Spesso al centro delle cronache, ora il fracking, ovvero la tecnica di fratturazione idraulica,fa parlare di sé per gli effetti che produrrebbe sull’acqua.
di Michael Webber (Fonte OIL)
La fratturazione idraulica − o “fracking” come la chiama il Wall Street Journal −è al centro delle cronache
per diverse ragioni. Negli Stati Uniti la maggiore produzione di liquidi e di gas derivanti da formazioni argillose ha mutato gli equilibri internazionali del commercio, ha avuto un effetto sull’ambiente (sia positivo che negativo), e ha sollevato un dibattito in merito al futuro e all’idoneità di questa tecnica in altre parti del mondo. In molti paesi gli aspetti più controversi del fracking riguardano i suoi effetti sull’acqua.
ACQUA PER LA PRODUZIONE DI COMBUSTIBILI
è risaputo che il settore dei combustibili − cioè la produzione di petrolio, gas, carbone, uranio e biocarburanti− necessita di acqua. L’acqua viene utilizzata da decenni per tecniche come il flussaggio con acqua (waterflooding) al fine di aumentare la produttività nei processi di produzione convenzionali di petrolio e di gas. Anche i biocarburanti consumano acqua nel corso della fase di crescita fotosintetica.
E recentemente l’acqua mescolata ad additivi come la sabbia e prodotti chimici di vario genere è stata utilizzata in combinazione con le tecniche di perforazione orizzontale e di fratturazione idraulica al fine di estrarre risorse dalle formazioni argillose. Finora la produzione su larga scala di gas da argille è stata un fenomeno unicamente statunitense per diverse ragioni (compresi l’apparato legislativo, i diritti sulla proprietà privata, la struttura del mercato e le politiche multi decennali che hanno sostenuto
i progressi della fratturazione idraulica con investimenti in ricerca e sviluppo ad opera del governo federale). Ciò spiega anche perché la battaglia in merito alla fratturazione idraulica si stia combattendo soprattutto negli Stati Uniti,mentre altri paesi restano in attesa degli sviluppi. Per coloro che in questa battaglia si oppongono alla fratturazione idraulica, l’acqua è lo strumento utilizzato per la protesta.
Ma qual è la verità sull’acqua e sulla fratturazione idraulica? La produzione di gas e petrolio da argille richiede normalmente dai 3 ai 30milioni di litri di fluidi per pozzo [Nicot e Scanlon, 2012]. Al fine di produrre i fluidi per la fratturazione vengono di solito mescolati all’acqua dolce circa 225 tonnellate di sabbia e di additivi chimici che vengono poi iniettati nel pozzo ad una velocità che va dai mille alle decine di migliaia di litri di fluidi al minuto [DoE, 2009].
Gli stessi pozzi restituiscono a loro volta volumi importanti di acque reflue costituite da fanghi di perforazione, acque di reflusso e acque di strato [Lutz, 2013]. Le acque reflue hanno solitamente un residuo fisso molto elevato e possono essere difficili da trattare o da smaltire. Spesso le acque reflue vengono accumulate in loco in pozze o in fosse e talvolta vengono trasportate in impianti specializzati per lo smaltimento. Le iniezioni sotterranee sono ritenute una soluzione ecologica e durevole, dal momento che separano le acque reflue dall’ecosistema di superficie. Sebbene questa tecnica sia diffusa in stati come il Texas, nei quali sono presenti decine di migliaia di siti di iniezione per le acque reflue, in Pennsylvania, dove si trova la parte principale del ricco giacimento di gas da argille Marcellus, ci sono solo pochi siti per l’iniezione. Di conseguenza la gestione delle acque reflue è un grave problema in Pennsylvania e in altri luoghi in cui i siti per l’iniezione non sono numerosi.
