Dieci cose che forse non sapete sul fracking

Negli USA il fracking è un’industria importante. Con la sua rapida espansione, nel giro di pochi anni è arrivato a fornire oltre il 50% di tutta la produzione di gas negli Stati Uniti – ma come è cresciuta l’attività di fracking, così hanno fatto l’opposizione e le preoccupazioni del pubblico. Attualmente in Europa, governi e comunità stanno soppesando i costi e i benefici del fracking e alcuni governi lo hanno già proibito. Ma cos’è esattamente il fracking e come funziona? Di seguito esploreremo un po’ della scienza dietro il dibattito in corso.

1. Fracking significa ‘fratturazione idraulica’.

Il fracking è un esempio di sfruttamento non convenzionale del gas. In questo processo, acqua (mista a sabbia e prodotti chimici) viene iniettata a pressione molto elevata in formazioni profonde per fratturare le rocce – da qui il nome di fratturazione idraulica, o fracking.

Nell’estrazione di gas naturale dai giacimenti convenzionale, come quelli sotto il Mare del Nord, il gas migra verso l’alto dalle rocce madri dove si è formato e si raccoglie sotto un livello di roccia impermeabile, dalla quale può essere estratto semplicemente perforando dei pozzi (vedi figura 1). Le risorse di gas non convenzionale invece sono intrappolate nelle rocce madri, che devono essere fratturate per rilasciare il gas. I granuli di sabbia pompati con l’acqua servono ad evitare che le fratture si richiudano, permettendo al gas di sfuggire e migrare verso la superficie.

2. Il fracking è impiegato per estrarre il gas di scisto

Attualmente il fracking è utilizzato per l’estazione del gas presente in rocce sedimentarie a grana fine chiamate scisti. Quando, in condizioni di alta temperatura e alta pressione, nel corso di milioni di anni sabbia e fango si trasformarono in rocce, i resti di animali e piante associati ai sedimenti vennero a loro volta convertiti in gas di scisto, che è composto prevalentemente da metano.

I depositi di scisti si trovano in tutto il mondo, ma gli scisti più ricchi di gas si sono formati in ambienti marini, in particolare in acque poco agitate e poco ossigenate come antichi bacini marini. Qui, resti di piante e animali potevano sfuggire alla degradazione prima di venire seppelliti, fornendo materiale organico che in segiuito sarebbe diventato combustibile fossile.

Ci sono giacimenti potenziali di gas di scisto in tutta Euro­pa, compresi gli Sci­sti a Posidonia in Germania (vedi 4 nella cartina, figura 2), e gli Scisti di Bo­wland nel nord dell’­Inghilterra (vedi 8, figura 2). Gli Scis­ti a Posidonia si fo­rmarono 200 milioni di anni fa, al fondo dell’antico mare de­lla Tetide. I fossili di molluschi sono comuni in queste roc­ce, dove sono stati trovati anche quelli di animali più grandi.

3. Il fracking è stato utilizzato per decenni.

Il fracking non è una nuova tecnica di estrazione: è stato usato fino dagli anni ’40, ma prevalemntemente nell’estrazione convenzionale per sfruttare fino all’ultimo residuo di gas. Il tipo di fracking utilizzato per l’estrazione del gas di scisto è molto più complesso, perché gli scisti si trovano a profondità più superficiali, vicino alle falde acquifere, e richiedono l’iniezione di maggiori volumi di fluidi rispetto ai giacimenti convenzionali.

Più di recente, i tecnici hanno trovato il modo di perforare lateralmente negli scisti, riuscendo a fratturare molta più roccia con un unico pozzo. Negli USA questa tecnica ha condotto ad un rapido aumento della produzione dei gas di scisto nell’ultimo decennio. In Europa, invece, sebbene ci siano alcuni siti di prova, il fracking per il gas di scisto è molto limitato.

4. Il fracking usa un sacco di acqua…

Alcuni stati degli USA si ssno trovati pericolosamente a corto di acqua potabile a causa del fracking. Un singolo pozzo di fracking usa fino a 43 000 m³ di acqua – abbastanza da rifornire una cittadina per circa un mese. Alcuni pozzi usano solo una piccola frazione di questa quantità, ma negli USA la gran parte dei pozzi per fracking si trovano in regioni a rischio siccità, come il Texas e la California. Inoltre, il fracking usa acqua potabile presa da laghi e aquiferi sotterranei, che poi deve essere trattata come un rifiuto e non può tornare al ciclo dell’acqua. Ciò sovraccarica le risrse d’acqua locali e sta provocando molte preoccupazioni.

5. …e un sacco di sabbia.

Il fracking usa grandi quantità di sabbia – fino a 8000 tonnellate per pozzo. Il fracking attualmente utilizza il 60% di tutta la sabbia industriale impiegata negli USA. La sabbia richiesta è abbastanza speciale: deve essere accuratamente selezionata per ottenere granuli di una particolare forma e grandezza, con un alto contenuto in quarzo che può sostenere pressioni elevate.

6. Il fracking può provocare terremoti.

Sebbene il fracking possa provocare tremori, questi sono generalmente troppo deboli per essere notati. Tuttavia, c’è l’evidenza che lo stoccaggio sotterraneo dei fluidi del fracking causi maggiori problemi e terremoti più forti dello stesso fracking. Ad esempio, in Oklahoma, USA, dove si trova un gran numero di siti per lo stoccaggio sotterraneo delle acque reflue, si verificavano solo alcuni tremori all’anno fino al 2008, cresciuti a 20 nel 2009 e 105 nel 2013. I tremori più forti hanno avuto una magnitudo di 5.6 sulla scala Richter e hanno distrutto diverse case.

Gli scienziati del Servizio Geologico degli Stati Uniti hanno scoperto che l’intensità di questi terremoti dipende dalla quantità di fluido pompato nelle rocce. Essi hanno calcolato che iniettando un volume di circa 10 000 m³ (abbastanza da riempire quattro piscine olimpiche) si potrebbe verificare un terremoto di potenza massima di 3.3. Tuttavia non è possibile prevedere se un terremoto si verificherà o no.

7. Ci vuole un sacco di pressisone per fratturare le rocce.

I depositi di scisti che possono fornire gas si trovano di solito tra i 1000 e i 5000 metri. Una volta che un pozzo raggoiunge le rocce da fratturare, prima di poter eseguire il fracking il pozzo deve essere rivestito con un tubo d’acciaio cementato per proteggere l’ambiente circostante. In prossimità degli scisti, nel rivestimento del pozzo vengono quindi aperti dei fori, attraverso i quali il fluido di fratturazione viene forzato nelle rocce a pressioni estremamente elevate – circa 680 atm (69 milioni di Pa). Per paragone, gli pneumatici delle moto da competizione hanno pressioni di circa 10 atm o 1 milione di Pa.

8. In Europa, molti siti favorevoli al fracking si trovano vicino alle città.

Nel nord dell’Inghilterra, i giacimenti di gas di scisto si trovano sotto alle grandi città di Manchester e Leeds. In Germania i depositi di Scisti a Posidonia si trovano vicino alla città di Hannover, che ha una popolazione di oltre mezzo milione di abitanti. Un paio di pozzi potrebbero richiedere un’area delle dimensioni di un campo da calcio, compreso lo spazio per l’impianto di perforazione, le attrezzature e i camion, un posto per raccogliere acqua e rifiuti, depositi per il gas e le cabine per il personale. Attrezzare questi siti e le infrastrutture associate, come le vie di trasporto, vicino o intorno ad una trafficata metropoli europea non sarebbe facile.

9. I birrifici in Germania sono contrari al fracking.

In Germania la legge sulla purezza della birra stabilise che la birra tedesca deve essere prodotta usando solo luppolo, lievito, malto e acqua. La disponibilità di acqua pulita è quindi un ingrediente essenziale per la produzione della birra e molti birrifici in Germania prelevano la loro acqua da pozzi di loro proprietà. Qualsiasi contaminazione dell’acqua con metano o fluidi di fratturazione sarebbe una minaccia per questa importante industria e i birrai tedeschi hanno dichiarato pubblicamente le loro posizione contro il fracking.

I sostenitori del fracking affermano, tuttavia, che sopra i depositi di scisti ci sono potenti strati di rocce impermeabili che agirebbero come una barriera protettiva durante il fracking, salvaguardando l’acqua delle falde poco profonde dalla potenziale contaminazione. Inoltre il fracking deve sempre essere eseguito ad una distanza minima precisa dall’acqua di falda. Un altro fattore di sicurezza è che se anche i fluidi del fracking dovessero sfuggire, questi si muoverebbero verso il basso, invece che migrare verso l’alto in direzione dell’acqua di falda. Ma mentre le forniture di acqua di falda potrebbero essere protette da ogni contaminazione in profondità, ci sono stati casi in cui l’acqua di falda è stata contaminata da sversamenti in superficie, perciò è necessaria anche un’avccurata gestione dei prodotti chimici e dei rifiuti intorno al cantiere.

10. Gli scienziati usano una tecnica simile per produrre energia geotermica.

Il metodo noto come Enhanced Geothermal Systems (EGS) sfrutta le fratture naturalmente presenti nelle rocce e usa acqua ad alta pressione per aprire altre fratture in profondità, dove le rocce sono calde. Ciò produce un serbatoio geotermico, dove l’acqua pompata attraverso le rocce si riscalda permettendo di  sfruttare il vapore così generato per produrre elettricità. Una volta che l’acqua si è raffreddata,  viene pompata di nuovo in profondità per venire riscaldata di nuovo.

Diversamente dal fracking per il gas di scisto, per questo processo non sono necessari sabbia o prodotti chimici. La procedura, tuttavia, è ancora controversa: un progetto EGS a Basilea, in Svizzera, è stato cancellato dopo che ha provocato tremori significativi, causando richieste di risarcimento che hanno raggiunto i milioni di Euro. Comunque, lo sviluppo e la ricerca continuano: in Europa ci sono siti di propva di EGS in Portogallo, Francia e Germania e sono previsti progetti in Cornovaglia, in Gran Bretagna, che dovrebbero diventare operativi nel 2020.

Ringraziamenti

L’autrice desidera ringraziare il Professor Dr Ernst Huenges e il Dr Hans-Martin Schulz del Centro di Ricerca Tedesco di Geoscienze (GFZ), e il Dr Clement Uguna dell’Università di Nottingham, in Gran Bretagna, per i loro utili suggerimenti e commenti a questo articolo.