Il metano
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di Francesca Balestri

 

Il metano, scoperto nel 1778 da Volta, che lo chiamò gas di palude, è un gas che si forma per decomposizione delle sostanze organiche. È il più semplice degli idrocarburi saturi, di formula CH4, ha forma tetraedica. È un gas insapore, incolore e atossico, che liquefa a –161° C e solidifica a –184° C.

 

GLI USI

È utilizzato principalmente come combustibile, sia a livello industriale sia a livello domestico, per il suo alto potere calorifico (fino a 12.000 Kcal/m3) e la possibilità di trasporto abbastanza economica dai pozzi di raccolta ai centri di consumo, attraverso una fitta rete di metanodotti (nella foto accanto la posa di un condotto per il trasporto del metano). 

È un ottimo conduttore che non inquina e che offre grandi prospettive per un futuro incremento della produzione di calore ed elettricità. 

Oltre ad essere utilizzato come combustibile, è utilizzato come carburante per autotrazione, compresso in bombole a circa 200 atm. 

Altri suoi impieghi riguardano l’industria chimica per la produzione di acido cianidrico, mentre per ossidazione, fornisce metanolo, aldeide formica, acetilene, etilene.

In seguito all’aumento della produzione zootecnica e al conseguente aumento di scarti, unitamente ad una maggiore sensibilità nei confronti della produzione di energia da fonti diversificate, sono stati messi a punto digestori anaerobi che permettono di produrre effluenti gassosi (principalmente metano) da liquami, utilizzando alcuni microrganismi in grado di metabolizzare i composti organici.

Per questo, visti gli alti interessi in gioco, il metano può rappresentare una delle maggiori risorse di un paese. L’Italia ha tratto notevole beneficio dallo sfruttamento dei giacimenti metaniferi della Pianura Padana, che sono però in via d’esaurimento. Pertanto è aumentata l’utilizzazione dei giacimenti del Mezzogiorno (Sicilia, Basilicata, Puglia). 

Tuttavia l’Italia  continua ad importare gas naturale dall’Olanda, dalla Russia e dall’Algeria.  

Solo il metano estratto dal mare del Nord (Inghilterra, Siberia, Norvegia) può essere considerato  totalmente puro, ma anche quello estratto in Italia può essere considerato tale (98%) e non richiede trattamenti prima della distribuzione.

 

IL METANO MARINO E LE STRUTTURE DEL FONDALE CHE NE INDICANO LA PRESENZA

Il metano trovato in sedimenti marini poco profondi, include: CO2 (anidride carbonica), H2S (idrogeno solforato) e C2H2 (acetilene). La sua origine può essere sia biogenica, sia abiogenica. Biologi e geologi danno differenti definizioni dei due termini:

per i geologi è biogenico un gas derivante da materiale organico alterato da alta temperatura, abiogenico un gas derivato da sostanze inorganiche. Per i biologi, invece, un gas biogenico è quello prodotto dall’intervento di entità viventi (batteri), mentre abiogenico è quello che si origina da un processo in cui non sono coinvolti organismi viventi.

Sintetizzando potremmo dire che il gas biogenico deriva da attività batterica avvenuta in sedimenti poco profondi, mentre il gas termogenico si crea tra sedimenti rocciosi ad grande profondità ed ad alte temperature, da sostanze inorganiche, senza l’intervento di batteri.

Altre fonti di metano, oltre a quella marina, sono quella vulcanica e quella proveniente da sorgenti idrotermali.

Tra i batteri produttori di metano troviamo gli archibatteri (un gruppo molto antico da un punto di vista tassonomico) che sintetizzano idrocarburi partendo da substrati contenti carbonio (come acetato, metanolo, metilammine e anidride carbonica). I batteri metanogeni (appartenenti al gruppo degli archibatteri) vivono in ambienti ricchi di sostanze organiche. A temperatura maggiore di 100° C, attraverso una reazione di ossido riduzione, sintetizzano ATP, mediante il trasporto di elettroni.

