Lo stoccaggio geologico di CO2: stato dell’arte e strategie.

Abstract

Con peso esponenzialmente crescente di mese in mese, la letteratura scientifica, le discussioni in ambiti di politica energetica ed ambientale e le conferenze internazionali di ambiente/energia si occupano dello “stoccaggio geologico della CO2” (internazionalmente noto come “CO2 geological storage”, meno correttamente indicata come “sequestration”). Questo interesse è nato a causa del progressivamente riconosciuto straordinario potenziale di abbattimento delle emissioni serra, insieme alle tecniche di “cattura”, cosi da essere definite insieme “tecnologie CCS” (Capture & Storage of CO2). Questo gruppo di tecnologie, che di fatto si ingegnano di 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), si basa 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 reologiche (di resistenza al taglio, di viscosità, permeabilità, etc…) della roccia ospitante. Inoltre questo insieme di tecnologie si basa sull’ulteriore evidenza basilare 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 nel sottosuolo fin quando l’uomo, negli ultimi 100 anni si è adoperato per estrarli e sfruttarne le capacità energetiche. E’ per questo che l’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, attualmente il più grande istituto di ricerca europeo con 8 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 cospicuo progetto di stoccaggio geologico di CO2 finora in atto, presso il campo petrolifero di Weyburn, in Canada. Sono 4 infatti le modalità attuali di stoccaggio geologico della CO2 nel sottosuolo, sempre ovviamente sotto gli 800 m di profondità dovendo la CO2 essere compressa ed iniettata nella fase supercritica (a più di 80 bar per renderla liquida e cioè occupante poco volume): - in campi petroliferi depleti in cui l’iniezione di CO2 comportano una iper-produzione di petrolio (EOR = Enhanced Oil Recovery) come nel caso di Weyburn. In questo caso le compagnie petrolifere hanno un guadagno netto dall’applicazione della tecnologia, tanto da acquistare la CO2 dai produttori (raffinerie, impianti di gassificazione del carbone, acciaierie, cementifici, etc..); - in campi a gas naturale (NG da ora in poi) in cui una certa % della CO2 prodotta, presente nel NG, viene re-iniettata insieme ad altra CO2 industriale, permettendo possibilmente una iper-produzione (EGR = Enhanced Gas Recovery) di gas naturale, come nel caso del campo BP in Algeria ad 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 (ECBM = Enhanced Coal Bed Methane) e quindi una produzione di metano che ripaga le infrastrutture di iniezione dell’anidride carbonica stesse. E’ questo il caso dei campi americani (il 9% del metano prodotto negli USA è di tipo CBM) 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 S.p.A., Sotacarbo S.p.A. ed Università di Cagliari. E’ 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 ad 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 (es. H2S), riferendoci ai soli reservoir di gas naturale dell’Europa occidentale, è considerevole, stimata essere più di 40 Gtonn., mentre il potenziale di stoccaggio nei campi di petrolio è intorno ai 10 Gtonn (ricerche del TNO-NOVEM olandese). Nel Canada occidentale esistono notevoli capacità di stoccaggio di CO2 di tipo EOR (Bacini Alberta e Williston). Negli Stati Uniti, la capacità totale di stoccaggio di CO2 in reservoir a gas e petrolio “depleti” è stimata intorno ai 100 Gtonn. Il Texas ha la più elevata capacità di stoccaggio con un potenziale nei soli campi a gas di circa 12 Gtonn di CO2. L’Australia, non essendo un grande produttore di idrocarburi, non ha quegli ordini di grandezza di capacità di stoccaggio del Nord America, ma essa è circa 10 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. Una domanda può sorgere a questo punto da parte dell’ambientalista o del politico che deve poi scegliere quale tecniche adottare per ridurre le emissioni serra nell’ambito dell’ottemperamento dell’accordo di Kyoto, ma soprattutto per andare rapidamente verso il post-Kyoto, come stanno facendo i) in America (vedi la CCTP = Climate Change Technology Plan degli USA nel sito www.climatechange.gov); ii) in Europa (vedi Programma Quadro FP7 e FP6 in tabella 1 e Conferenza SESM-CFT dell’1-2 dicembre 2005 a Bruxelles); iii) nei peasi cje hanno aderito al CSLF (Carbon Sequestration Leadership Forum, vedi sito www.cslf.org): lo stoccaggio geologico della CO2 è preferibile alle energie rinnovabili (solare, eolico, risparmio energetico) ?. La risposta è no ovviamente, perché le ricerche e gli sviluppi di entrambi i gruppi di tecnologie debbono andare di pari passo (vedi proceedings degli ultimi 8 anni delle conferenze internazionali GHGT = Green House Gas Technologies), ma le tecniche CCS sono semplicemente urgenti, poiché purtroppo sono troppe le sorgenti industriali di CO2 in attività (impianti di produzione elettrica, raffinerie, cementifici, acciaierie) al mondo che stanno portando troppo rapidamente l’atmosfera ai 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 (solo 30 anni per il petrolio, 60 per il NG e 200 per il carbone), ma se non si adotta rapidamente un più potente come mezzo, come lo stoccaggio geologico di CO2 nell’evitare le emissioni di gas serra, i governi non faranno in tempo ad 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 ancora rimangono con ZERO EMISSION TECHNOLOGIES, anche considerando i bassissimi tassi di rilascio di CO2 del sottosuolo previsti dalle modellizazioni e dati sperimentali svolte negli ultimi 5 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. Al 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… nel frattempo che ci “attrezziamo” con i nostri pannelli solari, le nostre pale eoliche, il nostro nucleare intrinsecamente sicuro (nei paesi dove e possibile), le nostre auto ibride, i nostri esperiementi di cittadine ad 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 ed i fluidi del sottosuolo formando nuovi minerali, esattamente restando da dove è venuta, cioè dalle viscere di questo meraviglioso pianeta. Mentre 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.