L’anidride del sottosuolo

  • 23 Giugno 2006

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Stato dell'arte sul sequestro della CO2 sottoterra. Una tecnologia per limitare i gas serra sulla quale c'è una grande discussione nel mondo tecnico-scientifico. di Fedora Quattrocchi*

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La letteratura scientifica, le discussioni in ambiti di politica energetica e ambientale e le conferenze internazionali di ambiente/energia si occupano sempre con maggiore frequenza dello stoccaggio geologico della CO2 anche noto internazionalmente come “CO2 geological storage”, o meno correttamente come “sequestration”.

Questo interesse è nato grazie al progressivo riconoscimento dello straordinario potenziale di abbattimento delle emissioni di gas serra di questi sistemi che insieme alle tecniche di cattura, sono definite tecnologie Ccs (Capture & Storage of CO2). Questo gruppo di tecnologie sono utilizzate nel rispedire al mittente, cioè al sottosuolo, il carbonio in forma ossidata (CO2) dopo che è stato combusto dall’uomo partendo dalla sua forma ridotta (CH4, petrolio e carbone) e si basano sull’evidenza basilare che l’anidride carbonica non è un refluo inquinante se iniettato nel sottosuolo, ma è un reagente acido che interagisce con la roccia, con i fluidi del sottosuolo e con le caratteristiche geologiche, come quelle di resistenza al taglio, di viscosità e permeabilità, della roccia ospitante. Inoltre questo insieme di tecnologie si basa sull’ulteriore evidenza che la CO2 è, fin dalla nascita del Pianeta, un componente del nostro sottosuolo, insieme ad altri fluidi come gli idrocarburi, e che per milioni di anni entrambi sono rimasti nelle profondità della Terra, fin quando l’uomo, negli ultimi 100 anni, si è adoperato per estrarli e sfruttarne le capacità energetiche. È per questo che l’Istituto nazionale di geofisica e vulcanologia, attualmente il più grande istituto di ricerca europeo con otto sedi dislocate in Italia, impegnato nello studio dei cosiddetti CO2 analogue, zone degassanti naturalmente a CO2 in strutture vulcaniche e di faglia, e dei loro rischi associati, è stato chiamato fin dal 2000 a partecipare, come unico partner italiano, al più rilevante progetto di stoccaggio geologico di CO2 finora in atto, presso il campo petrolifero di Weyburn, in Canada.

Sistemi diversi

Sono quattro, infatti, le modalità di stoccaggio geologico attuali della CO2 nel sottosuolo, sempre ovviamente sotto gli ottocento metri di profondità dovendo la CO2 essere compressa e iniettata nella fase supercritica a più di ottanta bar, per renderla liquida e ridurne il volume:
• in campi petroliferi depleti in cui l’iniezione di CO2 comporta una iper-produzione di petrolio Enhanced Oil Recovery (Eor), come nel caso di Weyburn, dove le compagnie petrolifere hanno un guadagno netto dall’applicazione della tecnologia, tanto da acquistare la CO2 da produttori, come raffinerie, impianti di gassificazione del carbone, acciaierie e cementifici;
• in campi a gas naturale in cui una certa percentuale della CO2 prodotta, presente nel gas naturale, viene re-iniettata insieme ad altra CO2 industriale, permettendo possibilmente una iper-produzione, Enhanced Gas Recovery (Egr) di gas naturale, come nel caso del campo Bp in Algeria a InSalah, o nei bacini sedimentari Eni, in Val Padana, dove è in corso uno studio di fattibilità, in cui Ingv è partner per lo studio dei rischi sismotettonici e da degassamento;
• in letti a carbone non sfruttabili minerariamente, dove l’iniezione di CO2 comporta un rilascio del metano naturalmente presente nel carbone Enhanced Coal Bed Methane (Ecbm), e quindi una produzione di metano che ripaga le infrastrutture di iniezione dell’anidride carbonica stessa. È questo il caso dei campi americani, il 9% del metano prodotto negli Usa è di tipo Ecbm e soprattutto dell’esperienza della Allison UInit nel New Mexico, mentre in Italia è in corso uno studio di fattibilità nel bacino del Sulcis, in cui Ingv è il referente scientifico, insieme a Carbosulcis, Sotacarbo e all’Università di Cagliari. È interessante osservare che per questa modalità di stoccaggio sono in stato di avanzamento gli studi che stanno verificando la possibilità di iniezione del flue gas, refluo tal quale con composizione per esempio di 17,3 % CO2, 3,3 % O2, 75 % N2, 0,89 % Ar, 3,4% H2, proveniente dalle centrali elettriche siano esse a carbone o a gas naturale, senza prima effettuare la “cattura”, essendo gli strati a carbone profondi recettivi;
• in acquiferi salini, che sono bacini acquiferi profondi in cui l’iniezione di CO2 avviene preferenzialmente in rocce sedimentarie silicatiche, come nel caso di Sleipner, nel Mare del Nord, dove la Statoil effettua lo stoccaggio di anidride carbonica da diversi anni a seguito dell’introduzione in Norvegia della cosiddetta carbon tax.