Le reazioni di riduzione che svolgono, possono essere così schematizzate:

CO2 + H2O

HCO3- + H+  

HCO3- + H+  + 4H2

CH4 + 3H2O

 

 

 

 

Anche se l’energia che si libera dalla reazione è sette volte inferiore rispetto a quella prodotta da glicolisi, la produzione di metano può essere così elevata da sprigionare bolle di CO4 sulla superficie. Queste aree sono denominate seepages e sono classificate in macro- e micro-seepages. I macro-seepages sono quelle in cui la fuoriuscita di fluidi è tale da essere visibile ad occhio nudo, mentre dai micro-seepages si liberano emanazioni di gas disciolte in acqua, non chiaramente distinguibili. La più ovvia evidenza di seepages è data da nuvolette di gas che si espandono nella colonna d’acqua, visibili per il loro luccichio che è prodotto dalla differente densità dei due liquidi. 

Altre aree del fondale marino caratterizzate da inusuali attività biologiche, che indicano la presenza di metano nel sottosuolo sono: pockmarks, mud diapirs e seabed domes.

I pockmarks sono depressioni del fondale causate dalla rimozione di sedimenti ad opera di emissioni di metano.

Una teoria sulla formazione dei seabed domes è che si formino da gas ascendente che prendano il posto dell’acqua nella parte superiore dei sedimenti, causando un incremento locale di volume (inflazione).

Una teoria sulla formazione dei mud diapirs è che si originino quando il gas penetra all’interno di materiali con comportamento plastico (materiale che sottoposto a una forte pressione si deforma irreversibilmente sotto la sua azione) che inizia a crescere attorno ai materiali circostanti. Il gas, infine, si espande e perfora il fondale, liberandosi in acqua.

 

STRUMENTI PER LA LOCALIZZAZIONE DI ANOMALIE DEL FONDALE

Gli strumenti utilizzati per individuare queste anomalie del fondale marino sono l’echo-sounder, il side-scan-sonar, i pingers e i boomers e la risonanza sismica.

L’echo-sounder (risonanza magnetica, che sfrutta la riflessione delle onde magnetiche): dopo la correzione, tenendo presente gli effetti d’interferenza, è redatta una mappa del fondale marino. 

Il side-scan-sonar, attraverso l’emissione di onde a bassa frequenza, identifica e localizza le anomalie del terreno che possono essere significative per la localizzazione dell’impianto di trivellazione (dune di sabbia, tubature, relitti).

I pingers e i boomers analizzano la presenza di colonne di gas ascendenti presenti nel sottosuolo utilizzando alte frequenze (i pingers hanno una potenza di 7 KHz, i boomers sui 4000 Hz). Data l’alta frequenza utilizzata, i pingers possono penetrare solamente fondali soffici e fangosi, mentre i boomers sono in grado di penetrare anche le sabbie. Solitamente vengono utilizzati in acque non troppo profonde, e quando il fondale supera i 2000 m di profondità, sono spesso utilizzati come eco-sonar.

La mappatura del fondale marino è supportata anche da campionamenti, che completano i dati raccolti con gli altri sistemi.

 

PROCESSO DI STOCCAGGIO

Una volta effettuati gli studi e le analisi di laboratorio e verificata l’idoneità del fondale, viene installata una piattaforma di trivellazione, che estrae il gas presente nel sottosuolo. Il gas, attraverso una fitta rete di metanodotti viene poi inviato alle centrali di trattamento e di stoccaggio.

Per ottenere la liquefazione del metano, si ricorre a tre stadi successivi di raffreddamento, utilizzando come liquidi refrigeranti idrocarburi sempre più volatili. Nel primo stadio il raffreddamento è effettuato con propano (che bolle a –37° C) il quale poi è inviato a un tubo compressore che, dopo averlo liquefatto, lo rinvia in ciclo. In questo stadio, dal gas naturale si separa per prima l’acqua, a 0° C, e poi via via si separano come condensati gli idrocarburi più pesanti. Il secondo stadio utilizza come mezzo refrigerante a –100° C l’etilene. Infine nel terzo si raggiungono i –161° C (temperatura di liquefazione del metano) utilizzando il metano stesso come refrigerante. Il gas liquefatto viene poi inviato in serbatoi frigoriferi, per mezzo di navi metaniere, ai centri di rigassificazione, dai quali il metano viene inviato attraverso metanodotto fino agli utenti.

