L’importanza sempre maggiore delle energie fossili non convenzionali

In seguito all’incremento della produzione di gas di scisto negli Stati Uniti, nei decenni passati le riviste specializzate hanno posto in gran risalto le fonti energetiche fossili non-convenzionali. Di che energie fossili si tratta? Quale ruolo svolgono e svolgeranno in futuro nel fabbisogno energetico mondiale?

Il continuo incremento dei costi, il costante aumento del consumo energetico e lo sviluppo delle

tecniche di estrazione hanno contribuito, negli scorsi decenni, ad intensificare lo sfruttamento

sempre più intenso di energie fossili non-convenzionali. Queste energie si differenziano da quelle

convenzionali non per composizione, ma per tipo di giacimento e per metodo di estrazione. Se per

estrarre le energie fossili convenzionali si applicano metodi classici, nel caso di energie fossili

non-convenzionali s’impiegano tecnologie innovative, in parte molto complesse e molto costose.

Non esiste un’unica definizione di petrolio o gas naturale non-convenzionali, ma piuttosto

un’interpretazione del termine con il quale s’identificano tutti quei giacimenti sfruttabili con

tecnologie molto complesse. In questo modo ogni tanto si definiscono non-convenzionali anche

quei giacimenti posti al di sotto di determinate profondità marine oppure in determinate aree

(nell’Artico ad esempio). Il limite tra energie fossili convenzionali e non-convenzionali non è

sempre chiaro e può cambiare nel corso del tempo. Pertanto, dopo anni di applicazione, metodi di

estrazione non-convenzionali possono trasformarsi in metodi convenzionali. In quest’articolo si

adotta la definizione dell'Istituto Federale Tedesco per le Geoscienze e le Risorse Naturali

(Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe – BGR).

tabella 1

Se nelle riserve1 predomina la quota di petrolio e gas naturale convenzionali, nelle risorse2 la

quota maggiore (il 63%) è rappresentata da energie fossili non-convenzionali. E’ probabile che, in

futuro, le risorse saranno definite riserve grazie al miglioramento delle tecnologie e che

l’andamento del costo di petrolio e gas inciderà sulla convenienza economica dello sfruttamento di

tali risorse. Attualmente, parziali, grandi riserve e risorse di petrolio e di gas non-convenzionali si

trovano in numerose aree del mondo ma la maggior parte di questi idrocarburi viene estratta

nell’America del Nord e nell’America del Sud: sabbie bituminose in Canada, oli extrapesanti in

Venezuela, oli e gas di scisti nonché gas da sabbie compatte negli Stati Uniti e in misura minore

anche in Canada.

grafico 1

Sabbie bituminose

Le sabbie bituminose sono una combinazione di bitume, acqua, sabbia e argilla, laddove la quota

percentuale di peso tra bitume e sabbia varia e si attesta intorno al ca. 12%. I grani di sabbia sono

ricoperti da una sottile pellicola a sua volta ricoperta da bitumi viscosi. Nei giacimenti le sabbie

bituminose non essendo mobili non sono estraibili. Per estrarre petrolio da sabbie bituminose

s’impiegano due differenti tecniche: a cielo aperto e sotterranea. La maggior parte delle

estrazioni avviene attraverso perforazione. In procedimenti complessi, la sabbia bituminosa

viene lavata con acqua bollente mescolata a sostanze chimiche per separare il bitume e ricavare

1 Si definiscono riserve quelle quantità di petrolio/gas naturale di cui si conosce l'esatta localizzazione e che sono

economicamente sfruttabili con le attuali tecnologie. 2 Le risorse sono le quantità di petrolio/gas naturale la cui ubicazione è nota ma che non sono ancora convenientemente

sfruttabili con le tecnologie a disposizione dell'Uomo, ovvero quantità non ancora scoperte ma che i geologi attribuiscono

ad una determinata area.

petrolio. In uno stabilimento cosiddetto “upgrader”3 il bitume viene trasformato in petrolio

sintetico. Mediamente occorrono due tonnellate di sabbie bituminose per ottenere un barile (159

litri) di greggio.

