Geotermia e Ambiente

Negli anni ‘60, quando l’ambiente in cui viviamo era in condizioni migliori di quelle attuali e si poneva minore attenzione alla salute della Terra, l’energia geotermica era ancora considerata un’energia ‘pulita’. In realtà, non v’è modo di produrre o trasformare energia in una forma utilizzabile dall’uomo senza causare un impatto, diretto od indiretto, sull’ambiente. Anche la forma più semplice ed antica di produrre energia termica, bruciare il legname, ha effetti dannosi, e la deforestazione, uno dei maggiori problemi degli anni recenti, è iniziata quando i nostri antenati hanno cominciato a tagliare gli alberi per cuocere i loro cibi e riscaldare le loro abitazioni. A sua volta, lo sfruttamento dell’energia geotermica produce un impatto sull’ambiente, anche se si può dire che questa forma di energia è una delle meno inquinanti.

CAUSE DI INQUINAMENTO

In molti casi l’entità degli effetti sull’ambiente prodotti dallo sfruttamento dell’energia geotermica è proporzionale alla scala dell’utilizzazione (Lunis e Breckenridge, 1991). La Tabella 5 riassume la probabilità e l’importanza relativa dell’impatto ambientale derivante dagli usi diretti dei fluidi geotermici. La produzione di elettricità con impianti a ciclo binario produce effetti simili a quelli degli usi diretti. L’impatto sull’ambiente è potenzialmente maggiore nel caso di centrali elettriche convenzionali, specialmente per ciò che riguarda la qualità dell’aria, ma può essere in ogni modo mantenuto entro limiti accettabili.