Il consumo dell’acqua nella produzione di gas da argille è oggetto di controversie per diverse ragioni. In primo luogo, l’enorme quantità d’acqua necessaria lascia sbigottite molte persone. In secondo luogo, alcuni di questi siti sono collocati vicino ad aree urbane, e ciò significa che le società petrolifere e di produzione del gas sono in competizione con altri utenti per l’acqua. I piazzali di perforazione sono talvolta collocati nei giardini o nei parcheggi antistanti le chiese, e ciò fa temere ai cittadini che la disponibilità a lungo termine della loro fornitura d’acqua non sia garantita. In terzo luogo, vista la composizione chimica dei fluidi di fratturazione e la salinità delle acque reflue, molte persone temono che a lungo andare la qualità dell’acqua locale possa essere compromessa. In quarto luogo, vista la diffusione della siccità e vista la scarsità d’acqua, si teme che le limitazioni sull’uso dell’acqua possano ostacolare la produzione di petrolio e di gas. Nonostante tutti questi timori, l’acqua utilizzata per la fratturazione idraulica mostra anche degli aspetti positivi, in quanto consente di ottenere una maggiore produzione di energia. Inoltre la conseguente abbondanza di gas naturale ha portato alla diminuzione dei prezzi e ha consentito al gas naturale di soppiantare il carbone nel settore dell’energia statunitense. Grazie a ciò il gas da argille ha contribuito a ridurre le emissioni di CO2 negli USA fino al livello più basso degli ultimi vent’anni. Ma per le regioni afflitte da scarsità d’acqua tutto ciò può anche essere negativo in quanto i produttori necessiteranno di importanti volumi d’acqua, alimentando così i timori in merito ai rischi per la qualità dell’acqua fra la gente del luogo.
IL CONTESTO
Ma le quantità d’acqua necessarie per la fratturazione idraulica sono davvero tanto elevate? Il ciclo di vita dell’acqua e i consumi collegati mostrano che i combustibili fossili convenzionali e il gas naturale non convenzionale utilizzano una quantità d’acqua relativamente bassa. In particolare, i biocarburanti consumano una quantità d’acqua maggiore di circa due ordini di grandezze. Ciò significa che i biocarburanti sono anche più esposti al rischio di una limitazione della produzione dovuta a siccità rispetto alle produzioni di petrolio e di gas.
è importante notare che, nonostante la quantità d’acqua aggiuntiva utilizzata nei processi di fratturazione idraulica per la produzione di gas naturale da formazioni argillose, il gas naturale consente, nel corso del suo intero ciclo vitale, di risparmiare acqua, dal momento che le centrali termoelettriche a ciclo combinato che utilizzano gas naturale consumano meno della metà della quantità d’acqua consumata dalle centrali a carbone. In altri termini, anche se il gas naturale da argille richiede una quantità d’acqua aggiuntiva nel corso della fase di estrazione, il gas da argille può rivelarsi molto meno dispendioso di quanto si potrebbe immaginare in termini di acqua consumata. In alcuni siti di estrazione del gas da argille tutto ciò non dà però grande conforto, visto che l’impatto in termini di acqua consumata a livello locale può essere comunque notevole e visto che il risparmio d’acqua presso la centrale elettrica può avvenire altrove.
Sebbene il gas da argille destinato al settore della produzione di energia sia relativamente poco dispendioso in termini di acqua nel corso del suo intero ciclo di vita, esso consuma comunque una notevole quantità d’acqua sul luogo di estrazione, e ciò significa che la scarsità d’acqua dovuta a fenomeni siccitosi può ostacolarne la produzione. Ad esempio, in Texas l’attuale siccità, cominciata nel 2011, ha spinto alcuni distretti deputati alla conservazione delle acque freatiche “a considerare l’adozione di specifiche restrizioni
relative all’utilizzo dell’acqua” nei processi di fratturazione idraulica [Allen 2013].
Inoltre i fenomeni siccitosi mettono talvolta l’uno contro l’altro il settore agricolo e quello dell’energia a causa della limitata disponibilità d’acqua.