In Europa le capacità di stoccaggio di CO2 o di altri gas acidi, come per esempio H2S, riferendoci ai soli reservoir di gas naturale dell’Europa occidentale, è considerevole, ed è stimata per più di quaranta Gtonn, mentre il potenziale di stoccaggio nei campi di petrolio è intorno alle dieci Gtonn (ricerche del Tno-Novem olandese). Nel Canada occidentale esistono notevoli capacità di stoccaggio di CO2 di tipo Eor, come i bacini Alberta e Williston. Negli Stati Uniti, la capacità totale di stoccaggio di CO2 in reservoir a gas e petrolio depleti è stimata intorno alle cento Gtonn. Il Texas ha la più elevata capacità di stoccaggio con un potenziale nei soli campi a gas di circa dodici Gtonn di CO2. L’Australia, non essendo un grande produttore di idrocarburi, non possiede gli ordini di grandezza di capacità di stoccaggio del Nord America, ma è di circa dieci volte quella necessaria per le attuali emissioni di CO2 australiane.
In Italia i primi studi di calcolo delle potenzialità italiane di stoccaggio sono stati avviati e sarà a breve compilato un catalogo dei siti di stoccaggio di CO2 in Italia, da una partnership formata da Eni, Ingv, Ogs, Enea e varie università.

Questione di scelte

La domanda che può sorgere da parte dell’ambientalista o del politico il quale deve scegliere la tecnica da adottare per ridurre le emissioni serra nell’ambito dell’ottemperamento dell’accordo di Kyoto, ma soprattutto per andare rapidamente verso il post-Kyoto è: lo stoccaggio geologico della CO2 è preferibile alle energie rinnovabili, come solare, eolico e risparmio energetico?
La risposta è no, ovviamente, perché le ricerche e gli sviluppi di entrambi i gruppi di tecnologie devono andare di pari passo, ma le tecniche Ccs sono urgenti, perchè purtroppo sono troppe al Mondo le sorgenti industriali di CO2 in attività, come impianti di produzione elettrica, raffinerie, cementifici e acciaierie, che stanno portando rapidamente l’atmosfera a livelli di concentrazione di CO2 inaccettabili per il nostro Pianeta. In sostanza: è evidente che il Mondo futuro sarà organizzato con fonti rinnovabili, riciclabili e pulite e magari con un vettore a idrogeno diffuso, anche solo per il fatto che i fossil fuels sono in esaurimento rapido, trenta anni per il petrolio, sessanta per il gas naturale e duecento per il carbone, ma se non si adotta rapidamente un mezzo più potente come lo stoccaggio geologico di CO2 per evitare le emissioni di gas serra, i Governi non faranno in tempo a organizzare il Pianeta come precedentemente descritto, perché i disastri climatologici avverranno prima.
Solo lo stoccaggio geologico di CO2 permette di sfruttare civilmente i fossil fuels che rimangono ancora con zero emission technologies, anche considerando i bassissimi tassi di rilascio di CO2 del sottosuolo previsti dalle modellizzazioni e dai dati sperimentali svolti negli ultimi cinque anni, una volta iniettata nei siti idonei. Lo scelta dei siti deve essere delegata a istituti di ricerca super-partes, in accordo con le parti industriali. A livello mondiale, la capienza delle varie tipologie di stoccaggio geologico, oggi disponibili, sarebbe sufficiente per tutta la CO2 proveniente da consumi energetici da fonte fossile e biomasse a carbonio nel corso dei prossimi secoli, mentre nel frattempo ci attrezziamo con i nostri pannelli solari, le nostre pale eoliche, il nostro nucleare intrinsecamente sicuro, nei Paesi dove è possibile, le nostre auto ibride, i nostri esperimenti di cittadine a idrogeno, i nostri impianti a microgenerazioni con fuel cells, e quanto altro ci inventeremo, mentre la CO2 riposerà e reagirà in profondità, come da tempi geologici, con la roccia e i fluidi del sottosuolo formando nuovi minerali, esattamente restando da dove è venuta, cioè dalle viscere di questo meraviglioso Pianeta. Invece l’oceano lasciamolo in pace. L’ecosistema marino è troppo complesso per aggiungergli CO2, con cannule da navi mercantili, che inquinano il mare più di quanto salvino l’atmosfera.

CO2, MEGLIO NON PRODURLA CHE SEQUESTRARLA

La posizione degli ambientalisti sul sequestro della CO2 è di sostanziale scetticismo. Da un lato ci sono le preoccupazioni per l’innesco di una vera e propria bomba a orologeria che metterebbe a repentaglio la salute delle generazioni future , mentre dall’altro si teme un arresto nell’applicazione delle tecnologie per l’aumento dell’efficienza nella generazione elettrica. «Il sequestro del carbonio diminuisce l’efficienza delle centrali tra il 10% e il 40% – si legge in una nota di Greenpeace – a causa dell’energia impiegata per iniettare la CO2 a grandi profondità». Sulla possibilità di utilizzare le profondità marine gli ambientalisti sono ancora più scettici, a causa del rischio di degrado dell’ecosistema marino in caso di perdite. «Potremmo sostenere il sequestro della CO2 solo se fosse provata la sua sicurezza» sostiene Bryony Worthington, campaigner degli Amici della Terra inglesi per il clima. E per ciò che riguarda la tenuta negli anni dei depositi di CO2 i dubbi sono molti. La compagnia petrolifera Statoil che sta sperimentando il sequestro della CO2 nel campo di Sleipner West, infatti, la inietta in profondità da meno di dieci anni.

INGV Sezione Roma 1, Laboratorio di Geochimica dei Fluidi, [email protected]

Pubblicato sulla rivista scientifica QualEnergia  1/2006 (gennaio – febbraio)

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