Miniera di sabbie bituminose in Canada

I più vasti giacimenti di sabbie bituminose si trovano nel nord della regione canadese Alberta che

conta circa 140.000 chilometri quadrati di miniere, il doppio della superficie dell’Irlanda.

L’estrazione di petrolio da sabbie bituminose ha luogo attualmente solo in Canada dove si iniziò a

perforare negli anni Sessanta. L’estrazione di petrolio da sabbie bituminose è assai contestata

poiché l’impatto ambientale è molto alto: consumi energetici elevati, emissioni di CO2 e di metano

rilasciate in quantità sconsiderate, desertificazioni ed inquinamento di enormi porzioni di terreno,

uso spropositato di acqua.

Petrolio ultra-pesante (extraheavy oil)

Per petrolio ultra-pesante s’intende un tipo di greggio di altissima densità (10 API4) ed elevata

viscosità5. Il petrolio ultra-pesante è simile ai bitumi delle sabbie ma più liquido e quindi più

facilmente estraibile a costi contenuti e soprattutto a minor impatto ambientale.

3 Un “upgrader” è uno stabilimento in cui si lavorano sabbie bituminose o petrolio ultrapesante per renderlo più fluido e

poterlo così trasportare attraverso oleodotti nelle raffinerie dove verrà lavorato. 4 La densità del petrolio si misura in gradi API. Più alto è il grado API minore è la densità e più leggero il greggio. I petroli

più leggeri sono più costosi perché da essi si ottengono prodotti più pregiati: benzina e diesel ad esempio. La varietà

brent che si trova nel mare del Nord ha un grado API pari a 38, mentre il petrolio ultra-pesante venezuelano un grado

API pari a 10 e meno. 5 La viscosità esprime la maggior o minore facilità di scorrimento di uno strato liquido. Più alta è la viscosità meno fluido

è il petrolio.

Il petrolio ultra-pesante è molto viscoso e richiede pertanto speciali tecnologie di estrazione

I più vasti giacimenti di petrolio ultra-pesante si trovano in Venezuela nella regione dell’Orinoco

dove, negli anni Ottanta, si diede il via alle estrazioni. Per lavorarlo prima e raffinarlo poi

occorrono gli stessi stabilimenti nei quali si lavorano le sabbie bituminose. Spesso il petrolio ultra-

pesante viene mescolato con nafta o altri prodotti leggeri per renderlo più viscoso e poterlo, così,

raffinare più facilmente. Il Venezuela è il Paese con le maggiori riserve di petrolio al mondo grazie

allo sfruttamento delle ingenti riserve di petrolio ultra-pesante. Piccole quantità si trovano anche

in altri Paesi: Cina, Azerbaigian e Gran Bretagna.

Oli e gas di scisto

L’estrazione di oli e gas di scisto si è resa possibile grazie alla perforazione orizzontale controllata e alla fratturazione

Il petrolio e il gas di scisto si trovano in rocce dense e poco permeabili: arenarie, carbonati o pietre

argillose. In numerosi Paesi vi sono vaste riserve e risorse. Grazie alla combinazione di due

tecnologie – la perforazione orizzontale (horizontal drilling) e alla fratturazione idraulica (hydraulic

fracturing o fracking) – verso la fine del 20° secolo è stato possibile estrarre gas e petrolio di

scisto. Attualmente sia gli Stati Uniti sia il Canada forniscono petrolio e gas di scisto in quantità

commerciali, mentre in Cina, Australia, Argentina, Gran Bretagna e in alcuni altri Paesi hanno

luogo perforazioni di prova in attesa che nei prossimi anni si arrivi anche in queste aree al

commercio dei due scisti.

Sebbene il metodo di estrazione con fratturazione idraulica sia molto contestato per il forte

impatto ambientale (inquinamento della falda acquifera ad esempio), pare proprio che anche fuori

dai confini del Nordamerica l’estrazione di petrolio e gas di scisto sia inarrestabile. Tutte le

maggiori aziende internazionali si dedicano con impegno a questo tipo di produzione ed un numero

sempre maggiore di Paesi rilascia alle multinazionali del petrolio le necessarie concessioni per

l’estrazione. C’è da sperare che le tecnologie siano sempre più perfezionate in modo tale da

escludere, o quanto meno da rendere minimi, possibili danni ambientali.

