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Combined Heat, Power and Metal extraction from ultra-deep ore bodies

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Le riserve profonde di metalli forniscono calore rinnovabile e materie prime preziose alla superficie terrestre

La Terra produce in modo affidabile e sostenibile un’enorme quantità di energia geotermica che può essere utilizzata per energia e calore. Una tecnologia innovativa estrarrà il calore da siti più profondi e caldi, facendo emergere anche metalli preziosi.

Tecnologie industriali
Energia

Il calore totale prodotto dalla Terra è immenso, ma lo sfruttamento è stato ad oggi limitato solo alle basse profondità nei pressi della superficie, dove il calore viene portato tramite trasferimenti di acque freatiche. Più in profondità nella crosta terrestre, la temperatura aumenta in media di 25 °C al km. Il progetto CHPM2030, finanziato dall’UE, ha sviluppato la tecnologia sia per sfruttare questa energia geotermica profonda sia per estrarre metalli preziosi dal fluido geotermico, traguardi mai realizzati in precedenza.

Una grande idea va avanti a tutto vapore

La tecnologia del sistema geotermico migliorato (EGS, Enhanced Geothermal System) si basa sull’iniezione di acqua fredda ad alta pressione attraverso un foro fino a 4-5 km, «migliorando» fratture naturali. L’acqua viene riscaldata mentre attraversa le fratture nella roccia calda e arriva in superficie attraverso un altro foro dove il vapore caldo viene utilizzato per produrre calore ed energia. Gli ostacoli principali all’adozione dell’EGS sono l’efficienza dello scambiatore di calore sotterraneo e i costi di investimento e funzionamento. La coordinatrice del progetto, Éva Hartai, spiega: «L’estrazione combinata di calore, energia e metallo (CHPM, Combined Heat, Power and Metal) dal fluido geotermico renderà l’EGS più interessante dal punto di vista economico. Per realizzarlo, abbiamo identificato gli arricchimenti profondi di metalli in tutta Europa rilevanti per la tecnologia CHPM, dimostrato l’applicabilità del concetto e fornito un piano d’azione per l’implementazione». Nel concetto CHPM2030, un efficiente scambiatore di calore sotterraneo si affida alla lenta dissoluzione dei minerali contenenti metalli per aprire ulteriormente le fratture naturali. Secondo la Hartai: «Non è necessaria alcuna stimolazione ad alta pressione poiché questa viene eseguita tramite lo stesso processo di lisciviazione. Nel tempo, aumenta anche gradualmente la portata e la potenza termica dei pozzi. Inoltre, l’elettrodialisi a potenza inversa che utilizza la salamoia geotermica ad alta salinità genera ulteriore energia, per cui la produzione totale di energia di un impianto CHPM sarà persino superiore a quella di un impianto EGS tradizionale». Tra i risultati più interessanti ci sono stati gli esperimenti che studiano il recupero del metallo utilizzando l’elettroprecipitazione e elettrocristallizzazione di gas diffusi (GDEx, Gas-Diffusion Electroprecipitation and electrocrystallisation), una tecnologia brevettata. Come spiega la Hartai, «La GDEx è un nuovo modo di recuperare i metalli da soluzioni diluite e ha permesso il recupero quasi completo dei metalli rilevanti presenti. Gli esperimenti GDEx sono scalabili e i calcoli preliminari di fattibilità economica mostrano risultati positivi».

Impatto in lungo, in largo e in profondità

«Un modello matematico di sottosistemi di ingegneria consente alle parti interessate di simulare diversi scenari e ottimizzare sistemi», afferma la Hartai. Uno strumento d’ausilio alle decisioni che valuta la fattibilità economica dai flussi di entrate per l’estrazione dell’energia e dei metalli rimarrà disponibile sul sito web di MinPol (Agency for International Minerals Policy, ovvero agenzia per la politica internazionale sui minerali), un’azienda privata che ha partecipato al progetto. Come suggerisce il nome del progetto, CHPM2030 ha identificato quattro siti pilota dopo lo screening delle cinture minerali europee per il loro potenziale EGS e ha creato un piano d’azione CHPM 2030 per sfruttarle. Sono stati stabiliti anche azioni, obiettivi e traguardi per il 2050. Un’ambiziosa campagna di sensibilizzazione ha diffuso la notizia attraverso numerosi materiali multimediali, social media e canali di diffusione della Federazione europea dei geologi, un’organizzazione partner del progetto. La tecnologia innovativa combinata con un ampio raggio d’azione e tabelle di marcia chiare dovrebbe garantire un’ampia diffusione. In questo modo l’indipendenza energetica aumenterà e migliorerà la competitività economica grazie all’estrazione locale di materie prime strategiche di rilevanza industriale.

Parole chiave

CHPM2030, calore, geotermico, energia, potenza, metalli, estrazione, GDEx, EGS, sistema geotermico migliorato, scambiatore di calore, minerali, elettroprecipitazione, elettrocristallizzazione

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