerca include l’analisi di dati nella sua metodologia dall'analisi della letteratura, visite in loco, diffusione di questionari, implementazione e funzionamento della fitodepurazione su scala pilota. Il metodo del Contingent Valuation è stato utilizzato per monetizzare i co-benefici della fitodepurazione, mentre l’analisi multi criteriale per confrontare e valutare la sostenibilità della fitodepurazione. I dati raccolti hanno illustrato i bassi costi operativi e la semplicità di funzionamento della fitodepurazione, soprattutto per le piccole comunità. I questionari hanno mostrato le prospettive degli stakeholder e delle comunità sulla fitodepurazione e identificando i divari. I questionari hanno utilizzato il Contingent Valuation per indicare la volontà delle comunità di accettare (WTA) e di pagare (WTP) per beneficiare della fitodepurazione. Il WTP misurato può essere integrato con l'approccio dell'economia circolare. I criteri relativi alla sostenibilità and i sub-indicatori sono stati selezionati per effettuate l’analisi multi-criteriale a due livelli, i risultati mostrano che la fitodepurazione è classificata come miglior opzione sostenibile a livello centralizzato e decentralizzato. In conclusione, ci sono prospettive promettenti per l'integrazione della fitodepurazione nei settori idrico e ambientali in Giordania e in Italia. La fitodepurazione fornisce una soluzione promettente per diverse applicazioni. Con una gestione adeguata, la fitodepurazione può soddisfare i criteri di sostenibilità e ha il potenziale per essere collegato all'approccio dell’economia circolare.