Tight gas

Il gas da sabbie compatte si trova per lo più in pietre arenarie o calcaree a permeabilità ridotta ed

appartiene ai gas non convenzionali poiché si ottiene estraendolo solo con l’ausilio di speciali

tecnologie. Questo idrocarburo si estrae da molti anni tramite fratturazione idraulica. I giacimenti

si trovano ad una profondità di 4.000 metri, dunque ad una profondità decisamente maggior

rispetto al gas di scisto, ragion per cui il rischio di una contaminazione della falda acquifera non è

così elevato.

Scisti bituminosi (kerogene)

Pietra contenente scisti bituminosi

Gli scisti bituminosi, da non confondere con gli oli di scisto, sono rocce madri che non sono mai

state sepolte a profondità sufficienti alla generazione di idrocarburi. Nonostante giacimenti di

scisti bituminosi si trovino in numerosi Paesi, tre quarti delle risorse conosciute del pianeta

giacciono negli Stati Uniti. Con l’ausilio di un trattamento termico, dagli scisti bituminosi si estrae

il cosiddetto olio di scisto. Il procedimento è molto complesso e richiede un elevatissimo consumo

di energia. In alcuni Paesi, da oltre 160 anni si estraggono e si lavorano scisti bituminosi in quantità

minime. Attualmente solo in Estonia, nel bacino di Leningrado, nella Cina meridionale e in Brasile

si estraggono scisti bituminosi. Gli esperti ritengono che occorra ancora molto tempo prima di

poter utilizzare un metodo di produzione poco costoso e soprattutto sostenibile da punto di vista

energetico.

Gas metano (coalbed-methan)

Gas metano è un termine generico con cui si indicano tutti quei gas che si trovano comunemente

insieme al carbone. Sebbene la conoscenza di questo idrocarburo corra parallelamente a quella

del carbone solo recentemente sono state sviluppate le necessarie tecnologie per il suo utilizzo

quale fonte energetica. La sua estrazione è, a dire il vero, piuttosto limitata nonostante la tendenza

sia in crescita. Gli Stati Uniti dominano il mercato con una quota pari all’80%; in altri Paesi –

Canada, Australia, Germania, Cina ecc. – l’estrazione di gas metano è in aumento. Per estrarre

questo idrocarburo s’impiegano ingenti quantità di acqua pompate a grandi pressioni che, al

termine della trivellazione, fanno letteralmente schizzare il gas in superficie. A parte l’enorme

dispendio di acqua, l’acqua pompata può contenere sostante velenose che potrebbero danneggiare

pesantemente l’ambiente.

Gas in acquifero

Con questo termine si indica il gas metano sciolto in acqua. Generalmente la solubilità del metano,

che è molto bassa, si alza man mano che aumenta la profondità e di conseguenza la pressione. I

giacimenti di gas in acquifero sono potenzialmente sfruttabili in acque bollenti sotto pressioni

eccezionalmente elevate. Sebbene in tutto il mondo vi siano vastissimi giacimenti, questo gas non

viene estratto poiché attualmente la sua estrazione è considerata non conveniente da un punto di

vista economico. Paragonato ad altri giacimenti di gas naturale non-convenzionale, il gas in

acquifero possiede il potenziale economico più basso.

Gli idrati di gas

Gli idrati di gas sono composti cristallini simili al ghiaccio che contengo molecole di acqua e si

formano a basse temperature e ad alte pressioni. Negli anni passati sono stati scoperti enormi

giacimenti di idrati di gas in quasi tutti i fondali oceanici del Pianeta e nelle aree continentali

interessate da permafrost ma le attuali tecnologie non sono ancora in grado di prelevarlo. Gli

scienziati sono all’opera fin dall’inizio degli anni Settanta negli Stati Uniti, in Canada, Giappone e

Cina poiché gli idrati di gas potrebbero, in futuro, rappresentare un’interessante fonte energetica.

