Taiwan Sotto Esame: Caccia ai Depositi Segreti di CO2!

Ciao a tutti! Oggi voglio portarvi con me in un viaggio affascinante nel sottosuolo di Taiwan, un posto che sta cercando soluzioni intelligenti per una sfida enorme: ridurre le emissioni di CO2. Sapete, con l’Accordo di Parigi e l’obiettivo “Net Zero Emission entro il 2050”, tutti i paesi si stanno dando da fare, e Taiwan non è da meno. Il governo taiwanese punta a usare massicciamente la tecnologia CCS (Carbon Capture and Storage), cioè catturare l’anidride carbonica e immagazzinarla sottoterra, per tagliare ben 40,2 milioni di tonnellate di CO2 all’anno entro il 2050. Mica male, eh?

La Sfida: Trovare il Posto Giusto

Ma dove mettiamo tutta questa CO2? Ecco la domanda da un milione di dollari! Serve un’attenta valutazione della capacità di stoccaggio e dei sistemi geologici adatti. E la cosa si fa urgente soprattutto nella parte centro-occidentale di Taiwan, dove ci sono un sacco di centrali elettriche e parchi industriali che, diciamocelo, “sputano” fuori un bel po’ di CO2.

Quindi, cosa abbiamo fatto? Ci siamo messi a studiare le rocce! In particolare, gli strati rocciosi del Cenozoico, che in quest’area possono raggiungere spessori pazzeschi, fino a 8 km! Si tratta principalmente di arenarie (rocce sabbiose, potenzialmente porose) e argilliti (rocce argillose, spesso impermeabili). L’idea è trovare la coppia perfetta: uno strato poroso (il serbatoio) dove iniettare la CO2, e uno strato impermeabile sopra (la copertura o “seal”) che impedisca alla CO2 di scappare.

Per fare questo, abbiamo raccolto dati da ben 22 pozzi (principalmente esplorativi per idrocarburi, più uno specifico per lo stoccaggio del carbonio) e analizzato alcune sezioni sismiche, che sono come delle “ecografie” del sottosuolo. Abbiamo seguito criteri ben precisi, suggeriti da esperti internazionali:

• La coppia rocciosa serbatoio/copertura deve esistere.
• La profondità deve essere almeno di 800 metri (perché a quella pressione e temperatura, la CO2 diventa “supercritica”, densa quasi come un liquido, occupando meno spazio).
• Lo spessore degli strati deve essere decente (almeno 10-20 metri).
• La porosità del serbatoio deve essere buona (almeno il 10%, significa che c’è spazio tra i granelli di roccia).
• La permeabilità deve essere sufficiente (almeno 20 milliDarcy, indica quanto facilmente la CO2 può fluire nella roccia).

Abbiamo anche messo sotto la lente d’ingrandimento tre siti specifici, grandi fonti di emissioni: la Taichung Power Plant (TPP), il Changhua Coastal Industrial Park (CCIP) e il Mailiao Taisu Industrial Park (MTIP).

I Sistemi di Stoccaggio Identificati: R1, R2, R3, R4

Analizzando tutti i dati, abbiamo identificato quattro principali “sistemi di stoccaggio”, che abbiamo chiamato R1, R2, R3 e R4, dal più superficiale al più profondo. Ognuno è legato a specifiche formazioni geologiche (che hanno nomi un po’ tecnici, ma ve li dico lo stesso per completezza):

* Sistema R1: Si trova nella parte inferiore della Formazione Cholan. È un po’ particolare perché non ha un’unica, spessa copertura regionale, ma è fatto da tanti strati alternati di arenaria (serbatoio) e argillite (copertura).
* Sistema R2: Questo sistema comprende diverse formazioni: l’Argillite di Chinshui (che fa da copertura principale), la Formazione Kueichulin, la Formazione Nanchuang e l’Arenaria di Kuanyinshan (che contengono i serbatoi).
* Sistema R3: Qui la copertura è data dall’Argillite di Talu, mentre i serbatoi si trovano nelle Formazioni Peiliao e Shihti.
* Sistema R4: È il più profondo. La copertura è l’Argillite di Piling, e i serbatoi sono nelle Formazioni Mushan e Wuchishan.