Un altro problema contestuale riguarda la qualità dell’acqua. Sebbene alcune delle accuse mosse dai detrattori della fratturazione idraulica siano esagerate, è importante che i produttori di petrolio e di gas riconoscano che esistono dei rischi reali per la qualità dell’acqua derivanti dai processi di produzione del petrolio e del gas. Tuttavia tali rischi non sono esattamente quelli indicati dai più. In particolare, il processo di fratturazione idraulica in se stesso non aumenta in maniera significativa i rischi per la qualità dell’acqua. Poiché i pozzi costruiti su formazioni argillose operano a pressioni più elevate e con prodotti chimici aggiuntivi rispetto ai pozzi convenzionali, c’è un rischio maggiore di guasti dovuto a costruzioni in cemento non ottimali.
Ma il rischio più grande è in superficie per due ragioni: 1) le fosse o le pozze che raccolgono temporaneamente le acque reflue possono avere delle perdite se non vengono correttamente rivestite o se non vengono rivestite affatto, e 2) gli autocarri che trasportano i fluidi di fratturazione o le acque reflue possono essere coinvolti in incidenti stradali e provocare così fuoriuscite che contaminano le acque di superficie.
Questi incidenti sono già accaduti in passato, perciò la loro probabilità statistica deve essere presa in seria considerazione. è inoltre importante notare che questi rischi non riguardano solo la fratturazione idraulica, ma sono parte di qualunque attività di estrazione del petrolio o del gas. Si può dire in altre parole che ogni volta che assistiamo ad una maggiore attività di estrazione di petrolio o di gas in un determinato luogo, la popolazione locale ha il diritto di preoccuparsi per la sorte della propria acqua.
Un altro elemento da considerare è che pur essendo vero che la produzione non convenzionale mette a rischio la qualità dell’acqua, anche altri carburanti convenzionali mettono a rischio la qualità dell’acqua: le operazioni di estrazione del carbone ci hanno offerto numerosi e famigerati esempi di effetti negativi sulle acque di superficie, e anche i biocarburanti possono dare origine a perdite cariche di azoto che penetrano nei canali [Twomey, 2010].
IL FUTURO
Ci sono due tendenze fondamentali legate all’acqua da osservare quando si parla di fratturazione idraulica: la prima è la crescita della produzione. Si prevede che il numero dei pozzi aumenterà a livello globale. La seconda tendenza è che col tempo i pozzi diminuiranno il loro consumo d’acqua.
Sebbene il fatto che i pozzi possano richiedere in futuro meno acqua dolce sia una buona notizia, l’aumento generale del numero di pozzi rende possibile − e probabile − che il consumo complessivo di acqua per la produzione di petrolio e di gas derivanti da formazioni argillose cresca. Perciò dobbiamo attenderci maggiori pressioni per i produttori, ai quali verrà richiesto di ricercare con impegno strategie che minimizzino la quantità d’acqua necessaria.
Ci sono molte tecniche che vale la pena prendere in considerazione. Una prima tecnica consiste nell’utilizzare più additivi chimici,ma si tratta di una tecnica non priva di aspetti negativi.
Nonostante i prodotti chimici consentano di ottenere prestazioni più elevate e di ridurre le quantità d’acqua necessarie, anch’essi sono al centro di controversie ed è quindi possibile che i più importanti ambientalisti coinvolti nella discussione abbiano dei dubbi sull’effettivo valore di questa tecnica.
Altre tecniche comprendono la fratturazione senza acqua (utilizzando ad esempio soluzioni a base di azoto o gel di propano), il riutilizzo dell’acqua da un pozzo all’altro, e forniture alternative come gli effluenti provenienti da impianti di smaltimento delle acque reflue, acque salmastre sotterranee o acqua di mare. Una tecnica attualmente studiata dal mio gruppo di ricerca presso la University of Texas è l’utilizzo di gas che normalmente verrebbero incendiati per la distillazione termica in loco delle acque di strato. Questo metodo risolverebbe contemporaneamente due problemi ambientali riducendo la combustione del gas naturale e la quantità d’acqua di strato che deve essere smaltita. Dal momento che le tecnologie di trattamento in loco e di riutilizzo stanno diffondendosi a macchia d’olio, dal momento che i produttori estraggono e gestiscono quantità d’acqua di gran lunga superiori a quelle del petrolio e del gas, e dal momento che il prezzo dell’acqua sta aumentando a livello globale, è persino possibile che le società di produzione del petrolio e del gas diventino anche società che si occupano della gestione dell’acqua. Quel giorno potrebbe essere più vicino di quanto ci immaginiamo.
