. : ExploraTetide : . Dott. Geologo Gabriele Ponzoni

Con l’esaurimento dei combustibili fossili si può pensare che gli idrati del metano possano diventare una fonte combustibile di valore

Mentre la formazione degli idrati del gas naturale rappresenta attualmente un problema per l’industria del petrolio, con l’esaurimento dei combustibili fossili si può pensare che gli idrati del metano possano diventare una fonte combustibile di valore. Il calcolo della densità del metano negli idrati di metano, CH4.6H2O, indica che gli idrati rappresentano una forma altamente compressa del gas. L’energia reticolare dell’idrato di metano è tale che solo il 10 per cento dell’energia ricavabile dalla combustione del metano è necessaria per decomporre l’idrato.
Recenti stime collocano le riserve mondiali degli idrati di gas naturale nell’ordine di 5x1013 m3 sulla terra, specialmente nei ghiacci dell’Alaska e della Siberia, e altri 5-25x1015 m3 di gas negli oceani, specialmente attorno all’America Centrale. Nella Federazione Russa l’enorme deposito di gas idrato di Messoyakha è stato utilizzato come fonte di gas dal 1971.
Oltre all’uso degli idrati esistenti, è stato suggerito che i clatrati idrati possono trovare applicazioni nelle tecnologie di immagazzinamento e separazione. Bardhun ha mostrato nel 1962 la possibilità di utilizzare gli idrati nella desalinizzazione dell’ acqua di mare. Si è anche indagato la possibilità di usare gli idrati per l’immagazzinamento e il trasporto del metano senza l’uso di contenitori ad alta pressione.
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Idrati di metano, energia dai ghiacci

