Un pozzo di iniezione di acque reflue a Coyle, Oklahoma. L'aumento dell'immissione di acque reflue nel sottosuolo può destabilizzare le faglie preesistenti, scatenando terremoti. Credito:J. Berry Harrison III / Notizie 9 Oklahoma, Autore fornito
Il 3 settembre, 2016, un terremoto di magnitudo 5.8 ha colpito appena a nord-ovest di Pawnee, Oklahoma, provocando danni da moderati a gravi negli edifici vicini all'epicentro. È stato il più grande mai registrato nello stato.
Il terremoto di Pawnee ha seguito il drammatico aumento degli eventi sismici negli Stati Uniti centrali a partire dal 2009, associato all'aumento dello smaltimento delle acque reflue sotterranee da parte degli operatori petroliferi. Questo e altri eventi nell'area hanno sollevato preoccupazioni nell'opinione pubblica e hanno portato le agenzie governative a chiudere i pozzi di iniezione ea stabilire nuove normative relative alle iniezioni di acque reflue.
Mentre i terremoti causati dall'uomo sono stati documentati per più di un secolo, il loro numero crescente riportato in tutto il mondo ha attirato molti risultati scientifici, attenzione sociale e politica. Tali terremoti sono legati ad attività industriali come l'estrazione mineraria, costruzione di dighe d'acqua, iniezione di liquidi come acque reflue e anidride carbonica, ed estrazioni associate allo sfruttamento di petrolio e gas.
Con la domanda sempre crescente di forniture energetiche e minerarie in tutto il mondo, il numero di terremoti causati dall'uomo dovrebbe aumentare nei prossimi anni. Alcuni dei terremoti più grandi e distruttivi degli ultimi anni sono stati collegati ad attività provocate dall'uomo, come il terremoto di Wenchuan (Cina) di magnitudo 7,9 del 2008 e il terremoto in Nepal di magnitudo 7,8 del 2015.
Nella maggior parte dei casi le attività industriali non inducono terremoti. Ma questo diventa problematico quando tali attività sono vicine a guasti attivi. In questo caso, anche piccole sollecitazioni nel sottosuolo causate da attività antropiche possono destabilizzare le faglie, indurre terremoti.
Sito di perforazione nella città di Basilea, Svizzera. Credito:Keystone/Georgios Kefalas/Giorgos Michas, Autore fornito
Iniezioni di fluido difettose
Tali sollecitazioni, come iniezioni di liquidi, sono anche in grado di migrare per lunghe distanze nella crosta planetaria, può indurre giorni di terremoti, mesi o addirittura anni dopo l'iniezione.
La figura sopra mostra che poiché la pressione del fluido nella parte superiore del pozzo Basilea 1 (linea viola) aumentava durante l'iniezione, è aumentato anche il tasso di sismicità indotta (barre bluastre). Nella figura in basso, viene mostrata la distanza quadratica media dei terremoti indotti dal pozzo, che indica la complessa propagazione della sismicità lontano dal pozzo nel tempo. I più grandi terremoti (magnitudo maggiore di 3, mostrato con stelle) si è verificato dopo la fine dell'iniezione.
Tali problemi, insieme alla generale mancanza di conoscenza delle esatte condizioni di sollecitazione e faglia sotto terra, rendere tali terremoti difficili da prevedere o gestire.
In Europa, dove la densità di popolazione è superiore a quella degli Stati Uniti, la preoccupazione dell'opinione pubblica per i terremoti provocati dall'uomo è maggiore. Nel noto caso di Basilea, Svizzera, avvenuta nel 2006, circa 11, 500 metri cubi di acqua sono stati iniettati ad alta pressione in un pozzo profondo 5 km per rendere possibile l'estrazione di energia geotermica. Durante la fase di iniezione, più di 10, 000 terremoti sono stati indotti, compresi alcuni eventi forti che si sono fatti sentire nella stessa Basilea. Questi hanno suscitato preoccupazione e rabbia nell'opinione pubblica, portando alla conclusione del progetto e a oltre $ 9 milioni di richieste di risarcimento danni.
