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Gas serra sotto terra
Energia pulita o riduzione dei gas serra?

Gian Paolo Giani


Obama ha recentemente dichiarato che gran parte del futuro prossimo dell’energia continuerà a essere il carbone e che l’anidride carbonica prodotta dalla combustione dovrà andare sotto terra. Greenpeace ha scritto, prima che Obama parlasse in quel modo, che la CCS (cattura e sequestro dell’anidride carbonica, o meglio biossido o diossido di carbonio) è una falsa speranza. Questo perché questa tecnologia non può essere utilizzata industrialmente prima del 2030, è rischiosa, costosa e poco efficiente. L’unica soluzione per Greenpeace è invece quella di evitare gli sprechi e di utilizzare energia pulita e rinnovabile, come quella solare, eolica o marina.
E’ decisamente riconosciuto dalle varie comunità scientifiche internazionali che il riscaldamento globale del nostro pianeta è dovuto alle emissioni dei gas serra che, a quanto è stato scritto fino a ora, hanno provocato, negli ultimi cento anni, l’aumento di tre gradi della temperatura degli Stati Uniti, e aumenti minori in Italia, come ad esempio l’aumento di un grado nel Piemonte e di mezzo grado nella Valle d’Aosta. Sono chiamati gas serra quei gas presenti in atmosfera, di origine naturale o antropica, che assorbono ed emettono a specifiche lunghezze d’onda nello spettro della radiazione infrarossa, emessa dalla superficie terrestre, dall’atmosfera e dalle nuvole. I principali gas serra sono il vapore acqueo, il biossido di carbonio, l’ossido di azoto, il metano e l’ozono. Il GWP, potenziale di riscaldamento globale, è una misura di quanto un dato gas serra contribuisce al riscaldamento globale rispetto all’anidride carbonica e il calcolo di questo GWP viene svolto facendo la somma di tutti gli effetti dei vari gas e trasformandoli in emissioni di biossido di carbonio equivalente. Le emissioni di anidride carbonica proveniente dall’attività antropica di tutto il mondo erano, nel 2004, 25 bilioni di tonnellate. Gli altri gas serra emessi portano a un totale di 30 bilioni di biossido di carbonio equivalente. Queste emissioni sono in una crescita praticamente costante dal 1950 ad oggi. Nel 2004 gli Stati Uniti producevano emissioni di anidride carbonica equivalente in misura circa 6 volte maggiore di quella media mondiale, mentre l’Europa ne produceva circa 2.5 volte in più. E’ importante notare come, a quella data, paesi in forte crescita economica come l’India o addirittura la Cina producevano meno gas serra della media mondiale. Il laboratorio Lawrence Livermoore di Berkeley in California ha calcolato che se tutti i gas serra emessi ogni anno in America fossero trasformati allo stato liquido, l’intero territorio degli Stati Uniti sarebbe coperto da un metro di fluido.


Dall’Ottocento a oggi l’atmosfera è cambiata, perché se in quel secolo le parti per milione di anidride carbonica erano meno di trecento, nel 1960 erano 310, oggi sono 390. Queste quantità aumentano in modo sostanziale, tanto che l’obiettivo iniziale è quello di rallentarne la crescita, non di arrestarla. L’obiettivo è quindi soltanto quello di non superare le 550 parti per milione nel 2015. Le emissioni di biossido di carbonio sono dovute per il 40% alle centrali termiche, per il 22% all’industria e per il 24% ai trasporti. Di questo 40% di emissioni prodotte dalle centrali termiche, il 71% è dovuto al carbone, l’11.7% al petrolio e il 18% al metano. Leggendo questi dati ci si può domandare il perché Obama creda che il futuro dell’energia sia quello di bruciare ancora più carbone, quando da questa combustione sono emessi il 30% circa dei gas serra. Il fatto è che il presidente degli Stati Uniti d’America vuole che l’anidride carbonica emessa venga iniettata allo stato liquido nelle rocce a più di 800 metri di profondità e per questo motivo finanzia con qualche miliardo di dollari la ricerca scientifica nel campo della CCS.
Il meccanismo di ”intrappolamento” del biossido di carbonio avviene in quattro diverse fasi. Una volta che il gas è stato raccolto in impianti che si trovano vicino alle centrali termiche e che è stato trasformato allo stato liquido e trasportato da un carbonodotto fino a profondità superiori a 800 metri e a pressioni superiori a 70 atmosfere, viene pompato da un pozzo scavato per questo scopo in un acquifero. Un acquifero è una formazione rocciosa permeabile e tendenzialmente satura che è compresa tra due formazioni rocciose che hanno una permeabilità molto bassa, tanto da risultare, per gli scopi dell’operazione, praticamente impermeabili. Quando il gas liquido, che pesa meno dell’acqua, filtra nella roccia tende a salire, muovendosi attraverso i pori, fino a raggiungere il tetto della formazione sovrastante dove resta intrappolato perché quella roccia è impermeabile. Questa prima fase è definita con il termine strutturale. Nella seconda fase, detta residuale, una significativa frazione di biossido di carbonio che migra dal pozzo all’interno della formazione rocciosa permeabile viene trattenuta e immobilizzata dalle forze capillari. L’anidride carbonica che si scioglie nell’acqua che permea le rocce non mantiene per lungo tempo una fase gassosa e quindi le forze, dovute al suo minor peso, si annullano. Questo fenomeno, che è tanto più rapido quanto più le rocce sono sature, viene chiamato intrappolamento per dissoluzione. L’ossido di carbonio sciolto in acqua è debolmente acido e può reagire con minerali che costituiscono la roccia. Tutto ciò determina la conversione del biossido di carbonio in minerale carbonatico stabile, che rappresenta la forma più permanente di stoccaggio geologico. Questa fase è detta minerale. Il processo di intrappolamento dell’anidride carbonica avviene in un tempo stimabile nell’ordine dei 10.000 anni. A questo punto possiamo domandarci quali sono le capacità degli acquiferi profondi di intrappolare biossido di carbonio, qual è il rischio di queste operazioni, quali sono i costi e per quanto tempo continueremo a bruciare carbone e a produrre gas serra.