Potrebbero essere una fonte di energia del domani. Sono una forma cristallina di metano e acqua pura che si genera ad alte pressioni e basse temperature. Abbondano nel permafrost artico e alle grandi profondità oceaniche, dove si calcolano scorte per 100.000 milioni di miliardi di metri cubici. Le stime sono dell'Ufficio per la Ricerca Navale, l'ente che promuove la ricerca scientifica e tecnologica per la Marina americana. Ma gli idrati di metano possono anche essere un'enorme fonte di acqua potabile: «La loro formazione - dice Rick Coffin dell'Ufficio per la Ricerca Navale - libera il sale dell'acqua marina. Per cui quando gli idrati si sciolgono, oltre al metano si produce acqua desalinizzata».
Ma sfruttare questa risorsa non è facile. Se durante l'estrazione si verifica un cambiamento della temperatura o della pressione, gli idrati passano allo stato gassoso, aumentando di volume di 164 volte, con enormi problemi di trasporto e stoccaggio. E chi può vantare i diritti di estrazione? Quali effetti sull'equilibrio geologico può creare un forte prelievo dal fondo oceanico? E ancora, quali conseguenze potrà produrre sul riscaldamento globale un aumento delle emissioni di metano? Il pericolo che un aumento della temperatura della Terra liberi (improvvisamente) una gran quantità di idrati di metano, che a loro volta sono potenti gas serra, è stato paventato già da qualche anno dagli esperti di riscaldamento globale. Un ciclo di incontri scientifici promossi dall'Ufficio per la Ricerca Navale in tutto il mondo intende stimolare ricercatori e politici a trovare le risposte.
Dell' effetto serra e delle misure da intraprendere per evitare che si inneschi una mutazione climatica si è parlato a lungo in occasione della Conferenza di Kyoto, in cui i Paesi industrializzati si sono impegnati a ridurre complessivamente entro il 2010 le proprie emissioni di anidride carbonica e di altri gas serra del 5,2 per cento rispetto al 1990. Subito dopo l'attenzione nei confronti di questo problema è caduta verticalmente (chi conosce quali siano le misure con cui il nostro governo conta di mantenere gli impegni che ha assunto in quella sede?), e si risolleva solo di tanto in tanto quando interviene qualche fatto nuovo a riscuoterla. Uno degli ultimi in ordine di tempo è stato il distacco, in conseguenza dell'innalzamento della temperatura terrestre, di un iceberg delle dimensioni della Sicilia dalla banchisa polare antartica.
Questo blocco di ghiaccio, procedendo verso l'Equatore ovviamente finirà per fondere. Sul fatto che lo scioglimento dei ghiacciai comporterà un innalzamento del livello degli oceani e la sommersione di interi arcipelaghi e di ampie fasce costiere si è posto a sufficienza l'accento, senza però suscitare eccessive preoccupazioni se non tra le popolazioni che ne subiranno direttamente le conseguenze. Due scoperte recenti impongono tuttavia di riconsiderare questo problema in un'ottica nuova. La prima è una proprietà dell'acqua che fino a poco tempo fa non si conosceva: il ghiaccio alla temperatura di - 15o C e alla pressione di 20 bar forma idrati con il metano. Un metro cubo di idrati di metano può contenere fino a 180 metri cubi di metano gassoso.
Sulla base di questa proprietà è stato studiato in Norvegia un sistema per trasportare questo gas in modo più economico dell'attuale. Attualmente il metano viene trasportato in forma liquida sulle navi metaniere. Per farlo passare dallo stato gassoso allo stato liquido deve essere portato e mantenuto alla temperatura di - 180oC. I risparmi energetici ed economici che si avrebbero trasportandolo sotto forma di idrati a - 15oC compenserebbero abbondantemente il costo di dover trasportare anche l'acqua (che sarebbe un sottoprodotto ndr). La seconda scoperta è relativa ai ghiacci profondi, che pare siano permeati di metano, forse in conseguenza del fatto che l'atmosfera terrestre primordiale era ricca di questo gas, come è confermato dalla presenza che se ne riscontra nell'atmosfera di molti pianeti del Sistema solare. Ma allora dice che il ghiaccio che oggigiorno è conservato risale a 4 miliardi di anni fa e cioè al periodo di formazione della terra.
Da una prima stima approssimativa sembra che il metano disciolto nei ghiacci polari sia sufficiente a fornire l'energia necessaria al fabbisogno di tutta la popolazione mondiale per i prossimi 7000 anni sulla base dei consumi attuali. Se ciò fosse confermato dagli studi più approfonditi che sono in corso, la notizia sarebbe di estremo interesse non solo per la quantità delle riserve energetiche disponibili, ma anche perché il metano è il più pulito dei combustibili fossili. La sua combustione emette infatti la metà dell'anidride carbonica prodotta dal carbone e il 75 per cento di quella prodotta dal petrolio. Inoltre il gas naturale è un eccellente combustibile per i motori automobilistici, perché ha un numero di ottani eccezionalmente alto (130). Tuttavia, a queste buone notizie se ne affianca una molto preoccupante. Se in conseguenza dell'effetto serra si iniziassero a sciogliere i ghiacci polari, le grandi quantità di metano che essi contengono verrebbero rilasciate in atmosfera.
Questo è ciò che sta probabilmente già avvenendo e il distacco dalla banchisa antartica dell'iceberg di cui si è parlato ne è una prova. Il problema è che il metano è 20 volte più opaco all'infrarosso dell'anidride carbonica, ovvero induce un effetto serra 20 volte maggiore del gas su cui ricade la maggiore responsabilità di questo fenomeno. La fusione dei ghiacci polari potrebbe quindi emettere in atmosfera quantità tali di metano da far varcare all'effetto serra la soglia dell'autosostentamento, oltre la quale sarebbe pressoché impossibile effettuare interventi correttivi. Si potrebbe cioè mettere in moto un ciclo in cui le emissioni di metano causate dallo scioglimento dei ghiacciai accrescerebbero l'effetto serra, da cui deriverebbe un innalzamento della temperatura terrestre che accentuerebbe lo scioglimento dei ghiacciai. Questa dinamica può inoltre essere aggravata dal metano che si libera dal sottosuolo nel corso dei terremoti.
Cosa si può fare per contrastarne e impedirne l'avvio? Innanzitutto occorre prendere sul serio ogni misura possibile per ridurre le emissioni di gas serra che derivano dalla combustione degli idrocarburi, adottando su larga scala e in tempi brevi le tecnologie che accrescono l'efficienza dei processi di trasformazione energetica in modo da ridurre i consumi di energia alla fonte a parità di servizi finali. A questo proposito ricordiamo che nel nostro libro, L'uso razionale dell'energia, abbiamo indicato non solo una sessantina di possibilità tecnologiche (attuali per la maggior parte, con qualche puntata nel futuro prossimo) che consentono di ridurre le emissioni di anidride carbonica in misura molto più rilevante di quanto generalmente si creda, ma anche un sistema di finanziamento che non richiede interventi di denaro pubblico, nè anticipazioni di capitali da parte degli utenti finali, perché trasforma i risparmi sui consumi energetici derivanti dalla maggiore efficienza in quote di ammortamento dei costi di investimento necessari ad adottare le tecnologie che consentono di ottenerla.
Se questo sistema di finanziamento, raccomandato dall'Unione Europea e conosciuto col nome di "finanziamento tramite terzi", venisse adottato su larga scala, non solo si potrebbe mettere in moto un volume d'investimenti molto superiore a quello che oggi viene attivato autonomamente dal mercato, ma si potrebbe accrescere l'occupazione in attività veramente utili sia dal punto di vista sociale, sia dal punto di vista ambientale, senza aggravi per la spesa pubblica, e quindi per la collettività, ma anzi con una riduzione dei costi d'importazione dei prodotti petroliferi. In secondo luogo, in relazione al fatto specifico della presenza di metano nei ghiacci profondi, anziché assistere impotenti alla sua dispersione in atmosfera, oltre a prevenire il fenomeno riducendo l'effetto serra, sarebbe utile sviluppare le tecnologie necessarie ad estrarlo dalla banchisa, in modo da provvedere al fabbisogno energetico futuro riducendo contemporaneamente l'uso dei combustibili fossili che emettono maggiori quantità di anidride carbonica.
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Mario Palazzetti, Maurizio Pallante
Membri del C.U.R.E. Comitato per l'uso razionale dell'energia

