In un pomeriggio di novembre del 2017, un terremoto di magnitudo 5.5 ha scosso Pohang, Corea del Sud, ferendone dozzine e costringendone più di 1, 700 dei residenti della città in alloggi di emergenza. La ricerca ora mostra che la colpa è dello sviluppo di un progetto di energia geotermica.

"Non c'è dubbio, ", ha detto il geofisico di Stanford William Ellsworth. "Di solito non diciamo che nella scienza, ma in questo caso, le prove sono schiaccianti." Ellsworth fa parte di un gruppo di scienziati, tra cui Kang-Kun Lee della Seoul National University, che ha pubblicato un pezzo in prospettiva il 24 maggio in Scienza delineando lezioni dal fallimento di Pohang.

Il terremoto di Pohang è di gran lunga il più grande mai collegato direttamente allo sviluppo di quello che è noto come un sistema geotermico potenziato, che in genere comporta l'apertura di nuovi percorsi sotterranei affinché il calore terrestre raggiunga la superficie e generi energia. E arriva in un momento in cui la tecnologia potrebbe fornire una stabile, complemento sempre presente all'energia eolica e solare più schizzinosa mentre un numero crescente di nazioni e stati degli Stati Uniti spinge per sviluppare fonti di energia a basse emissioni di carbonio. Secondo alcune stime, potrebbe ammontare fino al 10% dell'attuale capacità elettrica degli Stati Uniti. Comprendere cosa è andato storto a Pohang potrebbe consentire ad altre regioni di sviluppare in modo più sicuro questa promettente fonte di energia.

Le risorse geotermiche convenzionali generano energia da decenni in luoghi in cui il calore e l'acqua provenienti dal sottosuolo possono gorgogliare attraverso rocce naturalmente permeabili. A Pohang, come in altri progetti geotermici potenziati, le iniezioni hanno spaccato rocce impermeabili per creare condotti per il calore dalla Terra che altrimenti rimarrebbero inaccessibili per produrre elettricità.

"Abbiamo capito da mezzo secolo che questo processo di pompaggio della Terra ad alta pressione può causare terremoti, " ha detto Ellsworth, che co-dirige lo Stanford Center for Induced and Triggered Sismicity ed è professore alla School of Earth, Scienze energetiche e ambientali (Stanford Earth).

Qui, Ellsworth spiega cosa è fallito a Pohang e come la loro analisi potrebbe aiutare a ridurre i rischi non solo per la prossima generazione di impianti geotermici, ma anche progetti di fracking che si basano su tecnologie simili. Discute anche perché, nonostante questi rischi, crede ancora che la geotermia potenziata possa svolgere un ruolo nella fornitura di energia rinnovabile.

Come funziona la tecnologia geotermica avanzata?

L'obiettivo di un sistema geotermico potenziato è creare una rete di fratture nella roccia calda altrimenti troppo impermeabile per il passaggio dell'acqua. Se riesci a creare quella rete di fratture, quindi puoi usare due pozzi per creare uno scambiatore di calore. Pompi acqua fredda giù per uno, la Terra lo riscalda, e estrai acqua calda dall'altra parte.

Gli operatori che perforano un pozzo geotermico lo ricoprono con un tubo di acciaio utilizzando lo stesso processo e la stessa tecnologia utilizzati per costruire un pozzo petrolifero. In fondo al pozzo è lasciato aperto un tratto di roccia nuda. Pompano acqua nel pozzo ad alta pressione, forzare fratture esistenti o crearne di nuove.

A volte queste minuscole fratture producono piccolissimi terremoti. Il problema è quando i terremoti diventano troppo grandi.

Cosa ha portato al grande terremoto a Pohang, Corea del Sud?

Quando hanno iniziato a iniettare fluidi ad alta pressione, un pozzo ha prodotto una rete di fratture come previsto. Ma l'acqua iniettata nell'altro pozzo iniziò ad attivare una faglia precedentemente sconosciuta che attraversava proprio il pozzo.

La migrazione della pressione nella zona della faglia ha ridotto le forze che normalmente renderebbero difficile il movimento della faglia. Piccoli terremoti si sono protratti per settimane dopo che gli operatori hanno spento le pompe o abbassato la pressione. E i terremoti continuavano a crescere con il passare del tempo.

Questo avrebbe dovuto essere riconosciuto come un segno che non ci sarebbe voluto un grande calcio per innescare un forte terremoto. Questo era un posto particolarmente pericoloso. La pressione delle iniezioni di fluido ha finito per fornire il calcio.

Quali sono gli attuali metodi per monitorare e ridurre al minimo la minaccia di terremoti legati all'iniezione di fluidi per progetti geotermici o di altro tipo?

Le autorità civili di tutto il mondo generalmente non vogliono che la perforazione e l'iniezione causi terremoti abbastanza grandi da disturbare le persone. In pratica, le autorità e gli operatori tendono a concentrarsi maggiormente sulla prevenzione di piccoli terremoti che possono essere avvertiti piuttosto che sull'evitare l'evento molto meno probabile di un terremoto abbastanza forte da causare gravi danni.

Con questo in testa, molti progetti sono gestiti utilizzando un cosiddetto sistema a semaforo. Finché i terremoti sono piccoli, allora hai il semaforo verde e vai avanti. Se i terremoti iniziano a diventare più grandi, poi si regolano le operazioni. E se diventano troppo grandi allora ti fermi, almeno temporaneamente. Questa è la luce rossa.

Molti geotermici, i progetti di petrolio e gas sono stati guidati anche da un'ipotesi che finché non si mette più di un certo volume di fluido in un pozzo, non avrai terremoti oltre una certa dimensione. Potrebbe esserci del vero in questo in alcuni punti, ma l'esperienza a Pohang ci dice che non è tutta la storia.

Come sarebbe un approccio migliore?

Il potenziale per un terremoto incontrollato o innescato deve sempre essere considerato. Ed è importante considerarlo attraverso la lente dell'evoluzione del rischio piuttosto che del rischio. Il pericolo è una potenziale fonte di danno o pericolo. Il rischio è la possibilità di una perdita causata da un danno o da un pericolo. Pensala in questo modo:un terremoto grande come Pohang pone lo stesso rischio sia che colpisca una città densamente popolata che un deserto disabitato. Ma il rischio è molto più alto in città.

La probabilità di un evento grave può essere piccola, ma deve essere riconosciuto e preso in considerazione nelle decisioni. Forse decideresti che questa non è affatto una buona idea.

Per esempio, se c'è la possibilità di un terremoto di magnitudo 5.0 prima dell'inizio del progetto, quindi puoi stimare i danni e le lesioni che potrebbero essere previsti. Se possiamo assegnare una probabilità a terremoti di diversa magnitudo, poi le autorità civili possono decidere se accettare o meno il rischio ea quali condizioni.

Man mano che il progetto procede, quelle conversazioni devono continuare. Se una faglia finisce per attivarsi e aumenta la possibilità di un terremoto dannoso, le autorità civili e i project manager potrebbero dire, "sono state fatte."

Da tutto quello che hai imparato su quello che è successo a Pohang, pensi che lo sviluppo geotermico potenziato dovrebbe rallentare?

I sistemi geotermici naturali sono un'importante fonte di energia pulita. Ma sono rari e praticamente esauriti. Se riusciamo a capire come sviluppare in sicurezza centrali elettriche basate sulla tecnologia avanzata dei sistemi geotermici, avrà enormi vantaggi per tutti noi come opzione a basse emissioni di carbonio per l'elettricità e il riscaldamento degli ambienti.