 

LA SITUAZIONE RAVENNATE

Alla fine degli anni ’50, l’AGIP iniziò la ricerca di idrocarburi nell’offshore. Nello stesso periodo furono avviate le perforazioni al largo di Ravenna: il primo pozzo entrò in produzione nel 1964. Da allora le ricerche si spinsero sempre più verso la linea mediana con la ex-Jugoslavia, realizzando impianti mobili idonei alle varie profondità:

Piattaforme self-elevating: costruite da uno scafo triangolare e dotate di tre gambe scorrevoli, terminanti con cassoni. Vengono rimorchiate nel luogo prescelto, vengono appoggiate le gambe sul fondale e la piattaforma si innalza fino a 10-15 m dalla superficie del mare, eliminando l’effetto ondoso. Queste piattaforme possono lavorare in fondali che vanno da 80 a 100 m.

Piattaforme semi-sommergibili: sono dotate nella parte inferiore di grossi cassoni che, una volta che la piattaforma si è posizionata ed installata, si riempiono d’acqua aumentando la stabilità e riducendo il moto ondoso. Questo tipo di piattaforma può lavorare su fondali fino a 800 m di profondità.

Navi di posizionamento dinamico: dotate di eliche rotanti e di motori propulsori, che ricevono comandi da un computer collegato a strumenti di riferimento posti sul fondo, in modo da tenere la posizione con una tolleranza di pochi metri. Sono utilizzate fino ad una profondità di 1000 m.

 

Ora davanti a Ravenna si trovano una cinquantina di strutture. Dai giacimenti di gas individuati (ad una profondità che varia da 1500 a 4000 m), l’ENI estrae 10 miliardi di m3 di metano, circa il 30% del consumo nazionale. 

Il gas estratto è convogliato in centrali di raccolta lungo la costa mediante una fitta rete di tubature sottomarine. 

Nel mare interessato dalla presenza di piattaforme è vietata ogni forma di pesca, per cui sono diventate habitat per organismi marini da tempo localmente scomparsi e di specie caratteristiche di fondali non sabbiosi. 

Nella zona in prossimità della superficie si formano colonie di mitili che, se lasciate crescere, ostacolerebbero il flusso delle acque, arrecando maggiore instabilità alle strutture. Per questo si procede ad annuali operazioni di pulizia che determinano il recupero di oltre 20.000 q annui di mitili che vengono immessi sul mercato ittico.

 

IL PAGURO

Il “Paguro” fu realizzato nel 1962 a 14 miglia al largo di Ravenna, e il suo gemello il “Perro negro” nel 1964. All’interno dello scafo erano poste le attrezzature di perforazione, sulla coperta la torre di perforazione, alta circa 40 m, che poteva arrivare fino a 4000 m di profondità, gli alloggi e i servizi per il personale, sulla sommità di una gamba l’eliporto. Questo tipo d’impianto poteva lavorare su di un fondale a 60 m di profondità.

Il 28 settembre 1965, mentre il Paguro stava perforando a 2900 m, ci fu un improvviso getto di fluido che proveniva da un secondo giacimento contenente gas alla pressione di 630 atm.

Dopo poche ore le strutture furono avvolte dalle fiamme, il gas scavò un cratere nel fondale e il Paguro, privo d’appoggio, si piegò su di un fianco e si adagiò sul fondo. 

Nell’incidente, 3 persone persero la vita, per annegamento, poiché l’intero equipaggio nel frattempo si era gettato in mare.

copy Agip Spa

Il Paguro mentre si sa inabissando. 

Dal sito www.racine.ra.it/paguro.htm

Sul relitto si è formata un’oasi con caratteristiche completamente diverse da quelle dell’ambiente preesistente, caratterizzato da fondali piatti e fangosi. Un fatto accidentale ha portato alla formazione di una barriera artificiale di circa 200 m di diametro. Lo sviluppo di substrati duri rende possibile la fissazione di organismi sessili e la presenza di cavità e anfratti offre rifugio e protezione, nutrimento e luoghi adatti alla riproduzione a numerosissime specie. Nella zona più alta del relitto le strutture metalliche sono interamente ricoperte di organismi sessili, tra cui dominano i mitili e le ostriche. Sono, inoltre, presenti crostacei, echinodermi, asteroidi e pesci tipici di fondali rocciosi, difficilmente riscontrabili nell’Adriatico nord occidentale. 

Il Paguro è stato dichiarato “zona di tutela biologica” e si è trasformato in una meta per subacquei sportivi, per la ricchezza eccezionale di vita che ha trovato in quel reef artificiale il modo di svilupparsi. Per regolare le immersioni sul relitto e salvaguardare la zona è nata a Ravenna nel 1995 l’Associazione Paguro.

 

 

 

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