La cosa interessante è che questi sistemi non sono uguali dappertutto. Cambiano in base a dove ci si trova: la profondità varia, lo spessore pure, e anche il tipo di roccia (litofacies) può cambiare lateralmente. Questo significa che un sistema può essere ottimo in un punto e meno buono in un altro.

Un’Occhiata più da Vicino ai Sistemi

Vi do qualche dettaglio in più su questi sistemi, basandoci sui dati dei pozzi e delle sezioni sismiche.

R1 (Formazione Cholan inferiore): Questo sistema è più promettente nella parte nord-orientale dell’area studiata. Verso ovest e sud, tende a diventare più sabbioso, perdendo un po’ della sua capacità di “sigillare” la CO2. La profondità varia parecchio, da circa 485 m a oltre 3600 m. In alcune zone a sud e ovest, è troppo superficiale (<800 m). R2 (Chinshui Shale e formazioni sottostanti): L’Argillite di Chinshui è una buona copertura, spessa anche 120-140 m a nord, ma si assottiglia verso sud fino a scomparire. Quindi, nel sud dell’area, questo sistema perde la sua copertura principale! Ci sono però anche degli strati argillosi all’interno delle formazioni serbatoio (come l’Argillite di Shihliufen nella Kueichulin Fm) che potrebbero fare da sigilli secondari (“intraformazionali”), ma anche questi non sono presenti ovunque. I serbatoi possono essere molto spessi (fino a 900 m!). La profondità varia da 370 m a quasi 3500 m.

R3 (Talu Shale e formazioni sottostanti): Questo sistema sembra molto buono in gran parte dell’area. La copertura (Talu Shale) è spessa (fino a 560 m!) e i serbatoi pure (fino a 580 m). C’è anche un sigillo intraformazionale abbastanza diffuso nella Formazione Peiliao. Le profondità vanno da 470 m a oltre 4500 m. Diventa troppo superficiale solo nell’estremo sud-ovest offshore e troppo profondo (>3500 m, limite che consideriamo per l’efficienza) nell’angolo nord-orientale.

R4 (Piling Shale e formazioni sottostanti): Essendo il più profondo, non è stato raggiunto da tutti i pozzi, specialmente a nord-est. In generale, è abbastanza profondo da essere adatto (>800 m ovunque), ma in molte zone a nord-est e est supera i 3500 m, rendendolo meno interessante. Dove è alla giusta profondità, ha buone coperture (70-210 m) e serbatoi potenzialmente spessi (fino a 710 m), anche se questi tendono ad assottigliarsi e scomparire verso sud.

Le sezioni sismiche confermano queste variazioni: mostrano che gli strati si assottigliano e diventano più superficiali verso sud e ovest, allontanandosi dal centro del bacino (il Bacino di Taihsi).

Ma le Rocce sono Abbastanza Porose e Permeabili?

Ok, abbiamo identificato i contenitori e i coperchi, ma questi contenitori (i serbatoi) sono abbastanza “spugnosi” (porosi) e lasciano passare la CO2 abbastanza facilmente (permeabili)? Abbiamo analizzato i dati di porosità e permeabilità misurati su campioni di roccia (carote) prelevati da 9 pozzi.

I risultati sono incoraggianti!

• Porosità: In media, le arenarie (le rocce migliori per fare da serbatoio) hanno porosità tra il 20% (R3) e il 29% (R1). Anche le arenarie più “sporche” (shaly sandstones) hanno valori decenti, tra il 15% (R3) e il 23% (R1). Ricordate? Il minimo richiesto era 10%!
• Permeabilità: Qui i valori sono ancora migliori. Le arenarie pure hanno permeabilità medie che vanno da 243 mD (R4) a ben 1068 mD (R3)! Le arenarie “sporche” vanno da 18.3 mD (R4) a 170 mD (R1). Il minimo richiesto era 20 mD, quindi ci siamo alla grande, specialmente per le arenarie pulite. È interessante notare che R3, pur avendo la porosità media più bassa, ha la permeabilità media più alta per le arenarie.