Esperti idrogeologi hanno stimato che sulla terra esistono siti capaci di intrappolare molta più anidride carbonica di quella che è stata prodotta o verrà prodotta nelle prossime decine di anni. Il problema è quello di effettuare la scelta di siti ottimali, non solo dal punto di vista della distanza del trasporto, ma anche in quello da rendere i rischi minimi o meglio marginali. In pratica il biossido di carbonio, iniettato in pressione e allo stato liquido non deve essere in grado di risalire fino alla superficie terrestre, finché mantiene pressioni superiori a quelle dell’acqua che lo deve sciogliere. L’uomo ha bisogno di anidride carbonica e l’acquisisce respirando, ma la tossicità dei questo gas dipende dalla sua concentrazione e quantità: nell’aria è presente in una percentuale dello 0.3%, ma se, da qualche faglia non prevista, viene sputata fuori in pressione e concentrata ad un alto valore percentuale è chiaramente tossica. Per quanto riguarda i costi è chiaro che, essendo ancora in America e nel nord e nel centro dell’Europa in una fase che è poco più che sperimentale, questi sono ancora troppo alti. Bisogna notare che le tecnologie che vengono immesse sul mercato diminuiscono di costo man mano che sono perfezionate. Negli ultimi dieci anni, ad esempio, la riduzione del costo dell’energia da fonti eoliche sembra si sia attestata sul 30 – 50% con una tendenza prevista a diminuire ancora.


A questo punto abbiamo qualche elemento quantitativo e non sentimentale in più per schierarci con il Presidente degli Stati Uniti d’America o con Greenpeace? Se partiamo dal presupposto che l’incremento di emissioni di biossido di carbonio equivalenti deve prima rallentare e poi diventare negativo tra il 2015 e il 2030 è evidente che nel 2015 l’utilizzo di energie rinnovabili sarà ancora marginale. L’energia proveniente da fonti eoliche, ad esempio, non rappresenta ancora il 2% del totale e cresce di un 20 – 30% all’anno. Se mettiamo tutte insieme le energie rinnovabili: solare, eolica e marina; nel 2015 il loro contributo totale sarà ancora ampiamente sotto il 50%. Appare quindi ragionevole, almeno per il periodo di tempo che ci separa dall’indipendenza dai combustibili fossili, che si studi e si cerchi di immagazzinare, nel modo più sicuro possibile, i gas serra nel sotto suolo.
Per quanto riguarda la difesa dell’ambiente è necessario tenere presente che nessuna scelta potrà mai essere completamente accettata. La costruzione di impianti che producono energia proveniente da fonti eoliche è stata duramente attaccata, sia per l’impatto ambientale dei mulini a vento, sia per il fatto che le pale in movimento possono uccidere uccelli in volo. E’ stato però calcolato, non so sulla base di quali misure, che gli uccelli mangiati dai gatti sono più del doppio di quelli ammazzati dai mulini. A riguardo della scelta di continuare con le centrali a carbone bisogna dire che questa tecnologia è quella che è meglio conosciuta e applicata in tutto il mondo e non porta quindi a rischi come quello, per esempio, del trasferimento della tecnologia dell’energia nucleare in paesi emergenti o in via di sviluppo.


Se ci domandiamo quali sono i programmi dell’Italia per l’energia e per la riduzione dei gas serra, dobbiamo tenere presente che, nonostante tutto, gli sprechi in Italia sono molto minori di quelli negli Stati Uniti. Negli anni novanta, per esempio, un Italiano produceva in media 1 kg al giorno di rifiuto solido urbano contro i 6 kg per persona dell’America. Il fatto che l’Italia si sia indirizzata verso il nucleare lascia piuttosto perplessi. Questa scelta poteva avere un certo senso negli anni sessanta, quando eravamo tra i leader nella ricerca in quel campo, ma ora che dobbiamo comprare tecnologie francesi o di qualche altro paese con costi, che comunque sono più alti, non si capisce perché non ci si voglia impegnare maggiormente per le energie rinnovabili o per lo stoccaggio dei gas serra nel sotto suolo, dove il gap con gli altri Pesi più industrializzati è minore.