Progetto Vulcano Krafla Magma Testbed: verso una nuova fonte di energia geotermica

Il progetto Krafla Magma Testbed sta cercando di sfruttare il magma vulcanico per creare una nuova fonte di energia geotermica. Scopriamo come funziona e quali potrebbero essere i benefici per l'ambiente e l'economia globale...

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Il progetto Krafla Magma Testbed (KMT) ha lavorato per 10 anni per poter utilizzare le altissime temperature della camera di magma del vulcano Krafla, in Islanda, per produrre energia. Gli scienziati responsabili del progetto hanno annunciato di essere pronti per effettuare le prime perforazioni. Se tutto va come sperato, sarà la prima volta che il magma vulcanico verrà studiato in profondità e il primo passo verso la creazione di un nuovo tipo di centrale geotermica che potrebbe fornire al mondo grandi quantità di elettricità pulita a costo quasi zero.

L’Islanda è, insieme agli Stati Uniti e al Kenya, uno dei paesi leader nell’energia geotermica. Questa fonte di energia sostenibile e illimitata sfrutta le alte temperature dei fluidi geotermici per far girare delle turbine e generare elettricità. Tuttavia, l’energia geotermica non si è diffusa in altri paesi a causa della difficoltà nel trovare luoghi adatti per effettuare perforazioni a grandi profondità. Inoltre, l’efficienza di questa fonte di energia è limitata dal livello di temperatura che i pozzi riescono a raggiungere. Mentre le centrali che utilizzano combustibili fossili generano vapore a circa 450 °C, la temperatura dei fluidi geotermici standard raggiunge solo circa 250 °C. Tuttavia, questo potrebbe essere sul punto di cambiare.

La nuova energia geotermica

I ricercatori del KMT stanno lavorando per trovare un metodo per individuare queste camere di magma ed estrarre la loro energia, qualcosa che fino a poco tempo fa si credeva impossibile. Alcuni di questi depositi di roccia fusa raggiungono i 900 °C e si trovano a pochi chilometri dalla superficie terrestre, rendendoli molto accessibili con le attuali tecnologie di perforazione.

Ma il KTM non è l’unico progetto che sta cercando di ottenere energia dal magma. Come abbiamo già raccontato su Novaceno, il sistema di Quasie, un’azienda fondata da ex ingegneri del MIT, utilizza un innovativo trapano a onde millimetriche che consente di raggiungere i 20 chilometri di profondità in qualsiasi parte del mondo. Raggiungere quella profondità, dice Quasie, garantisce di ottenere la temperatura sufficiente per la generazione efficiente di grandi quantità di energia.

Quasi promette risultati l’anno prossimo, mentre il KTM partirà nel 2026. Se avranno successo, otterremo una fonte energetica illimitata per 24 ore al giorno a un costo molto ridotto che eliminerebbe la necessità di combustibili fossili in un colpo solo.

Una scoperta accidentale

Per molto tempo si è pensato che fosse impossibile perforare il magma. Da un lato non esiste una tecnologia che consenta di rilevare la presenza di camere di magma nel sottosuolo terrestre e, d’altra parte, si è sempre pensato che la perforazione potesse provocare un’eruzione. Tuttavia, una scoperta accidentale ha dimostrato che questo non deve essere necessariamente così.

Come sottolinea New Scientist, nel 2000, l’Icelandic Deep Drilling Project (IDDP), un consorzio industriale e statale islandese, ha deciso di perforare un pozzo in un luogo in cui uno studio geofisico recente aveva suggerito la presenza di una camera di magma a circa 4,5 chilometri di profondità. L’obiettivo era avvicinarsi il più possibile al magma senza raggiungere la camera e utilizzare il calore in quel punto per produrre energia geotermica.

