Un nuovo approccio alla prevenzione della sismicità indotta
La chiave per sbloccare le ambizioni climatiche dell’Europa potrebbe essere sotterranea. «Dalla energia geotermica rinnovabile alla cattura e stoccaggio del carbonio, le risorse del sottosuolo hanno il potenziale per aiutare l’Europa a ridurre in modo sostanziale le sue emissioni di carbonio», afferma Víctor Vilarrasa, ricercatore del Consiglio nazionale delle ricerche spagnolo(si apre in una nuova finestra). Il problema è che l’accesso a queste risorse sotterranee richiede all’industria di iniettare fluidi nel sottosuolo terrestre o di estrarli da esso. Poiché queste attività alterano la pressione interstiziale, la temperatura, lo stato di stress e la composizione geochimica delle formazioni geologiche, possono indurre sismicità. La sismicità indotta è quella che si verifica quando le attività umane causano terremoti e scosse, come nel caso dei progetti geotermici in Corea del Sud e Svizzera e di un progetto di stoccaggio di energia nel sottosuolo in Spagna. «Inutile dire che un terremoto innescato da un progetto geo-energetico non è un granché per la percezione pubblica e ha portato alla cancellazione di diverse iniziative», aggiunge il ricercatore. L’industria geo-energetica - che comprende l’energia geotermica, la cattura e lo stoccaggio del carbonio e l’immagazzinamento di energia nel sottosuolo - ha bisogno della capacità di prevedere e mitigare la sismicità indotta, che è esattamente ciò che ha fornito il progetto GEoREST(si apre in una nuova finestra), finanziato dall’UE.
Una comprensione più approfondita della sismicità indotta dopo l’iniezione
Il progetto, che ha ricevuto il sostegno del Consiglio europeo della ricerca(si apre in una nuova finestra), ha fatto progredire in modo significativo la comprensione di ciò che scatena la sismicità indotta dopo l’iniezione. «Tradizionalmente si riteneva che il controllo della pressione interstiziale potesse mitigare il rischio di sismicità indotta», spiega. «Tuttavia, questo è vero solo quando si inietta in una singola frattura o faglia, mentre la maggior parte degli attuali progetti geo-energetici su larga scala iniettano in una rete di fratture e faglie». Pertanto, anche se alcune faglie vedranno migliorare la stabilità durante l’iniezione, a causa dell’espansione delle fratture e della roccia intatta dovuta alla pressurizzazione, questa stabilità è solo temporanea. Una volta terminata l’iniezione, la pressione interstiziale si abbassa rapidamente intorno al pozzo di iniezione, causando un rilassamento delle tensioni poromeccaniche che annulla qualsiasi effetto stabilizzante ed eventualmente riattiva le faglie stabilizzate durante l’iniezione.
Un modello numerico avanzato per la previsione della sismicità indotta
Partendo da questa premessa, il progetto ha sviluppato un modello numerico che tiene conto non solo delle variazioni di pressione interstiziale, ma anche di fattori quali le sollecitazioni poromeccaniche, le variazioni di stress indotte dal raffreddamento, il trasferimento di stress statico e le variazioni di pressione interstiziale indotte dalla deformazione. L’innovativo modello di previsione è stato messo alla prova in uno studio retroattivo della sismicità indotta che si è verificata in un impianto di stoccaggio sotterraneo di gas in Spagna. Il risultato è stato che una combinazione di meccanismi, tra cui il galleggiamento del gas iniettato, le variazioni di stress poromeccanico e il trasferimento di stress statico dovuto allo slittamento asismico della faglia che sigillava la formazione di stoccaggio, ha portato ai terremoti. «Sviluppando un modello di previsione ibrido che utilizza le variazioni di stress effettivo calcolate numericamente per stimare il tasso di sismicità e utilizzando la sismologia statistica, abbiamo identificato i protocolli di stimolazione che avrebbero impedito il terremoto di magnitudo maggiore dopo l’interruzione dell’iniezione», osserva l’autore. Secondo Vilarrasa, gli operatori e i responsabili delle decisioni possono utilizzare il modello di previsione GEoREST per massimizzare i progetti geo-energetici riducendo al minimo il rischio di terremoti indotti. In realtà, questo è già stato testato nel caso di Basilea, in Svizzera, dove il modello numerico del progetto è stato utilizzato per identificare il protocollo di stimolazione più conveniente in un sistema geotermico potenziato.