Mappa europea del rischio sismico. Credito:Giorgios Michas, Autore fornito
Il lavoro della natura
Nell'Europa meridionale, che ha un rischio maggiore di terremoti naturali, la tolleranza del pubblico ai terremoti indotti da attività industriali è ancora più limitata. La micidiale sequenza del terremoto dell'Emilia (Italia) del 2012 è diventata un argomento di intenso dibattito pubblico e discussione politica, in base alla vicinanza degli epicentri del terremoto a un giacimento petrolifero.
Il governo italiano ha istituito un comitato internazionale per indagare, e mentre non è stato trovato alcun legame chiaro tra la sismicità regionale e l'estrazione di petrolio, neanche uno era escluso. Altri studi hanno concluso che i terremoti erano un evento naturale.
Un altro caso recente è quello del progetto Castor, un impianto sotterraneo di stoccaggio del gas offshore nel Golfo di Valencia, Spagna. Il progetto da 2 miliardi di dollari è stato terminato dal governo spagnolo nel 2014 a seguito di un'esplosione di sismicità regionale subito dopo l'inizio delle operazioni di iniezione del gas, e la preoccupazione pubblica che ne seguì.
La mappa europea del rischio sismico sopra mostra le aree più sismicamente pericolose in Europa misurate dall'accelerazione di picco del suolo (PGA) che può essere prevista durante un terremoto, con una probabilità del 10% di essere raggiunto o superato in 50 anni. Il verde indica valori di rischio relativamente bassi di PGA inferiori a 0,1 g; dal giallo all'arancione mostrano un pericolo moderato, tra 0,1 e 0,25 g; e il rosso identificano le aree ad alto rischio con PGA superiore a 0,25.
Mappa che mostra la sismicità di 50 anni in Grecia per terremoti di moderata e grande magnitudo e i blocchi regionali che sono già stati o saranno autorizzati per l'esplorazione e lo sfruttamento di gas e petrolio. Credito:Giorgios Michas, Autore fornito
Le sfide future
I casi precedenti illustrano alcune delle prossime sfide da affrontare con i terremoti provocati dall'uomo. La capacità di distinguere tra terremoti naturali e indotti dall'uomo può essere difficile o addirittura impossibile, soprattutto nelle regioni sismicamente attive, mentre in altri casi il rischio connesso alle attività industriali è significativamente sottostimato. Tali problemi pongono nuove sfide per la mitigazione del rischio e la crescita economica, soprattutto nelle regioni sismicamente attive come l'Europa meridionale.
L'immagine sopra illustra le operazioni di perforazione ed estrazione che possono avvenire vicino o all'interno di regioni sismicamente attive, aumentare il rischio di attivare faglie e/o accelerare il verificarsi di terremoti che altrimenti si verificherebbero naturalmente in futuro.
Per ridurre significativamente tali rischi, sono necessarie normative che includano la modellazione dei pericoli e la valutazione prima e durante l'attività industriale che potrebbe perturbare i campi di stress regionali. Tali regolamenti sono stati recentemente emanati in Nord America, compresa la California, Oklahoma, Ohio e Texas, così come in e Canada. In Europa, l'UE non ha ancora emanato tali regolamenti, ma le linee guida sono state avanzate in alcuni paesi che hanno subito terremoti indotti, compresi i Paesi Bassi, Svizzera, il Regno Unito, Germania, Francia e Italia.
Inoltre, campagne di comunicazione che informino il pubblico sui benefici economici e sui rischi che tali operazioni industriali possono avere, dovrebbe anche proporre. Tali misure assicureranno l'effettiva mitigazione del rischio associato e la sostenibilità del progetto industriale.
Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation. Leggi l'articolo originale. 