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A circa 2000 metri di profondità, il trapano ha trovato una zona molto meno densa che poteva essere facilmente penetrata e poi si è fermato bruscamente. Dopo aver analizzato i campioni estratti, i ricercatori hanno concluso che lo strato duro che ha fermato la perforazione era formato da un vetro vulcanico ultraduro chiamato ossidiana. L’unica spiegazione era che il trapano si fosse infiltrato in una camera di magma e la roccia fusa avesse inondato l’interno quando si era ritirato, ostruendo l’apertura.

Questo incidente, così come è successo con altre scoperte fortuite nella camera di Menengai in Kenya e nel vulcano Kīlauea delle Hawaii, ha dimostrato che è possibile perforare il magma in modo sicuro senza provocare un’eruzione. Inoltre, i fluidi geotermici di Krafla raggiungevano circa 900°C, qualcosa mai visto prima, secondo i ricercatori, e una pressione circa 500 volte superiore a quella atmosferica, generando 10 volte più

energia di una perforazione geotermica normale.

Alla ricerca delle camere di magma

Il primo passo per il team del KMT sarà analizzare le caratteristiche della camera di magma di Krafla. Per fare ciò, perforeranno un pozzo in un luogo vicino a quello in cui l’IDDP ha fatto la sua scoperta accidentale e introdurranno strumenti come termometri e misuratori di pressione. Secondo Hjalti Páll Ingólfsson, scienziato del Gruppo di Ricerca Geotermica (GEORG) di Reykjavik e membro del KMT, gli strumenti li aiuteranno a comprendere le proprietà del magma e delle camere che lo contengono, qualcosa che finora rimane un mistero.

I ricercatori si concentreranno anche sulle differenze di temperatura mentre la roccia solida si trasforma in magma, un cambiamento che, dal fortuito incontro dell’IDDP, sappiamo avviene molto rapidamente e a una profondità inferiore rispetto a quanto si pensava. “La teoria era che si attraversasse la roccia solida e si raggiungesse ciò che viene chiamato il limite fragile-ductile, dove la roccia inizierebbe a diventare leggermente più morbida ed elastica a causa del calore”, spiega Ingólfsson. “Si pensava che ciò accadesse per centinaia di metri, ma nel caso di Krafla sono stati solo pochi metri”.

Queste ricerche non solo serviranno per localizzare altre camere di magma superficiali in tutto il mondo, ma anche per migliorare la previsione delle eruzioni vulcaniche. “Quando succede qualcosa in un vulcano, quando il terreno inizia a muoversi, lo chiamiamo agitazione vulcanica”, spiega Paolo Papale, ricercatore dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia di Pisa, in Italia, e membro del KTM. “Significa che qualcosa sta accadendo, ma non abbiamo informazioni dirette su cosa. Abbiamo bisogno di collegare le nostre misurazioni di superficie con la dinamica che avviene laggiù”.

Una nuova fonte di energia

Mentre si chiarisce il tema scientifico, il KTM perforerà un secondo pozzo per utilizzarlo come banco di prova di questa nuova fonte di energia geotermica. Le conoscenze sviluppate finora dal KMT e le nuove tecniche per scoprire le camere di magma potrebbero portare a una nuova tecnologia energetica che il team chiama geotermia vicino al magma. L’idea è perforare pozzi nella zona più morbida e fragile ed estrarre acqua estremamente calda ad alta pressione per far funzionare le turbine.

I ricercatori credono che molti luoghi sulla Terra abbiano il potenziale per sfruttare questa nuova fonte energetica. Un esempio sarebbe la dorsale atlantica centrale, un luogo dove il fondale marino si apre naturalmente e si può accedere facilmente al magma. Ingólfsson suggerisce che si possano installare grandi piattaforme in tutto l’oceano, che raccolgano l’energia dai pozzi di magma e la utilizzino per produrre carburanti sintetici a basso contenuto di carbonio che potrebbero essere inviati sulla costa.

“Pensa a tutte le zone di fessura negli oceani”, dice Ingólfsson. “Potremmo utilizzare l’esperienza e le conoscenze delle piattaforme avanzate di perforazione offshore per petrolio e gas e unirle alle conoscenze dell’ottenimento di energia direttamente dal magma”.