SOLUZIONI TECNICHE E POLITICHE
Alla luce di queste tendenze, vale la pena valutare alcune delle varie soluzioni tecniche e politiche disponibili, tra le quali elenco di seguito:
-Raccogliere, conservare e rendere disponibili dati sull’acqua precisi, aggiornati e completi. Esistono numerose agenzie governative, associazioni di categoria e società che posseggono ampi database di informazioni accurate, aggiornate e complete sulla produzione, il consumo, il commercio e il prezzo dell’energia con specifiche temporali e geografiche e unità di misura standardizzate. Sfortunatamente
non abbiamo a disposizione niente di tutto questo per quanto riguarda l’acqua.
Di conseguenza,mancano alle industrie, agli investitori, agli analisti, ai politici e ai progettisti i dati pertinenti per prendere delle decisioni informate.
-Sostenere le alternative all’acqua per migliorare l’affidabilità del settore energetico. L’utilizzo di acque bonificate, acque salmastre, acque grigie o acque di mare per la fratturazione idraulica può permettere di superare le limitazioni imposte dalla siccità e risparmiare risorse di acqua dolce. Tuttavia esistono ostacoli finanziari, legislativi e nel campo delle concessioni che limitano fortemente questa opzione.
– Investire con forza nella ricerca e nello sviluppo. Gli investimenti in ricerca e sviluppo rappresentano un’eccellente opzione politica per i governi, dato che normalmente le industrie non si trovano in una posizione adatta ad investire in maniera adeguata nel superamento di barriere di ricerca che appartengono al settore industriale nel suo complesso. Ricerca e sviluppo per tecnologie di smaltimento migliori, per tecniche avanzate di fratturazione idraulica e per strumenti di supporto decisionale, sarebbero
tutte attività preziose. Nello stesso tempo la quantità di ricerca e sviluppo nel settore dell’acqua [Kirshenbaum, 2012] è di molto inferiore a quella di altri settori come il settore farmaceutico,quello tecnologico o quello energetico, e perciò la ricerca e lo sviluppo nel settore dell’acqua dovrebbero essere incrementati.
-Creare mercati dell’acqua funzionali. In molti luoghi i produttori di petrolio e di gas entrano in competizione per l’acqua con gli agricoltori e con altri utenti. Il caso del settore agricolo è particolarmente interessante: gli agricoltori hanno di solito a disposizione molta acqua, ma hanno bisogno di soldi; i produttori di petrolio e di gas hanno normalmente molti soldi,ma hanno bisogno d’acqua. Di norma questi problemi verrebbero risolti da un mercato altamente funzionale. Purtroppo i mercati dell’acqua altamente
funzionali sono rari nel mondo per diverse ragioni di tipo politico, culturale e filosofico. La creazione di mercati efficienti, con regole e prezzi trasparenti, che riflettano con precisione il valore dell’acqua, sarebbe un grande passo in avanti sulla via della risoluzione del problema rappresentato da una distribuzione dell’acqua poco efficiente.
La vulnerabilità del settore dell’energia ai fenomeni siccitosi è significativa e niente affatto ovvia. I timori delle persone interessate in merito al rapporto tra la fratturazione idraulica e la quantità e la qualità dell’acqua disponibile, sono seri e non sembrano destinati a scomparire nel prossimo futuro.
Perciò è interesse dei produttori, dei legislatori, dei mercati e di altre persone coinvolte seguire alcune delle opzioni elencate sopra. Così facendo si aprono le porte ad un aumento dei consumi e ad una diminuzione dell’impatto ambientale: uno scenario win-win per la società nel suo insieme.
L’AUTORE. Michael Webber è vice direttore dell’Istituto per l’energia, professore associato del dipartimento di Ingegneria meccanica e co-direttore dell’Incubatrice per l’energia pulita dell’Austin Technology Incubator, tutte cariche che ricopre presso la University of Texas di Austin.