E' SITUATA a TRE CHILOMETRI DI PROFONDITA'

L'acqua più calda del pianeta
Raggiunge la temperatura di 467 gradi ed è stata trovata nell'Oceano Atlantico

Nella profondità dell'Oceano Atlantico c'è un punto in cui l'acqua raggiunge i 467 gradi di temperatura: la più calda mai trovata sul nostro pianeta. La paternità della straordinaria scoperta - descritta in un articolo della rivista NewScientist - è della scienziata tedesca Andrea Koschinsky, che ha identificato quest'area bollente dell'oceano a oltre tre chilometri di profondità, in corrispondenza di quella che sembra essere un'enorme ammasso di magma sulla dorsale medio-atlantica.
SUPERCRITICO - «E' talmente calda da non poter nemmeno essere chiamata acqua» ha detto la Koschinsky, spiegando che si tratta di un «fluido supercritico». Con questa espressione ci si riferisce alle sostanze con una temperatura e una pressione che superano il cosiddetto punto critico, e cioè il livello oltre il quale la materia non può più essere considerata liquida. E' in sostanza a metà strada fra un gas e un liquido: più denso del vapore, ma più leggero dell'acqua allo stato liquido, appunto.
BOLLA CALDA NATURALE - Sia l'acqua dolce che quella marina sono state portate oltre il punto critico in laboratorio, ma il fenomeno non era mai stato osservato prima in natura. La teoria elaborata dal team di geologi che affianca la scienziata è che questa bolla calda sia il risultato del surriscaldamento subito dall'acqua nel viaggio che compie dopo essersi infiltrata sotto la dorsale fino ad arrivare al magma, dove pressione e temperatura elevatissime la portano a raggiunge appunto lo stato supercritico. Dopodiché, in quanto leggera, fa il percorso inverso e riemerge al di sopra del fondale, attraverso le fessure nella crosta terrestre. Secondo la Koschinsky, la scoperta darà la possibilità di capire con precisione in base a quale processo i minerali e le altre sostanze essenziali alla vita dell'ecosistema sono passate dalla profondità della Terra alle acque degli oceani.
Alessandra Carboni, 06 agosto 2008

In fondo agli oceani vi sono 10.000 miliardi di tonnellate di metano (Idrati di Metano)

E' stato anche accertato che grandi quantità di metano sono state rilasciate parecchie volte durante i passati 60.000 anni, con effetti sul clima globale

