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OrizzontEnergia

A proposito di... Shale Gas e Carbon Capture & Sequestration: Orizzontenergia ha intervistato il Prof. Enzo Boschi

Intervista al Prof. Enzo Boschi
Professore ordinario di Sismologia - Università di Bologna 

Att_App_Loghi/ART_INT/Enzo Boschi.jpgGas di scisto (shale gas) e Carbon Capture and Sequestration (CCS): due  tecnologie del sottosuolo a sostegno dello sviluppo delle fonti fossili per la generazione elettrica.

Lo shale gas è già una realtà consolidata negli USA, dove questa estrazione non convenzionale di gas (fracking o idro-fratturazione) ha rivoluzionato l'intero scenario energetico.

 

La CCS invece, finalizzata a  risolvere il problema delle emissioni di CO2CO2
Gas inodore, incolore e non infiammabile, la cui molecola è formato da un atomo di carbonio legato a due atomi di ossigeno. È uno dei gas più abbondanti nell'atmosfera, fondamentale nei processi vitali delle piante e degli animali (fotosintesi e respirazione).

provenienti dalla generazione elettrica da fonti fossili tramite confinamento nel sottosuolo, ancora fatica a  trovare applicazioni industriali.

Prof. Boschi, secondo Lei quali sono le  reali potenzialità a livello mondiale delle due tecnologie?

Innanzitutto inizierei col dire che quando si parla di gas di scisto o shale gas ci si riferisce al gas naturalegas naturale
Idrocarburo che ha un'origine simile al petrolio, che si forma a partire dalla decomposizione anaerobica (cioè in assenza di ossigeno (O2) di microorganismi, attraverso processi biologici avvenuti nel corso delle ere geologiche. La composizione del gas naturale varia notevolmente a seconda del sito di formazione, ma in genere presenta un'alta percentuale di metano (dal 70 al 95 %), anidride carbonica (CO2), azoto (N2) e idrogeno solforato (H2S).
intrappolato in particolari formazioni rocciose sedimentarie di prevalenza argillosa.

L’Unione Europea categorizza la ricerca e l’estrazione dello shale gas tra le attività di ricerca ed estrazione di idrocarburiidrocarburi
Composti chimici formati da carbonio e idrogeno che costituiscono il petrolio e il gas naturale. Esistono diverse classificazioni degli idrocarburi a seconda dei legami chimici presenti nelle molecole.
non convenzionali che si basano su metodi quali  la perforazione orizzontale e la fratturazione idraulica (fracking) ad alto volume, da non confondere, come spesso accade ai non esperti, con la semplice re-iniezione delle acque petrolifere, con la modulazione stagionale del gas naturale in reservoir (stoccaggi) o addirittura con il mini-frack di ri-circolazione delle acque, tecnica impiegata nei test di permeabilità dei pozzi per l’acqua potabile superficiale.

Ciò detto, negli ultimi dieci anni, grazie ai miglioramenti avvenuti nei processi di estrazione ed alla diminuzione dei relativi costi è stato possibile accedere a grandi volumi di shale gas, per lo più negli Stati Uniti che ospitano le maggiori riserve del pianeta.

Va comunque detto che anche la combustionecombustione
Processo chimico esotermico (ovvero che comporta sviluppo di calore) in cui il combustibile si combina con l'ossigeno presente nell'aria oppure appositamente separato (comburente). La reazione di combustione avviene previo innesco localizzato (accensione).
di shale gas produce emissioni di gas serra per quanto in misura inferiore rispetto alle tradizionali fonti fossili (circa la metà del carbonecarbone
Il carbone è una roccia sedimentaria composta prevalentemente da carbonio, idrogeno e ossigeno. La sua origine, risalente a circa 300 milioni di anni fa, deriva dal deposito e dalla stratificazione di vegetali preistorici originariamente accumulatisi nelle paludi. Questo materiale organico nel corso delle ere geologiche ha subito delle trasformazioni chimico-fisiche sotto alte temperature e pressioni. Attraverso il lungo processo di carbonizzazione questo fossile può evolvere dallo stato di torba a quello di antracite, assumendo differenti caratteristiche che ne determinano il campo d'impiego.
I carboni di formazione relativamente più recente (ovvero di basso rango) sono caratterizzati da un'elevata umidità e da un minore contenuto di carbonio, quindi sono 'energeticamente' più poveri, mentre quelli di rango più elevato hanno al contrario umidità minore e maggiore contenuto di carbonio.
a parità di MWh elettrici prodotti).

