La ricerca di energia rinnovabile abbondante e pulita incontra da tempo limiti tecnici ed economici. Tuttavia, i recenti progressi compiuti dal Laboratorio Sperimentale di Meccanica delle Rocce (LEMR) presso l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) forniscono un significativo barlume di speranza. Quest’opera, pubblicata nel Comunicazioni sulla naturamostrano che anche a profondità supercritiche, dove la roccia diventa viscosa e semiplastica, è possibile fratturare le formazioni geologiche per consentire la circolazione dell’acqua. Questo sviluppo potrebbe trasformare l’energia geotermica in una fonte energetica in grado di soddisfare il fabbisogno energetico mondiale in modo pulito e sostenibile per milioni di anni.
Potenziale non sfruttato
L’energia geotermica, sebbene nota per la sua stabilità e pulizia, oggi rimane una fonte energetica marginale, confinata in aree geografiche specifiche come le regioni vulcaniche. Il limite principale risiede nella profondità a cui è necessario perforare per raggiungere le rocce calde, un’operazione estremamente costosa e tecnologicamente complessa. Tuttavia, sotto la superficie terrestre si trova una fonte di energia quasi infinita: il calore interno del pianeta. Sfruttare questa energia su larga scala potrebbe aiutare a risolvere due delle maggiori sfide mondiali: la crisi climatica e la carenza energetica.
Questa risorsa si dice supercritica quando, a profondità di diversi chilometri, l’acqua raggiunge temperature superiori a 400°C, diventando quindi un fluido che ha le proprietà sia di un liquido che di un gas. Questo fluido supercritico può trasferire molta più energia dell’acqua a temperature più basse, il che potrebbe aumentare di dieci volte la produzione di energia delle centrali geotermiche rispetto alle centrali elettriche tradizionali. La sfida principale, tuttavia, è la trivellazione a queste profondità estreme.
Raggiungere le profondità dove l’acqua diventa supercritica è un’impresa mastodontica. L’attuale record di perforazione è di circa 12 km, effettuato nell’ambito del pozzo Kola in Russia. Ma per sfruttare in maniera capillare l’energia geotermica supercritica sarebbe necessario poter scavare ancora più in profondità, spesso a distanze ancora inaccessibili con le attuali tecnologie di perforazione. Se questo tipo di perforazione profonda venisse perfezionata, le centrali geotermiche potrebbero essere installate quasi ovunque sulla Terra, ad esempio sui siti abbandonati delle centrali elettriche a carbone. Queste strutture dispongono già di infrastrutture come connessioni alla rete e turbine a vapore.
Il ruolo chiave del fracking
Una delle principali questioni tecniche relative all’energia geotermica supercritica riguarda la capacità di far circolare l’acqua nelle rocce molto profonde. Le formazioni rocciose a queste profondità non si comportano più come quelle che si trovano vicino alla superficie. Invece di essere duri e fragili, diventano più duttili, deformandosi plasticamente. Questa duttilità delle rocce ha fatto pensare da tempo ai geologi che sarebbe impossibile fratturarle, processo che tuttavia è fondamentale per aumentare la superficie di contatto tra acqua e rocce.
È qui che il lavoro dell’EPFL, guidato da Gabriel Meyer, fornisce una rivelazione. Riproducendo in laboratorio le condizioni estreme di temperatura e pressione incontrate a queste profondità, i ricercatori hanno potuto osservare il comportamento della roccia quando passa dallo stato fragile allo stato duttile. Hanno utilizzato apparecchiature sofisticate, tra cui un apparato triassiale per il gas e immagini 3D utilizzando un sincrotrone, per analizzare i campioni di roccia ad alta pressione.
I risultati sono sorprendenti: nonostante la roccia diventi plastica, conserva la capacità di fratturarsi in determinate condizioni, un po’ come il “Silly Putty”, un materiale che è allo stesso tempo liquido e solido. Se lasciato riposare, scorre lentamente come un liquido, ma un rapido urto lo frantuma come il vetro. Secondo Meyer, “i geologi credono da tempo che il limite inferiore della circolazione dell’acqua nella crosta terrestre sia il punto di transizione fragile-duttile. Ma abbiamo dimostrato che l’acqua può circolare anche nelle rocce duttili.“
Prospettive per il futuro
I risultati dell’EPFL sono estremamente promettenti per il futuro dell’energia geotermica. Aziende come Quaise Energy, una start-up costiera, mirano a dimostrare che invece di utilizzare punte di perforazione che si rompono facilmente a tali profondità quando le temperature aumentano, è possibile perforare pozzi super geotermici in profondità utilizzando la tecnologia dell’acceleratore di particelle creata per il settore energia di fusione.
Aziende come Fervo Energy e Sage Geosystems hanno già dimostrato l’efficacia del fracking nelle tradizionali centrali geotermiche. Con questi nuovi progressi, è concepibile che queste tecniche possano essere applicate a progetti geotermici supercritici, aumentando così in modo esponenziale la produzione di energia.
Inoltre, nuovi primati stanno aprendo la strada allo sfruttamento dell’energia geotermica su larga scala.