Diecimila miliardi di tonnellate di metano, gas con un effetto serra di circa 20 volte superiore a quello dell'anidride carbonica, sono conservate sotto i fondali marini. In passato, in coincidenza con periodi di rapido riscaldamento globale, si sono registrati improvvisi e massicci rilasci di questo gas e se dovessero ripetersi in futuro, le conseguenze sarebbero catastrofiche. E' quanto rileva uno studio della Woods Hole oceanographic institution pubblicato sulla rivista Science.
Fossili molecolari dai batteri che consumano metano trovati in sedimenti nel bacino di Santa Barbara (California) depositati durante l'ultima glaciazione (tra 70.000 e 12.000 anni fa), indicano che grandi quantità di metano furono emesse ripetutamente dal fondo marino durante le fasi più calde dell'ultima era glaciale. Il metano, uno dei maggior i gas ad effetto serra, è conservato sul fondo marino sotto forma di idrati di metano. L'evidenza di precedenti forti eruzioni è basata dall'esame di batteri che di nutrono esclusivamente di metano ed indicano che grandi quantità di questo potente gas serra erano presenti nelle acque della California. Il team di ricercatori ha studiato campioni che erano stati depositati tra 44.000 e 37.000 anni fa. I ricercatori hanno analizzato fossili di batteri che avrebbero potuto prosperare solo in presenza di alte concentrazioni di metano. I dati presi da sedimenti esaminati nel corso di un programma di perforazione oceanica nella California meridionale indicano che grandi quantità di metano sono state rilasciate parecchie volte durante i passati 60.000 anni, portando a periodiche fluttuazioni nei livelli di metano nelle acque profonde del bacino di Santa Barbara.
Secondo i ricercatori, accresciute temperature delle acque dei fondali potrebbero portare al rilascio di significative quantità di idrati di metano. Alcune stime indicano che ci sono 10.000 miliardi di tonnellate di metano conservate sotto gli oceani e nei continenti. In confronto, il contributo dell'uomo ai gas serra tramite bruciamento di combustibili fossili ammonta a circa 200 miliardi di tonnellate di anidride carbonica. Se anche una piccola porzione del metano stoccato fosse liberato nell'atmosfera, rilevano gli scienziati, il conseguente riscaldamento da effetto serra sarebbe catastrofico.
14 marzo 2003 link articolo

Metano oceanico, meno rischi per l'effetto serra

Finora si temeva che il riscaldamento attuale potesse scatenare un'enorme “ebollizione” dell'oceano determinata dalla dissociazione dei clatrati nel fondo marino

Un'analisi dell'antico ghiaccio groenlandese mostra un picco nell'emissione di gas metano circa 11.000 anni fa, originatosi dalle zone umide invece che dal fondo oceanico o dal permafrost: la scoperta dei ricercatori dell'Università del Colorado a Boulder permette di guardare con meno pessimismo alle previsioni dell'aumento dell'effetto serra e del riscaldamento globale. "Il metano legato ai sedimenti oceanici e al permafrost, chiamato clarato idrato, una sostanza simile al ghiaccio composta da metano e acqua, viene rilasciato in atmosfera durante i periodi di riscaldamento globale: la preoccupazione è legata al suo enorme volume e del suo altrettanto enorme potenziale come gas serra”, ha spiegato Vasilii Petrenko, ricercatore del Institute of Arctic and Alpine Research della CU-Boulder e primo autore dello studio.
Si temeva, infatti, che il riscaldamento attuale potesse scatenare un'enorme “ebollizione” dell'oceano determinata a sua volta dalla dissociazione dei clatrati nel fondo marino. Il fenomeno rappresenterebbe un meccanismo di feedback positivo in grado di aggravare ulteriormente l'effetto serra e il riscaldamento globale. Se solo il 10 per cento del metano proveniente dai clatrati fosse improvvisamente rilasciato in atmosfera, il risultante incremento nell'effetto serra sarebbe equivalente a un aumento di 10 volte del biossido di carbonio in atmosfera. Per poter prevedere l'eventualità di un simile processo si è cercato di studiare le modalità con cui questo processo è avvenuto in passato. Quando la Terra uscì dall'ultima era glaciale, infatti, la temperatura in alcune regioni dell'emisfero settentrionale è aumentata di circa 10 gradi Celsius in soli 20 anni. Nel corso della ricerca di Petrenko e colleghi, riportata sull'ultimo numero della rivista “Science”, sono state estratte diverse tonnellate di ghiaccio antico dall'estremo margine occidentale della Groenlandia nei pressi di Pakitsoq. Ridotti in cubi di dimensioni maneggiabili, i campioni di ghiaccio sono poi stati fusi in condizioni controllate in modo da recuperare i gas liberati e da poterne misurare la composizione.
Utilizzando il carbonio 14 come "tracciante" per datare e distinguere il metano delle zone umide dal metano clatrato, il gruppo internazionale di ricercatori è riuscito a fotografare un evento vecchio di 11.600 anni, stabilendo che il contributo più importante fu dovuto in effetti alle zone umide.
"Il rilascio di metano da parte dei clatrati nei periodi di brusco riscaldamento è comunque un processo che deve destare preoccupazione”, ha concluso il ricercatore. “Certo, è importante sapere che non si tratta del contributo più rilevante.” (fc)
(23 aprile 2009)© 1999 - 2009 Le Scienze S.p.A.