Con l’obiettivo invece di produrre energia elettricaenergia elettrica
Forma di energia ottenibile dalla trasformazione di altre forme di energia primaria (combustibili fossili o rinnovabili) attraverso tecnologie e processi di carattere termodinamico (ovvero che coinvolgono scambi di calore) che avvengono nelle centrali elettriche. La sua qualità principale sta nel fatto che è facilmente trasportabile e direttamente utilizzabile dai consumatori finali. Si misura in Wh (wattora), e corrisponde all'energia prodotta in 1 ora da una macchina che ha una potenza di 1 W.
“a zero emissionizero emissioni
Obiettivo che si sono posti numerosi governi per la riduzione delle emissioni derivanti dai processi produttivi. Questo è possibile attraverso azioni di risparmio energetico e di miglioramento delle efficienza dei processi. Un esempio potrebbe essere l'instaurazione di un ciclo virtuoso per cui i rifiuti e le scorie di un'industria divengono materia prima per un'altra, valorizzando così tutte le risorse coinvolte. 
, le tecnologie di CCS, ovvero di cattura e stoccaggiostoccaggio
Attività di raccolta e deposito di una determinata risorsa. 
della CO2
, stanno oggi trovando le prime applicazioni industriali per lo più nell’ambito delle centrali elettriche alimentate a carbone.

Un ambito di applicazione che andrebbe però esteso anche ad acciaierie, cementifici, raffinerie e qualsiasi altro impianto di grande taglia responsabile di emettere CO2 in atmosferaatmosfera
Involucro di gas e vapori che circonda la Terra, costituito prevalentemente da ossigeno e da azoto, che svolge un ruolo fondamentale per la vita delle specie, perché fa da schermo alle radiazioni ultraviolette provenienti dal Sole. Essa si estende per oltre 1000 km al di sopra della superficie terrestre ed è suddivisa in diversi strati: troposfera (fino a 15-20 chilometri), stratosfera (fino a 50-60 chilometri), ionosfera (fino a 800 chilometri) ed esosfera.
, ma la strada da percorre per una diffusione più ampia della CCS è purtroppo ancora in salita.

Il grosso interesse di cui ha beneficiato lo shale gas, soprattutto in USA e Canada, ha avuto come primo effetto eclatante quello di portare in secondo piano l’attenzione verso lo sviluppo di tecnologie per un impiego degli idrocarburi a zero emissioni.

La “chimera dello shale gas” (pur aumentando il tempo di vita del gas naturale sul pianeta, magari di altri 40 anni) ha offuscato l’attenzione verso la CCS, una tecnologia che in questa fase avrebbe dovuto invece rimanere prioritaria perché il livello attuale di CO2 in atmosfera è già pari a 400 ppm ed in assenza di misure appropriate si rischia di incrementare inevitabilmente il collasso climatico.

Sul fronte dello shale gas va comunque sottolineato l’importante ruolo che possono ricoprire istituti internazionali di nota affidabilità - primo tra i quali l'Agenzia Internazionale dell'EnergiaEnergia
Fisicamente parlando, l'energia è definita come la capacità di un corpo di compiere lavoro e le forme in cui essa può presentarsi sono molteplici a livello macroscopico o a livello atomico. L'unità di misura derivata del Sistema Internazionale è il joule (simbolo J)
(IEA) - nell'elaborazione di orientamenti sulle migliori prassi nel campo dei regolamenti relativi al gas non convenzionale ed alla fratturazione idraulica. La IEA si avvale infatti di esperti per il monitoraggio del reale discostamento tra scenario di riferimento e quanto avviene sul campo: “IEA Expert Group on R&D - Priority Settings and Evaluation” - IEA Editor, F. Quattrocchi et al., (2012); “Developing Progress Towards a Clean Energy Economy” - IEA Editor, (2012).

Quali sono lo stato dell’arte e le prospettive di sviluppo dello shale gas in Europa ed in Italia?

Pressoché nulle. In primis a causa della esiguità di riserve sfruttabili ed in seconda istanza per via dell’attuale situazione politica e geopolitica affetta dalla sindrome Nimby.

Ogni volta che una delle due tecnologie è menzionata, viene messa in  risalto anche qualche criticità ambientale e minaccia alla sicurezza (stabilità dei terreni, rischio di rilascio di gas, contaminazione delle risorse  idriche…). Quali sono le reali criticità e i rischi per la sicurezza?

Nella maggior parte dei casi le sostanze di mantenimento iniettate durante le operazioni di fracking sono del tutto naturali (sabbia, ghiaia, granuli di ceramica etc...) e per tanto geochimicamente compatibili col sistema naturale acqua-roccia-gas.

Talvolta vengono però iniettate sostanze chimiche e ciò causa preoccupazioni per i rischi di contaminazione chimica delle acque sotterranee e dell'aria. Noi studiosi ci occupiamo proprio di questo, ovvero di comprendere le evoluzioni dell’equilibrio geochimico all’ingresso degli additivi chimici e dei traccianti durante le operazioni di fratturazione.

Il primo problema riguarda il monitoraggio delle falde acquifere sotterranee da effettuarsi attraverso la misurazione dei livelli di base del metanometano
Idrocarburo che rappresenta il costituente principale del gas naturale.
presente in natura (ed altri geogas associati), e delle eventuali sostanze chimiche introdotte durante il fracking, oltre che degli attuali livelli di qualità dell'aria nei potenziali siti di trivellazione.

Poi vi è tutto il capitolo della sismicità indotta e della sismicità innescata, induced seismicity e triggered seismicity, che si estrinseca soprattutto con micro-terremoti (nonostante qualche scienziato si stizzisca quando si parla di micro-sismicità, essa è così definita anche in letteratura in quanto non avvertibile dall’uomo), o più raramente con episodi di sismicità avvertibile o con episodi causanti danni manifesti. Paradossalmente questo problema è meno sentito nelle aree sismiche, in quanto già avvezze a terremoti.

Diversi studiosi hanno stimato che tali episodi di micro-sismicità si sono verificati nello 0,1% - 4% dei campi a idrocarburi esaminati finora (dove 0,1% rappresenta la stima dei più ottimisti e 4% dei meno ottimisti). Ad oggi però non è ancora possibile suddividere queste percentuali sulla base delle diverse filiere di uso del sottosuolo (geotermiageotermia
È una forma di energia termica accumulata nelle profondità terrestri grazie al flusso di calore proveniente dal mantello e dal nucleo del pianeta. Lo sfruttamento dell'energia geotermica avviene soltanto in zone particolari dove questo fenomeno è particolarmente attivo (per esempio in prossimità di vulcani, geyser, soffioni, ecc...). Essa trova impiego sia nella produzione di energia elettrica che nella produzione di calore per usi industriali o civili (geotermia a bassa entalpia).
, stoccaggio metano, re-iniezione acque petrolifere; estrazione idrocarburi, estrazione di shale gas con fracking, etc…).

Questo rappresenta quindi il primo passo che la comunità scientifica dovrà compiere, mantenendo ovviamente la massima oggettività ed evitando ogni tipo di faziosità che propenda a “rassicurare”, o viceversa ad “allarmare”.

Si consideri in tal senso che molti governi europei - come ad esempio Francia, Bulgaria, Renania settentrionale e Vestfalia in Germania, Friburgo e Vaud in Svizzera - oltre a numerosi stati degli Stati Uniti - Carolina del Nord, New York, New Jersey, Vermont e oltre 100 amministrazioni locali - e ad altri Paesi in tutto il mondo - Sudafrica, Quebec, Nuovo Galles nel Sud Australia - hanno attualmente in essere un divieto o una moratoria sull'impiego della fratturazione idraulica per l'estrazione di olio e gas dalle formazioni scistose o da altre formazioni rocciose a bassa permeabilità. Ci vorrebbe quindi più uniformità, anche dal punto di vista legislativo.

In Europa esistono già alcune direttive riguardanti le possibili conseguenze dell’estrazione dello shale gas, ma il tutto è splittato su diversi fronti normativi (come da me e Quattrocchi pubblicato lo scorso anno su prestigiosa rivista internazionale peer review Energy), tant’è che vi è ancora molta confusione sia tra gli operatori del settore, che tra i ministeri e gli enti di controllo e di ricerca. Eccone alcune:

  • direttiva 94/22/CE del Parlamento e del Consiglio europeo, del 30 maggio 1994, relativa alle condizioni di rilascio e di esercizio delle autorizzazioni alla prospezione, ricerca e coltivazionecoltivazione
    Insieme delle attività che consentono l'estrazione di idrocarburi (petrolio o gas naturale) dai giacimenti.
    di idrocarburi;
  • direttiva 98/83/CE del Consiglio europeo, del 3 novembre 1998, concernente la qualità delle acque destinate al consumo umano (direttiva sull’acqua potabile);
  • direttiva 2000/60/CE del Parlamento e del Consiglio europeo, del 23 ottobre 2000, che istituisce un quadro per l'azione comunitaria in materia di acque (direttiva quadro sulle acque);
  • direttiva 2006/118/CE del Parlamento e del Consiglio europeo, del 12 dicembre 2006, sulla protezione delle acque sotterranee dall'inquinamento e dal deterioramento (direttiva sulle acque sotterranee);
  • direttiva 2003/87/CE del Parlamento e del Consiglio europeo, del 13 ottobre 2003, che istituisce un sistema per lo scambioscambio
    Scambio tra energia elettrica immessa ed energia elettrica prelevata, nel caso in cui l'immissione e il prelievo avvengono in momenti differenti.
    di quote di emissioneemissione
    Qualsiasi sostanza solida, liquida o gassosa introdotta nell'atmosfera a seguito di processi naturali o antropogenici, che produce direttamente o indirettamente un impatto sull'ambiente.
    dei gas a effetto serraeffetto serra
    Fenomeno fisico per cui alcuni gas contenuti nell'atmosfera (anidride carbonica, vapore acqueo, metano, ecc..) intrappolano il calore proveniente dal sole facendo in modo che la temperatura media sulla Terra permetta la vita delle varie specie. Il meccanismo è simile a quello che avviene in una serra, da cui il nome. Tuttavia l'aumento e, dunque, la situazione di squilibrio della concentrazione di tali gas è causa di un eccessivo riscaldamento della superficie del pianeta con conseguenze anche pesanti sugli ecosistemi, su scala globale.
    implementata dalla decisione n. 406/2009/CE del Parlamento e del Consiglio europeo, del 23 aprile 2009, concernente gli sforzi degli Stati membri per ridurre le emissioni dei gas a effetto serra;
  • sul fronte del gas non convenzionale vi sono poi il Report dell’8 novembre 2011 ed il documento A7-0283/2012 del 25 settembre 2012 che volgono verso una direttiva europea sull’argomento, non ancora completa.

L'apparato normativo-legislativo italiano è atto ad affrontare le relative  problematiche del nostro sottosuolo? Quali sono le novità normative auspicabili?

Purtroppo in Italia non vi è nulla di specifico, bensì si ragiona in termini di direttive europee da ottemperare anche nel nostro Paese.

Parliamo ad esempio della Direttiva EU 31/2009 sullo stoccaggio di CO2 recepita in Italia attraverso la Legge 162/2011, o della nota di trasmissionetrasmissione
Attività di trasporto dell'elettricità sulla rete a partire dai centri di produzione sino ai centri di utilizzo. Il maggiore proprietario della rete di trasmissione nazionale dell'energia elettrica ad alta tensione è Terna.
in materia di ambiente nei progetti sul gas di scisto, emessa il 26 gennaio 2012 dalla Direzione Generale dell'Ambiente della Commissione Europea e rivolta ai parlamentari europei.

Considerando comunque che lo sfruttamento del gas di scisto non è immune da controversie, sia nell'UE che a livello mondiale, occorre effettuare un'analisi completa dei suoi possibili effetti - sull'ambiente, sulla sanità pubblica e sul cambiamento climatico - prima di  procedere verso l’ulteriore impiego di tale tecnologia ed il relativo sviluppo normativo.

Come pubblicato su Applied Energy” (F. Quattrocchi, E. Boschi – 2012), il nostro massimo sforzo dovrebbe ora mirare a concertare e sintetizzare una decina di leggi italiane relative alla gestione del sottosuolo in un’unica legge quadro che vada a sostituire normative obsolete seppur rinnovate di recente.

Citiamo ad esempio:

i) la legislazione geotermica, rinnovata solo nel 2009, ma già obsoleta alla luce delle nuove tecnologie provenienti da oltreoceano;

ii) l’ancestrale DPR del 09-04-1959 su miniere e cave che oggi è assolutamente obsoleto ai fini di nuove prospettive tecnologiche come ad esempio quella del Coal Bed Methane (CBM, noto anche come CSG - Coal Seam Gas);

iii) il DL 625 del novembre 1996 di attuazione della Direttiva Europea 94/22, relativo all’esercizio delle autorizzazioni alla prospezione, ricerca e coltivazione degli idrocarburi, che all’art. 13 definisce norme sul conferimento ed esercizio delle concessioni di coltivazione e di stoccaggio di gas naturale (e perché non di CO2 ad esempio?);

iv) ed il successivo DL 64/2000 sullo stoccaggio del gas naturalestoccaggio del gas naturale
Immagazzinamento del gas naturale, tipicamente laddove si registrano elevati consumi. Esistono diverse tipologie di stoccaggio: lo stoccaggio strategico (finalizzato a garantire il soddisfacimento della domanda anche in caso di mancanza o riduzione degli approvvigionamenti), di modulazione (effettuato per rispondere all'aumento della domanda in determinati periodi della giornata o nel corso dell'anno) e minerario (per motivi tecnici ed economici per consentire il corretto svolgimento delle operazioni di coltivazione nei pressi dei giacimenti).
;

v) la legge 170 del 26-04-1974 sul medesimo argomento (questa legge introdusse per la prima volta il concetto di “merging” ovvero di uso congiunto di sottosuolo tra stoccaggio gas naturale ed ex reservoir di sfruttamento idrocarburi);

vi) la legge 239 del 2004 che non prevede il “cambio di destinazione d’uso” per un sito di sottosuolo;

vii) il DPR 197 del 29-11-2009 che ha incaricato l’UNMIG (Ufficio Nazionale Minerario per gli Idrocarburi e le Georisorse) di tutti gli stoccaggi, meno che quelli sulle scorie nucleari, pur essendo essi potenzialmente “geologici”;

viii) la legge 99 del 23-07-2009;

ix) il DM 26-04-2010, anch’esso recante “disciplinare tipo per i permessi di prospezione e di ricerca e per le concessioni di coltivazione di idrocarburi liquidi e gassosi in terraferma, nel mare territoriale e nella piattaforma continentale”;

x) l’applicazione in Italia della nuovissima Direttiva Europea 31/2009 su stoccaggio geologico di CO2, che però non prevede che gli studi di approfondimento possano poi portare l’investitore (sempre più raro e disincentivato) a svolgere progetti congiunti con la geotermia o in sostituzione di stoccaggio gas naturale.

Al fine dell'accettabilità pubblica di queste tecnologie nel nostro Paese, la corretta comunicazione ed informazione ai vari pubblici che ruolo gioca o dovrebbe giocare?
A suo parere, quali sono gli strumenti e le metodologie di  comunicazione più idonei alla promozione ed alla conoscenza di tali tematiche?

A mio parere vi è una sola regola, ovvero quella di avviare progetti che fin dalla primissima fase vedano seduti ad uno stesso tavolo operatori, ministeri, enti di ricerca, autorità locali ed organizzazioni non governative. In altre parole il cosiddetto debate publique francese. E poi stop alle lobby aventi interessi commerciali che non siano la produzione degli idrocarburi, in quanto appesantiscono e rallentano i progetti per perseguire propri fini.

La  direttiva sulla responsabilità ambientale infine, non obbliga gli operatori a contrarre un'assicurazione adeguata che tenga conto degli elevati costi associati agli incidenti nelle industrie estrattive, ma paradossalmente se le assicurazioni obbligatorie prendessero piede, inizierebbe il cosiddetto “mercato del rischio geofisico e geochimico”.

Enzo Boschi

Professore ordinario di Sismologia - Università di Bologna

Data: 08/10/2013

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