Ogni cambiamento che si verifica nell’ambiente deve essere valutato con attenzione, non soltanto per non violare le leggi ed i regolamenti locali, che spesso sono molto restrittivi, ma anche perché una modificazione apparentemente insignificante dell’equilibrio preesistente può dare avvio ad una catena di eventi il cui effetto finale è difficilmente valutabile in anticipo. Per esempio, l’aumento di temperatura di una massa d’acqua (come un lago) di soli 2°-3°C, causato dallo scarico di un impianto geotermico, può danneggiare l’ecosistema esistente. Gli organismi animali e vegetali più sensibili alle variazioni termiche possono gradualmente scomparire, lasciando una o più specie di pesci senza la loro fonte di alimentazione. Un aumento della temperatura dell’acqua potrebbe impedire lo sviluppo delle uova di altre specie di pesci. Se questi pesci sono commestibili e permettono di lavorare ad una comunità di pescatori, la loro scomparsa potrebbe mettere in crisi questa comunità e quella che gli vive intorno. L’esempio riportato è teorico, ma un caso del genere potrebbe presentarsi nella realtà.
Il primo effetto avvertibile sull’ambiente è quello prodotto dalla perforazione, sia dei pozzi poco profondi eseguiti per misure di gradiente geotermico, sia dei pozzi d’esplorazione o di produzione. L’installazione di un impianto di perforazione e degli equipaggiamenti accessori comporta la costruzione di strade d’accesso e di una piazzola di perforazione. Quest’ultima copre una superficie che va da 200-500 m² per un piccolo impianto automontato, in grado di raggiungere una profondità di 300-700 m, a 1200-1500 m² per un impianto medio-piccolo, in grado di raggiungere i 2000 m. Queste operazioni modificano la morfologia dell’area e possono danneggiare l’ecosistema. Improvvise eruzioni del pozzo possono inquinare le acque superficiali; per evitare questo inconveniente, vengono installate speciali valvole di sicurezza, in particolare quando sono perforati pozzi previsti ad alta pressione e temperatura (Lunis e Breckenridge, 1991). Inoltre, durante la perforazione e le prove di portata dei pozzi, possono essere emessi nell’atmosfera gas inquinanti.
Gli effetti sull’ambiente dovuti alla perforazione scompaiono quasi totalmente una volta che la perforazione è terminata.
L’installazione delle tubazioni per il trasporto dei fluidi geotermici e la costruzione degli impianti di utilizzazione, che costituiscono la fase dello sviluppo successiva alla perforazione, sono anch’esse operazioni che hanno un impatto sulla vita animale e vegetale e sulla morfologia superficiale. Lo scenario naturale è modificato, sebbene in alcune zone, come Larderello in Toscana, la rete di tubazioni che attraversa la campagna e le torri di raffreddamento delle centrali elettriche facciano ormai parte del panorama e siano divenute un’attrazione turistica.
Problemi ambientali si possono verificare anche quando gli impianti sono operativi. I fluidi geotermici (vapore o acqua calda) di solito contengono gas, come anidride carbonica (CO₂), idrogeno solforato (H₂S), ammoniaca (NH₃), metano (CH₄), e piccole quantità di altri gas, ed anche sostanze in soluzione, la cui concentrazione generalmente aumenta con l’aumentare della temperatura. Il cloruro di sodio (NaCl), il boro (B), l’arsenico (As) ed il mercurio (Hg) sono causa di inquinamento, se vengono dispersi nell’ambiente. Alcuni fluidi geotermici, come quelli utilizzati in Islanda per il riscaldamento, sono privi di inquinanti chimici, ma si tratta di un’eccezione alla regola. Le acque di scarico degli impianti geotermici hanno, inoltre, una temperatura generalmente superiore a quella dell’ambiente circostante e costituiscono potenziali inquinanti termici.
L’inquinamento atmosferico può essere un problema quando si produce elettricità con impianti convenzionali. L’idrogeno solforato è uno dei principali inquinanti. La soglia di percezione olfattiva nell’aria per l’idrogeno solforato è circa 5 parti per miliardo in volume e leggeri effetti fisiologici possono essere avvertiti a concentrazioni di poco più alte (Weres, 1984). Si possono adottare, comunque, diversi sistemi per ridurre l’emissione di questo gas. Anche l’anidride carbonica è presente nei fluidi geotermici utilizzati dagli impianti per produzione di elettricità; tuttavia, la quantità di anidride carbonica emessa da questi impianti è inferiore a quella rilasciata dagli impianti alimentati da combustibili fossili: 13–380 g per ogni kWh di elettricità prodotta nelle centrali geotermiche, in confronto con 1042 g/kWh nelle centrali a carbone, 906 g/kWh nelle centrali ad olio combustibile, e 453 g/kWh nelle centrali a gas naturale (Fridleifsson, 2001). La produzione di elettricità con impianti a ciclo binario ed il riscaldamento urbano sono anch’essi potenziali cause di problemi minori, che possono essere superati semplicemente adottando sistemi a circuito chiuso, che impediscono ogni emissione gassosa (Willard et al., 1979).
L’emissione di acque di scarico è una fonte potenziale di inquinamento. I fluidi geotermici già sfruttati, se hanno elevate concentrazioni di sostanze chimiche, come boro, fluoruri o arsenico, dovrebbero essere trattati, reiniettati nel serbatoio o entrambe le cose. Comunque, i fluidi geotermici a temperatura medio-bassa, sfruttati nella maggior parte degli usi diretti, generalmente contengono piccole quantità di sostanze chimiche e raramente le acque di scarico creano problemi importanti. In molti casi queste acque possono essere scaricate nelle acque superficiali dopo averle lasciate raffreddare (Lunis e Breckenridge, 1991).  La diminuzione di temperatura può essere ottenuta in appositi bacini di raffreddamento oppure in serbatoi per evitare di disturbare in qualche modo l’ecosistema.
L’estrazione di grandi quantità di fluido dal serbatoio geotermico può causare fenomeni di subsidenza, vale a dire il graduale abbassamento della superficie del suolo. Questo è un fenomeno irreversibile, ma non catastrofico, perché è un processo lento e distribuito su aree vaste. Su lunghi periodi, tuttavia, l’abbassamento della superficie può essere sensibile, dell’ordine di alcune diecine di centimetri ed anche di metri, e deve essere monitorato sistematicamente per evitare danni alle strutture geotermiche ed agli edifici civili circostanti. In molti casi la subsidenza può essere prevenuta o ridotta reiniettando nel serbatoio i fluidi scaricati dagli impianti geotermici.
L’estrazione e/o la reiniezione dei fluidi geotermici può stimolare o aumentare, in aree particolari, la frequenza di eventi sismici. Si tratta, in ogni modo, di microsismicità, che in genere può essere percepita soltanto dagli strumenti. E’ molto improbabile che lo sfruttamento delle risorse geotermiche possa dare origine a fenomeni sismici di qualche importanza, e, sino ad ora, non si ha notizia che questo sia avvenuto.
Il rumore può essere un problema negli impianti geotermici per generazione di elettricità. Nelle centrali elettriche le maggiori sorgenti di inquinamento acustico sono le torri di raffreddamento, gli eiettori del vapore e le turbine (Brown, 1995). Il rumore prodotto dagli impianti che usano direttamente il calore geotermico è generalmente trascurabile.