Alcuni ricercatori ritengono che gli idrati del gas potrebbero coprir il fabbisogno energetico

globale per decenni se solo si riuscissero a sfruttare i vasti giacimenti presenti sulla Terra! E

invece non si sa se e quando si svilupperanno le relative tecnologie per l’estrazione e con quali

conseguenze ad esempio per l’ecosistema dei fondali marini.

I petroli sintetici

Ogni tanto i cosiddetti petroli sintetici e relativi derivati vengono annoverati tra le energie fossili

non-convenzionali. Si tratta di combustibili liquidi derivati da gas (G-t-L), carbone (C-t-L) o

biomassa. Per produrre combustibili o oli sintetici da carbone o gas si applica il cosiddetto

processo Fischer-Tropsch, inventato in Germania nel lontano 1925 ed utilizzato per la liquefazione

del carbone. Durante il secondo conflitto mondiale questo combustibile veniva prodotto dal

carbone per l’industria bellica nazista. Il petrolio a buon mercato proveniente dal Medio Oriente

rese questo processo produttivo poco redditizio. Il processo Fischer-Tropsch fu ripreso e

sviluppato dall’azienda sudafricana SASOL poiché in quel Paese, all’epoca era molto difficile

acquistare sufficienti quantità di petrolio a causa della politica imposta dall’apartheid.

Nel 1955 entrò in funzione il primo impianto di liquefazione del carbone, altri ne seguirono e sono

tutt’ora in funzione. La multinazionale Royal Dutch Shell dispone della tecnologia necessaria a

produrre gas da combustibili liquidi (G-t-L). Nel Qatar e in Malesia, Paesi che dispongono di ingenti

riserve di gas, sono in funzione impianti analoghi. La produzione di combustibili cosiddetti sintetici

richiede, da un lato, un enorme dispendio di energia e per questo è considerata molto inquinante,

dall’altro implica costi assai elevati. Attualmente non si sa se, in futuro, questo tipo di impianti

prenderanno piede anche in altri Paesi.

Impianto di liquefazione del carbone della ditta SASOL in Sudafrica

In numerosi altri Paesi vi sono impianti per la produzione di combustibili sintetici tipo diesel da

biomassa (colza, paglia ecc..). Gli esperti ritengono che questi impianti potrebbero essere utilizzati

per una produzione su larga scala e soprattutto nel rispetto dell’ambiente.

L’estrazione di petrolio non-convenzionale e gas continua ad aumentare in tutto il mondo e nel mix

energetico globale assume un ruolo sempre più importante. La produzione di energie fossili non-

convenzionali ha fatto sì che le riserve e risorse di petrolio e gas siano aumentate in maniera

significativa. Nel mondo, i giacimenti di petrolio e gas non-convenzionali sono più numerosi dei

giacimenti convenzionali e riducono la dipendenza da alcuni (pochi) Paesi ed aree. Per quel che

concerne il fabbisogno energetico mondiale, il potenziale è sufficiente per molto tempo ancora

grazie alle riserve e alle risorse fossili convenzionali. Se per una parte di giacimenti vi sono le

tecnologie necessarie all’estrazione, per l’altra parte non si dispone ancora di adeguati metodi di

estrazione. L’estrazione della maggior parte di energie fossili non-convenzionali avviene in vari

modi ed è spesso ad elevato impatto ambientale poiché la produzione richiede, da un lato, un

ingente quantità di energia e dall’altro metodi che danneggiano l’ambiente. Inoltre gli esperti

temono che le grandi compagnie petrolifere e del gas investano massicciamente in energie fossili

non-convenzionai destinando quantità veramente minime di risorse alle fonti energetiche

rinnovabili e sostenibili con conseguente fallimento degli obiettivi fissati dalla politica in difesa del

clima.

In conclusione, la grande sfida lanciata alla politica impone un’attenta riflessione su costi e

benefici e nel contempo obbliga a gettare le premesse per un futuro approvvigionamento

energetico sostenibile.

Monika Psenner – Esperta in energie Leggete anche gli altri contributi sul Futuro dell’Energia