Questa sezione si prefigge lo scopo di raccogliere materiale pubblicato tramite diversi mezzi e fonti, al fine di fornire (in modo schematico), una serie di contributi ai vari lettori: attenzione che spesso si tratta di tracce di tipo divulgativo e, quindi, se desidera approfondire maggiormente determinati argomenti occorrerà rivolgersi alle classiche biblioteche o simili.

Dove possiamo trovare i supervulcani? Queste sono le zone in cui potrebbe risvegliarsi un supervulcano (attenzione il termine supervulcano non è scientifico ma nasce impropriamente da una trasmissione/documentario fatta dal National Geographic):

Vi segnalo questo indirizzo per fare ricerche in databases veramente enorme sugli tsunami del passato (è quello da cui ho attinto anch'io per integrare la sezione "Storia della Terra" (sulla cronologia dei grandi eventi del passato).

Le Storegga Slides (fra le più grandi frane sottomarine mai registrate) avvenute nella piattaforma continentale della Norvegia intorno al 6.100 a.C. (vedi anche la pagina la storia del pianeta).

Comunque sia si tratta di una teoria emersa con forza negli ultimi anni e studiata soprattutto dalle Università del nord Europa in quanto gli effetti ricostruiti di tale evento hanno colpito soprattutto gli stati che si affacciano sul mare del nord. In sintesi si tratterebbe di una gigantesca frana sottomarina che ha coinvolto la scarpata continentale e che, come conseguenza, generò un gigantesco tsunami (secondo alcuni ricercatori esso sarebbe stato ben più consistente di quello di Sumatra 2004).
Alcuni studiosi riconducono tali assestamento geomorfologici sottomarini agli idrati di metano e/o a cambiamenti climatici.

[1] Fondali marini agli idrati di metano
Solo ora gli scienziati sembrano cominciare a interessarsi ai depositi di biidrati di metano ghiacciati che si trovano sul fondo dei mari.Si tratta di una particolare composizione chimica molto diffusa sui fondali marini a una profondità superiore ai trecento metri e che potrebbero rappresentare delle novità rilevanti per comprendere meglio il ciclo del carbonio sulla Terra e avere delle interessanti applicazioni commerciali. Lo studio di questi depositi, soprattutto per motivi estrattivi, è estremamente complesso. Un blocco di idrati di gas ha la consistenza del ghiaccio. Portato alla superficie, fonde e rilascia metano, uno dei gas serra. Le riserve di metano contenute in questi depositi sono enormi. Per la prima volta sono stati presentati a Nizza nel corso del meeting della European Geophysical Society, della American Geophysical Union e della European Union of Geosciences i risultati di una campagna scientifica in alto mare condotta proprio allo scopo di analizzare questi particolarissimi cristalli. I prelievi sono stati effettuati al largo delle coste dell'Oregon (USA) e hanno permesso di portare in superficie una serie di questi particolari fiocchi di neve.Secondo Erwin Suess del Research Center for Marine Geosciences (GEOMAR) di Kiel "a quelle particolari condizioni di pressione e temperatura il metano non potrebbe esistere in quelle forma". 14 aprile 2003
http://ulisse.sissa.it/site/public/ScienzaSette/s7_18apr03_5.htm