In sintesi, dal punto di vista delle proprietà fisiche delle rocce serbatoio, il potenziale per lo stoccaggio di CO2 nel Bacino di Taihsi sembra davvero ottimo.

Focus sui Siti Industriali: TPP, CCIP, MTIP

Ora torniamo ai nostri tre siti “caldi”. Come se la cavano i sistemi R1-R4 in queste zone specifiche?

Taichung Power Plant (TPP) – Nord:
* R1: Buono! Profondità giusta (1450-2600 m), buona alternanza serbatoio/copertura.
* R2: Ottimo! Profondità (1900-3200 m), copertura spessa (70-160 m), serbatoi spessi (300-900 m), e anche sigilli interni. Forse il migliore qui.
* R3: Buono nella maggior parte dell’area (profondità 2750-3700 m), con coperture e serbatoi molto spessi. Diventa un po’ troppo profondo (>3500 m) solo nell’angolo NE.
* R4: Troppo profondo (>3700 m). Non adatto.

Changhua Coastal Industrial Park (CCIP) – Centro:
* R1: Buono! Profondità (1385-2400 m), buona alternanza serbatoio/copertura.
* R2: Molto buono! Profondità (1655-2850 m), serbatoi spessi (280-505 m). La copertura principale (Chinshui Sh) si assottiglia (35-115 m) e scompare verso ovest, ma ci sono i sigilli interni. Probabilmente il migliore anche qui.
* R3: Buono! Profondità (2085-3320 m), coperture (150-240 m) e serbatoi (240-400 m) spessi.
* R4: Adatto solo nella parte sud del sito (profondità <3500 m). Nella parte nord è troppo profondo (>3500 m).

Mailiao Taisu Industrial Park (MTIP) – Sud:
* R1: Condizioni discrete. Profondità ok (650-1300 m) tranne a SW dove è troppo basso. Serbatoi e coperture più sottili rispetto al centro del bacino.
* R2: Non adatto. La copertura regionale (Chinshui Sh) è praticamente assente qui. Inoltre, la Formazione Nanchuang a volte manca o è sostituita da rocce vulcaniche.
* R3: Il migliore qui! Profondità ideale (825-1735 m), buona copertura (90-170 m) e serbatoi decenti (210-370 m).
* R4: Potenzialmente buono (profondità 1160-2180 m), ma i serbatoi si assottigliano molto e in parte scompaiono verso sud/sud-est.

Conclusioni (Provvisorie!)

Allora, tirando le somme, cosa abbiamo scoperto? Beh, direi che la zona centrale di Taiwan e le sue acque costiere sono davvero promettenti per lo stoccaggio geologico della CO2. Abbiamo identificato quattro sistemi principali (R1-R4) con caratteristiche variabili.

Nel cuore del bacino (zone TPP e CCIP), i sistemi sono spessi e robusti, ma quelli più profondi (R4 e parte di R3) potrebbero essere troppo “sotto” per essere efficienti. Verso il margine meridionale (zona MTIP), le profondità sono più adatte, ma i serbatoi tendono ad essere più sottili e alcuni sistemi (come R2) perdono la loro copertura.

Le proprietà delle rocce serbatoio (porosità e permeabilità) sono generalmente da molto buone a eccellenti.

Questo studio mette delle basi solide. Ci dice dove guardare e quali sistemi sono più interessanti per ogni area. Ovviamente, il prossimo passo sarà stimare quanta CO2 si può effettivamente immagazzinare (la capacità di stoccaggio) e simulare cosa succederebbe una volta iniziata l’iniezione. Ma la caccia ai depositi segreti di CO2 a Taiwan ha decisamente dato i suoi primi, ottimi frutti!

Fonte: Springer