Geotermico: il cuore Green della Terra

In questi ultimi anni si è sentito un gran parlare di transizione energetica, sviluppo sostenibile, Green Revolution… Con un sacco di promesse e progetti in ballo. Certo, per chi non è totalmente a digiuno di tali argomenti non è un grosso problema districarsi in questo ginepraio di termini e concetti. Ma per tutti i comuni mortali che non ci capiscono un’acca in materia? Beh, la cosa può diventare un pochino complicata… Tra le varie proposte di intervento per la riduzione dell’impatto dei combustibili fossili sulla vita quotidiana e sul progresso umano non si può non citare le energie rinnovabili, tra cui rientra il geotermico. Chiariamo prima qualche piccolo concetto.

Energie rinnovabili: vademecum per le definizioni

Per energia non-rinnovabile si intendono quelle energie che una volta consumate non possono essere rigenerate in tempi umanamente brevi tali da essere ripristinate. L’esempio più lampante di tutto questo sono i combustibili fossili, ovvero petrolio e derivati (diesel, GPL, nafta ecc.).  A questo ci sono da aggiungere tutte le materie prime minerali, materiale per cui ci vorrebbero milioni di anni perché se ne formino di altri. L’esempio più pratico è quello del carbone fossile e dell’uranio, ma anche tutti i minerali ad uso industriale (grafite, minerali metallici, semiconduttori, Terre Rare ecc.) sono compresi in questa categoria di materie prime non-rinnovabili.

E poi ci sono le già citate energie rinnovabili che (ma pensa te!) sono considerate tutte quelle che possono essere rigenerate in tempi compatibili con la durata di una vita umana. E queste sono tutte quelle che la natura ci mette a disposizione, come il solare, l’eolico e l’idroelettrico.

Semplici definizioni da Wikipedia, no?

Ma analizzando nel dettaglio queste energie rinnovabili troviamo la gàbola (che deriva del piemontese e significa “imbroglio”): non tutte sono perfettamente illimitate e constanti. Il solare è soggetto ai capricci di Zeus e del meteo, l’eolico idem… per non parlare dell’idroelettrico che sta facendo una fatica bestia in questi anni a causa della tremenda siccità che affligge mezza Europa! Quindi? Dove sta la vera convenienza nel puntare sulle energie green per fare una vera transizione energetica che non preveda limitazioni date dal nostro pianeta?

A questo quesito si può rispondere così: geotermia!

Geotermico: il calore della terra

Il geotermico è una fonte energetica rinnovabile che prevede lo sfruttamento del calore terrestre come “motore” per la produzione di energia elettrica ed energia termica. E guarda caso: il geotermico è costante e non influenzato dall’ambiente esterno!

Piccola parentesi geologica: la geotermia studia i processi che permettono la trasmissione del calore terrestre dal centro della Terra fino alla superficie. Questo studio ovviamente non si limita solo alla Terra, ma può essere applicato anche ad altri pianeti. Il calore che si origina dalla Terra deriva dal decadimento radioattivo degli elementi chimici presenti nelle rocce della crosta continentale e del mantello terrestre come uranio, torio e potassio. Il calore viene poi trasferito verso la superficie terrestre mediante moti convettivi prodotti dal movimento del magma o di acque profonde. Da qui nasce la maggior parte dei fenomeni come le eruzioni vulcaniche, i geyser e le fumarole.

In linea di massima si può dire che il gradiente termico, ovvero la variazione della temperatura con la profondità, su crosta continentale è di circa 3°C ogni 100 metri di profondità (quindi circa 1°C ogni 30 metri). Diverso sarebbe per la crosta oceanica, ma per il momento possiamo ignorarla! 

Il calore trasmesso dalla crosta terrestre dipende da molti fattori: dalla potenza del flusso di calore, dalla conduttività termica, dalle rocce che attraversa ma anche dalle strutture geologiche stesse che ci sono nel sottosuolo. Per farla semplice a chi non è un “sassologo”: è più facile che il calore arrivi in superficie se ci sono presenti delle spaccature nel terreno (dette anche faglie) o in vicinanza di un vulcano piuttosto che attraversare metri se non chilometri di terreno compatto.

Geotermico: le strutture geologiche

Le strutture geologiche sotterranee sono molteplici e complicatissime, ma quelle in cui il gradiente geotermico è alterato sono sei: 

• Sistema idrotermale, sistema in cui l’acqua contenuta nel sottosuolo viene riscaldata da una fonte termica (spesso una camera magmatica) posta anche a diversi chilometri più in basso. L’acqua calda poi risale in superficie attraverso sistemi di fratture.
• Sistema geopressurizzato, si tratta di falde acquifere confinate (ovvero limitate da tutte le parti da rocce impermeabili) a profondità molto elevate, in cui la pressione raggiunge anche le diverse centinaia di atmosfere per via della mole di sedimenti che gli sta sopra. In questi sistemi non è improbabile trovare delle quantità anche rilevanti di gas naturali o idrocarburi.
• Sistema magmatico, sistema in cui l’acqua viene scaldata direttamente dalla camera magmatica che si trova a contatto con la falda. Questo tipo di sistema però  presenta temperature e pressioni molto alte, per non parlare dell’alta aggressività del fluido caldo estratto.
• Sistema a salamoia calda, si tratta di falde acquifere confinate ad alta temperatura in cui le acque presenti raggiungono valori di concentrazione salina molto elevati. Queste condizioni rendono il fluidodel giacimento una vera e propria salamoia, con salinità anche maggiore del 5% e un residuo fisso di oltre 10 g di sale al litro. Il sale disciolto può arrivare sia da processi di arricchimento minerale oppure perché l’acquifero viene a contatto con una struttura geologica (chiamata diapiro) ricchissima in sale. Queste acque hanno bisogno di un costoso e processo di desalinizzazione per poter essere usate, in quanto molto aggressive.
• Sistema a rocce calde secche (HDR), si tratta di complessi di rocce con permeabilità naturale quasi nulla o scarsa, con presenza di fratture chiuse, ubicati in aree con o senza anomalia termica regionale, per cui la loro temperatura dipende solo dalla profondità a cui essi si trovano. Mancando l’acqua nel sistema sotterraneo dobbiamo mettercela noi; il problema di questi sistemi è che bisogna studiare per bene in che modo mandare l’acqua in profondità e come effettuare la trivellazione.

Conclusione

Da tempo ormai si conosce e sfrutta l’energia geotermica. Già nel 1818 a Montecerboli in Toscana, l’ingegnere e imprenditore Francesco Giacomo Larderel avvia i lavori per realizzare il primo impianto al mondo per estrarre l’acido borico dal vapore geotermico e produrre così boro a scopi chimici e farmaceutici. Pochi anni più tardi, nel 1892, il primo sistema di teleriscaldamento statunitense a Boise (Idaho) fu alimentato direttamente da energia geotermica. Per il vero sfruttamento industriale dobbiamo aspettare fino al 1904 dove a Larderello, in Toscana, iniziano i lavori per costruire la prima centrale geotermica al mondo. E per analizzare nel dettaglio come si produce energia dal calore terrestre vi rimando alla prossima rubrica!

Abbiamo stimolato la tua curiosità? Puoi saperne di più consultando le nostre fonti:

• Agorà scienza
• Gesenergie
• Enel Green Power
• Buonasorte G., Cataldi R., Franci T., Grassi W., Manzella A., Meccheri M. e Passaleva G. (2011) – Previsioni di crescita della geotermia in Italia fino al 2030 – Per un nuovo manifesto della geotermia italiana, in Unione Geotermica Italiana.
• Jaupart C., Labrosse S., Lucazeau F., Mareshal J.C. (2015) – Temperatures, Heat, and Energy in the Mantle of the Earth, Treatise on Geophysics, 2^nd edition, 7, 223-270.