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Fluidi geotermici alle condizioni supercritiche

La maggior parte dei processi geologici che avvengono a livello della crosta e del mantello superiore della Terra si verificano in condizioni di pressione e temperatura vicine al punto critico dell’acqua. Gli scienziati finanziati dall’UE hanno sviluppato un modello di componenti disciolti in acqua pura per la comprensione delle interazioni fluido-roccia a tali condizioni supercritiche.
Fluidi geotermici alle condizioni supercritiche
Il calcolo preciso delle proprietà termodinamiche dei soluti acquosi è un prerequisito per prevedere le conseguenze delle interazioni fluido-roccia. Le equazioni di stato proposte da Helgeson, Kirkham e Flowers, ampiamente conosciute come modello HKF, possono essere applicate a temperature che raggiungono i 600 °C e pressioni fino a 4 chilobar.

Tuttavia, i confronti dei valori stimati per gli elettroliti acquosi con i dati sperimentali hanno rivelato delle discrepanze. Le previsioni delle proprietà termodinamiche osservabili risultano essere troppo vaghe, appena temperatura e pressione si avvicinano al punto critico dell’acqua. Lo scopo del progetto FLUIDEQ (A new equation of state for solutes in high-temperature fluids), finanziato dall’UE, era quello di rivedere il modello HKF.

A tale fine, gli scienziati hanno adottato un approccio di meccanica statistica per sviluppare il quadro teorico che collega i processi su scala molecolare alle proprietà termodinamiche macroscopiche. Le conoscenze acquisite possono inoltre costituire la base per lo sviluppo di una nuova equazione di stato in grado di coprire condizioni attualmente inaccessibili.

In particolare, sono state effettuate estese simulazioni su soluzioni acquose di elettroliti e non-elettroliti in condizioni vicine al punto critico dell’acqua. Gli scienziati hanno combinato i risultati con i dati sperimentali sulle proprietà termodinamiche di vari soluti, considerando anche i parametri strutturali (per esempio i volumi parziali molari delle soluzioni).

La comprensione della chimica e del trasporto dei fluidi geotermici è necessaria per colmare alcune lacune in fatto di conoscenza. Le equazioni di stato descrivono il sistema idrotermale. I modelli geochimici possono essere derivati dai valori dei parametri termodinamici per varie specie di minerali e fluidi. Il progetto FLUIDEQ ha eliminato alcuni dei più grandi ostacoli per tale completa modellizzazione degli impianti geotermici.

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Keywords

Geotermico, condizioni supercritiche, interazioni fluido-roccia, soluti acquosi, modello HKF, FLUIDEQ
Numero di registrazione: 181112 / Ultimo aggiornamento: 2016-04-26
Dominio: Tecnologie industriali