Gli idrati di metano e le trivellazioni di petrolio

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Schema struttura di idrato di metano
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Schema struttura
di idrato di metano

Cupola di idrati di metano sul fondale del Golfo del Messico
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Cupola di idrati di metano
sul fondale del Golfo del Messico

Cristalli sporchi estratti da un oleodotto
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Cristalli sporchi estratti
da un oleodotto

Piattaforma di esplorazione d’altura
Piattaforma di esplorazione d’altura

Il recente disastro della piattaforma petrolifera della British Petroleum nel Golfo del Messico ha provocato l’immediata revoca, da parte di Obama, del permesso di iniziare nuove trivellazioni al largo delle coste atlantiche degli USA. Qualche analoga decisione è stata presa, almeno provvisoriamente, dal governo italiano per quel che riguarda nuove trivellazioni nel delicato bacino adriatico.

Si susseguono intanto freneticamente i tentativi di bloccare la fuoriuscita del petrolio dalla perforazione nel Mar dei Caraibi, che sta provocando un disastro ecologico a tutte le coste americane, anche con gravi danni economici immediati per la pesca e il turismo. I tentativi di “tappare” meccanicamente il pozzo, in attesa di una trivellazione ulteriore che dovrebbe raggiungere il campo petrolifero da un’altra bocca, non sembrano riuscire, anche perchè attualmente si sarebbero aperte contemporaneamente tre falle nella collinetta sottomarina.

Resta però aperta l’inchiesta sulle cause del disastro. Una ipotesi che si sta cominciando a far strada è che l’incendio e l’esplosione siano state provocate da una brusca fuoriuscita di metano dal pozzo o dai margini di esso, destabilizzati dall’attività estrattiva. Ciò avrebbe provocato oltre all’incendio anche l’affondamento della piattaforma galleggiante non più sostenuta dall’acqua marina mescolatasi con la schiuma di gas affiorante dal profondo. In passato qualcuno aveva ipotizzato che fuoriuscite di metano dai fondali oceanici a causa di attività sismica o termica locale potessero spiegare l'altrimenti inspiegabile affondamento di navi nel triangolo delle Bermude; anche degli aerei si sarebbero inabissati perche le bolle di metano, meno dense dell’aria, avrebbero compromesso la capacità portante dei velivoli.

In effetti il petrolio del Golfo del Messico è ricco di metano disciolto: talvolta sono state osservate a varie profondità formazioni di cupole di idrati di metano cristallini in corrispondenza di affioramento di petrolio da frattura nelle rocce dei fondali. Questi composti di inclusione di metano e idrocarburi leggeri in cristalli di ghiaccio  si formano spontaneamente: sono infatti stabili all’elevata pressione esistente a 2-3.000 metri di profondità e per il raffreddamento dovuto alla reazione di formazione che abbassa la temperatura locale fino a sfiorare 0-1 °C. In passato cristalli di idrati, sporchi per essere mescolati ai fanghi di estrazione, erano stati osservati  formarsi negli oleodotti siberiani dove ostacolavano il flusso del petrolio.  Il primo tentativo di tappare la bocca sottomarina del pozzo con una pesante calotta di cemento sarebbe fallita proprio perché si era formata una di queste cupole di idrati fragile che avrebbe impedito il corretto posizionamento del “tappo”.

Il Golfo del Messico ha una storia geologica che garantisce la presenza di estesi giacimenti di petrolio e gas sotto i fondali che sono in definitiva il prolungamento dei giacimenti terrestri delle valli alluvionali del Mississippi-Missouri.

Il bacino nacque nella storia del pianeta dalla frattura dell’unico supercontinente Pangea nelle due masse della Laurasia a Nord e della Gondwana a Sud con la formazione del mare Tetide, che comprendeva anche il paleo Mediterraneo e i futuri bacini del Caspio e del Mar Nero. Successivamente, con l’apertura dell’Atlantico e il riavvicinamento dei blocchi occidentali delle precedenti formazioni continentali, cioè il Nord e Sud America, il bacino si chiuse a occidente, formando una enorme valle alluvionale. In essa l’accumulo alternato di detriti organici e di sabbie favorì la formazione anaerobica di idrocarburi ad alto peso molecolare. Gli strati rocciosi imbevuti di queste cere sprofondarono in tempi posteriori, raggiungendo alcuni chilometri di profondità dove le temperature crescenti diedero origini al petrolio e ai gas naturali come il metano. Molto spesso dalle rocce sedimentarie compatte e sovrassature sia il petrolio che i gas vengono  espulsi e possono migrare sottoterra verso formazioni capaci di intrappolarli sotto strati a cupola impermeabili (argille per lo più): il  metano, più mobile tende a migrare più lontano, ma questa non sembra la situazione del bacino caraibico, a causa della formazione di corrugamenti nei fondali formatisi per la spinta convergente delle placche continentali.

Nel Golfo e al largo di tutte le coste nord americane sono stati anche individuati estesi giacimenti di idrati di metano, questi formatisi a profondità di centinaia di metri sotto i fondali, dove la pressione consente la loro formazione anche a temperature di 2-4 °C. Grandi investimenti sono stati destinati alle tecnologie di esplorazione in molti oceani, parallelamente a quelle, diverse, utilizzate per le ricerche petrolifere e del gas naturale. Le tecnologie di estrazione sono ancora in fase di studio o di primissima applicazione in quanto l’estrazione del metano dagli idrati presenta molti pericoli di destabilizzazione dei campi, molto più estesi in orizzontale: si tratta di rendere instabili gli idrati con blande diminuzioni di  pressione o moderati aumenti di temperatura. L’aver evidenziato questi pericoli ha messo a rischio la pubblicazione di una mia review che uno dei referee aveva giudicato “catastrofista” .

Tra l’altro, come forse è accaduto per il pozzo caraibico, si potrebbero creare pericoli di affondamento per le piattaforme solo ancorate ai fondali, ma non insistenti su piloni inseriti nelle rocce sottostanti.

Una tecnologia che stanno sperimentando i giapponesi prevede lo scavo di un pozzo a gomito che consenta di raggiungere lateralmente se non quasi dal basso la massa di sedimenti nei cui pori sono contenenti gli idrati: in questo modo le piattaforme di estrazione non insisterebbero sulla verticale principale del giacimento e verrebbero comunque evitate massicce fuoriuscite improvvise di gas.

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