La fratturazione idraulica per la produzione di petrolio e gas può innescare terremoti, grandi e piccoli. Un nuovo approccio alla gestione del rischio di questi terremoti potrebbe aiutare gli operatori e le autorità di regolamentazione a frenare abbastanza presto da prevenire fastidi e ridurre la possibilità di danni alla proprietà e lesioni.

L'approccio, sviluppato da quattro ricercatori della Stanford University e pubblicato il 28 aprile su Bollettino della Società Sismologica d'America , è incentrato sul calcolo del rischio che le scosse innescate da un determinato progetto si sentano nelle comunità circostanti, molto prima che i terremoti diventino abbastanza grandi da causare danni.

Frattura idraulica, o fracking, comporta il pompaggio di fluidi ad alta pressione in pozzi perforati all'interno e attraverso formazioni rocciose a migliaia di piedi sottoterra. La pressione crea piccoli terremoti che rompono la roccia, forzare fratture esistenti o crearne di nuove. Il petrolio scorre quindi più facilmente dalle rocce incrinate e nel pozzo. "L'obiettivo è fare tanti piccoli terremoti, ma a volte sono più grandi del previsto, ", ha affermato il coautore dello studio William Ellsworth, un professore di geofisica alla School of Earth di Stanford, Scienze energetiche e ambientali (Stanford Earth).

Prendendo come punto di partenza il rischio locale di scuotimenti a livello di disturbo, la nuova strategia contrasta con l'attuale pratica comune per la gestione dei terremoti legati al fracking in base alle dimensioni. In un sistema noto come protocollo semaforico, gli operatori hanno il via libera per procedere finché i terremoti rimangono relativamente piccoli. Terremoti più grandi possono richiedere che un operatore regoli o interrompa il lavoro. Il sistema è ampiamente utilizzato per gestire i rischi di fracking per petrolio e gas negli Stati Uniti, Canada, Cina ed Europa, e anche per lo sviluppo dell'energia geotermica in Corea del Sud, Europa e Stati Uniti.

"Implicitamente, Penso che i regolatori abbiano avuto il rischio in fondo alla loro mente, ", ha affermato il coautore dello studio Greg Beroza, un professore di geofisica a Stanford. "Ma i framework basati sul rischio non sono stati utilizzati in precedenza, forse perché richiede un po' di analisi extra".

Le dimensioni del terremoto offrono una stima approssimativa di quanti danni ci si può aspettare, ed è una misura che regolatori e operatori possono monitorare in tempo reale. Il problema è che terremoti della stessa entità possono presentare rischi molto diversi da un luogo all'altro a causa delle differenze nella densità della popolazione. "Un progetto situato in un'area praticamente disabitata del Texas occidentale rappresenterebbe un rischio molto inferiore rispetto a un progetto simile situato vicino a una città, "Ha spiegato Ellsworth.

Inoltre, fattori geologici inclusa la profondità del terremoto, la geometria della faglia e le condizioni locali del suolo possono influenzare il modo in cui l'energia di un terremoto, e il potenziale di causare danni, viene amplificata o si esaurisce mentre viaggia sottoterra. Tutto questo contesto è la chiave per affinare una quantità tollerabile di scuotimento e stabilire di conseguenza le soglie semaforiche.

"Aree come l'Oklahoma, con edifici che non sono stati progettati per resistere a forti scuotimenti, o aree che prevedono scuotimenti amplificati a causa di terreni soffici, possono rispondere ai bisogni della loro comunità con questo approccio, ", ha affermato il coautore dello studio Jack Baker, un professore di ingegneria civile e ambientale che guida lo Stanford Center for Induced and Triggered Sismicity con Beroza, Ellsworth e il geofisico di Stanford Mark Zoback.

I ricercatori di Stanford hanno sviluppato tecniche matematiche per spiegare la rete di fattori di rischio che modellano la probabilità che un terremoto generi scosse evidenti o dannose in un luogo specifico. Hanno costruito su queste tecniche per fare una traduzione alla magnitudo del terremoto. