Ambiente/Squarci

A M B I E N T E

L A T E R R A

L' Istituto Internazionale per le Ricerche Geotermiche (IIRG) del CNR è stato fondato a Pisa nel 1965 con lo scopo di svolgere attività di ricerca sull'energia geotermica e le sue applicazioni in Italia e all'estero. La sede a Pisa è legata alla vicinanza dei campi geotermici posti a Larderello-Travale dove, agli inizi del secolo e per la prima volta al mondo, è stata prodotta energia elettrica a vapore endogeno.

Fin dalla sua creazione nell'Istituto sono state effettuate ricerche mediante metodologie e modellazioni geofisiche, idrogeologiche, geochimiche e petrografiche su sistemi geotermici.

L'attività internazionale comprende collaborazioni con le maggiori organizzazioni scientifiche internazionali come l'Agenzia Internazionale per l'Energia Atomica (IAEA) di Vienna, l'Agenzia Internazionale per l'Energia e l'UNESCO.

L'Istituto promuove e svolge attività didattica e informativa attraverso una Scuola internazionale di geotermia e la redazione della rivista internazionale Geothermics, pubblicata in Oxford dalla casa editrice Elsevier Science.

L'IIRG, sin dalla sua fondazione, ha un accordo di collaborazione scientifica con l'ENEL, che è l'Ente preposto, in Italia, allo sfruttamento dell'energia geotermica per produzione di energia elettrica da vapore endogeno.

I risultati delle ricerche geotermiche condotte sul territorio nazionale negli ultimi anni hanno messo in luce notevoli potenzialità energetiche diffuse e a profondità economicamente accessibili, principalmente per uso diretto del calore.

L'Istituto Internazionale per le Ricerche Geotermiche ha realizzato un inventario con la caratterizzazione del territorio nazionale, utilizzando tutti i dati termici strutturali ed idrogeologici raccolti direttamente per ricerche geotermiche e indirettamente per altre ricerche minerarie, specialmente quelle per idrocarburi, resi disponibili da enti pubblici (ENEL-AGIP-CNR) e da compagnie private.

Il territorio nazionale è stato classificato in categorie a vario grado di interesse, a seconda della profondità del potenziale serbatoio e della temperatura in esso prevedibile. Sono state costruite mappe di temperatura alle profondità di 1000, 2000, 3000 m dal piano campagna e la mappa delle aree a maggiore interesse geotermico.

La diffusione dell'uso delle risorse geotermiche a bassa temperatura (che si può realizzare a ciclo chiuso con pozzi di estrazione accoppiati a quelli di reiniezione) è ancora ostacolata da problemi di economicità. Valutando però l'economia ottenibile in termini ambientali e di salute umana, grazie alla riduzione dell'emissione in atmosfera delle sostanze inquinanti derivanti dall'utilizzo di combustibili fossili, la geotermia sin da ora sarebbe una delle fonti energetiche più convenienti. Tutto questo assume particolare interesse se consideriamo gli impegni presi a livello di UE per l'abbattimento del 10% sulle emissioni di CO₂ in atmosfera.

In questo ambito acquista particolare rilevanza il progetto sviluppato dell'IIRG in stretta collaborazione con l'ENEL, che curerà la realizzazione delle perforazioni e dell'impiantistica, per il condizionamento da fonte geotermica dell'Area della Ricerca del CNR di Pisa.

La costruzione del complesso è ormai in fase avanzata ed anche il progetto per l'esplorazione con pozzi del sottosuolo è prossimo alla sua fase esecutiva. Si prevede la perforazione di due pozzi profondi circa 1200 metri, uno per la produzione di un orizzonte profondo di calcari fratturati che dovrebbero costituire il serbatoio di acqua con temperatura attorno ai 65-70 ·C, l'altro per la reiniezione del fluido, nel sottosuolo, nello stesso serbatoio.

Tutto il processo sarà a ciclo chiuso, senza alcuna interferenza con l'ambiente. Con questo impianto, se la ricerca avrà esito positivo, si prevede un risparmio energetico superiore alle 1250 tep/anno, con una notevole riduzione delle sostanze inquinanti immesse nell'atmosfera (2900 t/anno solo per quanto riguarda il CO₂) in ambiente urbano.

Un progetto di tal genere è facilmente esportabile in molte altre situazioni analoghe in Italia, dove le aree con acque calde a profondità economicamente raggiungibili sono numerose. L'utilizzo di questa fonte energetica, se sufficientemente diffuso sul territorio, può rappresentare una risorsa non marginale per la riduzione delle emissioni in atmosfera anche in corrispondenza dei centri urbani.

In alto: andamento della temperatura in °C nel sottosuolo della Toscana tra Pisa e Grosseto, a 3 km di profondità dal piano campagna.
In basso: modello geologico e distribuzione delle temperature nell'area di Colla-Monteverdi (zona geotermica di Lardarello, in Toscana)

Uno degli obiettivi prioritari delle ricerche condotte dall'IIRG è quello della conoscenza delle strutture profonde delle aree geotermiche (profondità superiori a 4 km) della Toscana. Scopo di queste ricerche è la ricostruzione del modello strutturale, termico e dell'evoluzione temporale dei fluidi, per risalire alla natura di quelli eventualmente presenti in orizzonti più profondi di quelli finora raggiunti e per valutare la possibilità di estrarli ed utilizzarli a scopi energetici con tecnologie innovative. Per tutto questo è essenziale la programmazione e la realizzazione di un sondaggio scientifico esplorativo profondo (5-6 km).

L'Italia, sino ad ora, non si è impegnata in maniera esaustiva in questo settore della ricerca innovativa, che invece presenta notevole interesse sia scientifico sia industriale, come dimostrano le esperienze eseguite in Paesi a tecnologia avanzata come Stati Uniti (Progetto "Hot Dry Rocks"), Giappone (Sondaggio Scientifico Profondo), Germania (Sondaggio Scientifico Profondo), Germania-Francia-Gran Bretagna (Progetti H.D.R.).

L'esperienza italiana pregressa, sia operativa sia di ricerca di base in campo geotermico, favorisce lo sviluppo di un programma dove si preveda la realizzazione e l'applicazione di tecnologie avanzate per l'estrazione di calore da sistemi rocciosi profondi ad elevata temperatura.

Per la seconda metà del 1998 è previsto l'inizio di un Progetto Strategico, il cui finanziamento è stato già approvato dal Comitato Nazionale per le Scienze Geologiche e Minerarie del CNR, che è propedeutico a diversi programmi di ricerca operativi che potranno svilupparsi nel prossimo quinquennio se il Governo nazionale e l'Unione Europea, come di recente si sono impegnati, daranno il giusto rilievo alla politica di sostegno e promozione delle risorse energetiche (Progetto ALTENER della UE) che consentano l'abbattimento delle emissioni di CO₂ in atmosfera.

Gli studi da eseguire saranno, quindi, volti a valutare le possibilità di un diverso utilizzo della risorsa geotermica profonda, per il recupero di calore presente in enormi quantità nel sottosuolo di parte della Toscana e del Lazio.

Per fare questo è necessario agevolare l'entrata dei fluidi nelle rocce serbatoio e questo si può ottenere mediante operazioni di fratturazione artificiale delle rocce. Spesso è sufficiente, come dimostrano recenti studi effettuati negli Stati Uniti, iniettare acqua fredda nel serbatoio caldissimo dato che lo shock termico provoca una miriade di fratture che vengono poi occupate dal vapore.

Sono, comunque, necessari degli studi scientifici accurati prima di attivare una fase di utilizzo industriale di questa eventuale risorsa profonda. A questo scopo è stato approntato un progetto di estrazione di calore dalle rocce ad elevata temperatura, scarsamente permeabili, che in Italia (Larderello) ha la migliore possibilità di realizzazione rispetto a tutte le altre situazioni presenti in Europa e nel mondo; per il momento non sono stati ancora reperiti i fondi per poterlo rendere operativo.

Tra gli esperti di geotermia nel mondo è vivo l'interesse per un sondaggio scientifico profondo a Larderello, tecnicamente possibile, come dimostrato da esperienze già condotte in Italia in pozzi industriali profondi, dove si sono raggiunte temperature di circa 400 ·C, e da un recente esperimento giapponese a Kakkonda, dove un sondaggio scientifico ha raggiunto i quattro chilometri di profondità ed ha trovato una temperatura di 500 ·C.

Un simile progetto pilota a Larderello avrebbe un impatto scientifico enorme e potrebbe aprire una nuova frontiera nello sfruttamento industriale del calore terrestre. Infatti, le conoscenze che ne deriverebbero sul comportamento meccanico e la permeabilità delle rocce ad alta temperatura, sulle caratteristiche chimico-fisiche dei fluidi permeanti e sul comportamento dei materiali di perforazione in ambienti estremi, permetterebbero il futuro sviluppo di progetti di sfruttamento di una risorsa geotermica verosimilmente gigantesca. Lo sfruttamento potrebbe avvenire mediante il recupero di calore, iniettando acqua in profondità e recuperandola come vapore a temperature (e quindi pressioni) molto elevate. L'energia così prodotta avrebbe il pregio di essere "pulita" in quanto non sarebbero neppure presenti i gas dei "normali" fluidi geotermici (anidride carbonica e idrogeno solforato) dal momento che il vapore estratto deriverebbe dall'acqua iniettata dalla superficie.

Ricerca di fluidi termali nella pianura di Pisa per il riscaldamento dell'Area della Ricerca del CNR

sezione geologica

La sezione geologica mostra che in corrispondenza dell'Area della Ricerca del CNR le formazioni permeabili che rappresentano un possibile serbatoio di fluidi termali sono ad una profondità di circa 800 m, con temperature fra i 60 ed i 70 °C. Schematicamente rappresentati anche i due pozzi profondi deviati che saranno utilizzati rispettivamente per il prelievo delle acque termali e per lo smaltimento in profondità del fluido utilizzato.

Il progetto avrebbe un costo elevato, ma non esorbitante, se confrontato con i costi di studi in altri settori della ricerca energetica (energia nucleare tradizionale, fusione nucleare, struttura della materia). A questo scopo è stato approntato, con la collaborazione dell'ENEL e dell'Osservatorio Geofisico Sperimentale di Trieste, un progetto di pozzo scientifico profondo con la valutazione dei costi, che si aggirano intorno ai 20 000 000 di Euro. Il rapporto benefici/costi sarebbe comunque elevato e permetterebbe anche un recupero d'immagine per l'Italia che, dopo aver occupato per anni una posizione preminente nella ricerca geotermica, attualmente non è più all'avanguardia in questo settore.

Le potenzialità di questa risorsa sono rilevanti, se si considera la quantità di calore presente in vaste aree del sottosuolo della Toscana e del Lazio a profondità già accessibili con le tecnologie attuali (da 2 a 5 km). È necessario uno sforzo di investimenti per la ricerca di tecnologie appropriate per la sua utilizzazione, in modo da rendere questa fonte di energia un elemento non marginale per la soluzione delle problematiche ambientali legate alla produzione energetica nazionale.