pubblicato il 10 gennaio 2012 in energia

Shale gas

L’età dell’oro del gas
L’International Energy Agency (IEA) è un’organizzazione internazionale che rappresenta uno dei punti di riferimento dell’industria energetica mondiale. Ogni anno l’IEA pubblica sul suo sito una grande quantità di dati e analisi per le diverse fonti di energia e per i diversi paesi. Nel 2011 gli esperti dell’Agenzia hanno elaborato uno studio dal titolo “Siamo nell’età dell’oro per il gas?”, che presenta uno scenario alternativo di come potrebbe evolvere il contributo del gas naturale nel soddisfacimento del fabbisogno energetico al 2035. Secondo il documento nei prossimi anni potremmo assistere ad un forte incremento dell’uso del gas naturale, sia in risposta al costante aumento del fabbisogno di energia pulita dell’umanità, sia per le notevoli disponibilità di questa risorsa a livello mondiale.
Secondo i dati pubblicati su World Oil and Gas Review (Rivista su petrolio e gas nel mondo) nel 2010 l’intera umanità ha consumato circa 3.000 miliardi di metri cubi di gas naturale che corrispondono circa al 21% dei consumi primari di energia. Le riserve mondiali di gas naturale  ammontano oggi a circa 193.000 miliardi di metri cubi. Ma queste sono solo una parte delle risorse di gas presenti nel sottosuolo. Infatti, questo numero si riferisce alle riserve “provate”, ovvero quelle riserve di gas che possono essere valorizzate agli attuali prezzi di mercato e con l’utilizzo della tecnologia corrente. La gran parte di queste riserve è rappresentata da gas “convenzionale”. Se però a questo gas aggiungiamo anche quello “non convenzionale” (shale gas, tight gas e coal bed methane) la quantità a nostra disposizione per i consumi futuri aumenta vertiginosamente, e raggiunge circa i 400.000 miliardi di metri cubi. Una tale quantità di gas sarebbe sufficiente a soddisfare l’attuale livello di consumi per più di 250 anni.

L’idrocarburo azzurro
Il gas naturale è la fonte più pulita tra quelle fossili, quella a minor impatto locale e globale. La combustione del gas naturale produce circa la metà dell’anidride carbonica e ossidi di azoto prodotti dalla combustione di petrolio e carbone e piccole frazioni di monossido di carbonio e polveri. In più a differenza di carbone e petrolio, la combustione di gas naturale non produce ossidi di zolfo, i principali responsabili delle piogge acide. Ecco come, in attesa di muoverci verso un maggior contributo delle fonti rinnovabili, il gas naturale potrebbe garantire sostenibilità ambientale e soddisfacimento della crescente richiesta di energia.
IEA individua altri quattro fattori che farebbero del gas il protagonista del nostro futuro energetico: l’aumento del contributo del gas nel mix energetico della Cina, il declino del nucleare dopo l’incidente di Fukushima, la maggiore diffusione di mezzi di trasporto alimentati a gas e il maggiore sfruttamento di gas non convenzionale.

Il gas non convenzionale: lo shale gas
L’estrazione di gas naturale dal sottosuolo è un’operazione che la tecnologia ha risolto da molto tempo: si tratta di perforare la roccia fino a raggiungere il giacimento per poi sfruttare il differenziale di pressione e raccogliere il gas che naturalmente risale dalle tubazioni del pozzo perforato. Quando si parla di gas non convenzionale, invece, si fa generalmente riferimento a gas che fino a poco tempo fa era difficilmente sfruttabile perché tecnologicamente complicato o eccessivamente costoso. Tra le più promettenti fonti non convenzionali c’è lo “shale gas” ovvero gas intrappolato in accumuli di rocce argillose a profondità comprese tra 2000 e 4000 metri. La differenza principale tra un giacimento convenzionale e uno “shale” risiede nel tipo di roccia che contiene il gas e nelle tecniche di produzione. Nel gas convenzionale il giacimento è costituito da rocce porose e permeabili nelle quali il gas è migrato a partire dalle rocce ricche di materia organica dove si è generato. Lo shale gas, invece, è rimasto intrappolato nella stessa roccia dove ha avuto origine, tipicamente argille, che sono sì porose e quindi ricche di gas, ma poco permeabili. A differenza del gas convenzionale, dunque, una volta perforate, queste rocce non lasciano fluire il gas in superficie. Il gas convenzionale è contenuto in un giacimento che, per quanto vasto, ha dimensioni contenute se paragonato a un accumulo di shale gas che può svilupparsi anche per centinaia di chilometri. Ci sono differenze tra i due tipi di giacimento anche per quanto riguarda la quantità di gas estratto nel tempo. La produzione di shale gas decresce rapidamente dopo un primo picco iniziale e ha una durata più lunga rispetto a quello estratto da giacimenti tradizionali, più costanti ma meno longevi. Lo shale gas ha poi una produttività inferiore rispetto al gas convenzionale. Se da un giacimento convenzionale si riesce ad recuperare fino al 70% del gas contenuto, dalle rocce argillose si estrae al massimo il 30% del gas intrappolato. Data la bassa produttività, è dunque necessario perforare un numero elevato di pozzi: negli Stati Uniti, per esempio, sono attive circa 1000 unità di perforazione capaci di perforare 8-10 mila pozzi all’anno. Il costo di perforazione e completamento di un pozzo dipende principalmente dalla profondità e dal numero di fatturazioni idrauliche necessarie per ottenere il gas: negli Stati Uniti questi costi sono compresi tra 4 e 10 milioni di dollari.