Gli idrati di metano, cosa sono
Di che si tratta? «Si tratta di cristalli di ghiaccio – o gas idrati – composti di gas e metano, intrappolati da milioni di anni sotto ai margini continentali a causa dell’alta pressione e delle basse temperature», spiega John Farrell, responsabile scientifico della ricerca, che vede impegnati i migliori istituti oceanografici di venti nazioni, Italia compresa: «Riteniamo che sotto gli oceani ne esistano giacimenti immensi». A sollevare euforia tra gli esperti è la possibilità del loro sfruttamento commerciale in tempi forse, brevi. «Molto dipende dal prezzo del gas naturale», si sbilancia Farrel, «se la domanda fosse alta, basterebbero quindici anni». Nel frattempo, «la prima cosa da fare è censire i punti dove noi riteniamo possano trovarsi i giacimenti maggiori, un compito che potrebbe richiedere anni».
Già, dove sono i giacimenti? «Quasi sicuramente le zone più ricche corrispondono alle cosiddette zone di subduzione, dove i margini di una zolla tettonica scendono al di sotto di un’altra», spiega l’esperto. Una circostanza, questa, in grado di guardare all’Oceano Pacifico – martoriato da vulcani e terremoti – come area privilegiata, e che spiega il grande interesse alle ricerche del Giappone, quasi del tutto privo di giacimenti di petrolio ma potenzialmente ricco di metano all’interno delle acque territoriali. Non a caso, ricercatori giapponesi hanno lanciato la prima idea pompare acqua calda in modo da disaggregare le molecole di acqua e gas e formare pozze di metano “pronto da estrarre”.

Ghiaccio esplosivo
Sembrerebbe facile, ma non lo è. Gli stessi esperti americani non nascondono gli ostacoli ancora da scavalcare. Il rischio è che l’affare si trasformi in un boomerang per il clima terrestre: «Improvvisi rilasci di gas metano, che incombusto è un potente gas serra, potrebbe accelerare il riscaldamento globale», ammette Farrell, «con conseguenze disastrose sul clima e sugli oceani». Ugualmente inquietante è la possibilità di esplosioni accidentali. «Basta un leggero rialzo della temperatura dell’acqua di qualche grado», spiega Farrell, «perché le molecole di gas, altamente instabili, esplodano provocando voragini sul fondo oceanico. Se questo accadesse in prossimità di oleodotti li farebbe saltare in aria, provocando colossali sversamenti in mare».
Deflagrazioni accidentali del “ghiaccio esplosivo”, come è stato subito battezzato dai ricercatori, si sarebbero già verificati in passato. A testimoniarlo sarebbero soprattutto le analisi sul plankton, alcune anomalie di crescita del quale sembrano essere giustificate – secondo gli esperti – solo con il rilascio di gas metano in mare. In alcuni casi, queste esplosioni hanno avuto effetti davvero catastrofici: «Verissimo», conferma Farrell, «scoppi accidentali di depositi di gas idrati potrebbero essere all’origine di alcuni cambiamenti climatici degli ultimi 50mila anni, e di frane e cataclismi sottomarini. Per esempio, la gigantesca onda tsunami che ha investito il Nord Europa 8000 anni fa».
Rischi non trascurabili, insomma, ma che non sembrano spegnere l’entusiasmo dei ricercatori. Dopo il successo dell’ultima spedizione nell’Atlantico, è stata già annunciata una nuova partenza: colonna portante delle ricerche, ancora una volta, la nave Joideas Resolution, il più sofisticato laboratorio scientifico navigante del mondo, in grado di compiere trivellazioni fino a 8200 metri di profondità, estrarre campioni di roccia e portarli intatti in superficie. Stavolta farà rotta nel Pacifico settentrionale, proprio di fronte alla coste dell’Oregon. Qui, trivellazioni sperimentali hanno evidenziato un giacimento di cristalli di gas ancora più ricco di quello dell’Atlantico. Il prezzo del petrolio continua a crescere, e la ricerca continua.
http://italy.indymedia.org/news/2005/10/910556.php (teoria di storegga)

Idrati di Metano e simili (notizie varie raccolte in giro)