Le tecniche di produzione
Dato che lo shale gas è intrappolato nella roccia, occorre “stimolare” la roccia per promuovere la sua migrazione verso il pozzo e quindi la superficie. La perforazione orizzontale e la fatturazione idraulica sono le principali tecniche per aumentare la produttività dello shale gas. La fatturazione idraulica prevede l’iniezione in giacimento di un fluido alta pressione. Tale operazione permette di creare nuove micro fratture nella roccia e di mettere in connessione quelle preesistenti, creando una via di fuga per il gas verso il pozzo. Per impedire che le fratture create si richiudano, il fluido impiegato, composto principalmente da acqua, contiene granelli di sabbia o ceramica. La fatturazione idraulica avviene su diversi cicli e può comportare l’impiego fino a 20-30.000 metri cubi di acqua per pozzo. Anche la perforazione orizzontale ottiene lo scopo di aumentare il recupero dello shale gas possibile andando a intersecare le naturali fratture della roccia. Le perforazioni orizzontali sono una realtà da diversi anni: alla trivella viene impartita una leggera flessione che, sfruttando l’elasticità dell’acciaio, si sviluppa in una larga curva fino a portare la punta dello scalpello perforante in posizione parallela rispetto alla superficie terrestre.

Lo shale gas nel mondo
Sebbene il fenomeno del gas non convenzionale abbia assunto grande rilievo e popolarità soltanto in anni recenti, in realtà negli Stati Uniti il gas non convenzionale è prodotto da oltre trent’anni. È tuttavia il rapido sfruttamento dello shale gas che ha sancito la forte crescita del contributo di queste risorse negli USA. Durante il decennio 2000-2010 la produzione di shale gas è cresciuta da 10 a 140 miliardi di metri cubi (per confronto, in Italia si consumano poco più di 80 miliardi di metri cubi all’anno), soddisfacendo, da sola, circa il 23% del fabbisogno di gas naturale annuale degli Stati Uniti. Oltre che negli USA, importanti risorse di shale gas si trovano in Canada, Europa, Asia (soprattutto Cina, uno dei paesi più affamati di energia), anche se le produzioni in queste aree non hanno ancora preso avvio.

Qualche critica
Lo sfruttamento dello shale gas non è esente da punti critici. La principale preoccupazione riguarda il rischio di inquinamento delle falde acquifere connesso con le operazioni di fatturazione idrauilca. In realtà i giacimenti si trovano molto al di sotto delle falde acquifere utilizzate dall’uomo e anche il potenziale rischio di perdite nelle porzioni più superficiali dei pozzi è improbabile poiché i pozzi sono completamente rivestiti di cemento. Accanto al tema dell’acqua si è recentemente sviluppato un acceso dibattito sul presunto contributo dello shale gas all’effetto serra. Le preoccupazioni nascono dal fatto che durante le fasi iniziali della produzione una piccola parte del gas estratto viene liberata in atmosfera. Attualmente si stanno sviluppando tecnologie specifiche per limitare queste perdite che comunque non superano l’1% della produzione totale di un pozzo.

Non solo shale: il tight gas e il coal bed methane
Lo shale gas non è l’unica fonte non convenzionale di gas naturale. Il Tight gas è contenuto in giacimenti per molti versi simili a quelli di gas convenzionale, ma molto più compatti e dunque poco permeabili. Le tecniche di estrazione adoperate sono uguali a quelle usate per lo shale gas, ovvero la frantumazione idraulica e la perforazione orizzontale. Il Coal Bed Methane (CBM) è il gas naturale estratto dagli strati di carbone presenti nel sottosuolo. In questi giacimenti, il metano è chimicamente legato al carbone e per essere liberato occorre asportare tutta l’acqua dalla massa carboniosa.

Per saperne di più puoi consultare il World Oil and Gas Review, una pubblicazione on line ricca di informazioni in lingua inglese.
Un’altra importante fonte di documenti è il sito dell’IEA: nelle pagine dedicate alle pubblicazioni puoi trovare i report, in lingua inglese, che abbiamo citato in questo speciale.

A cura di Andrea Bellati

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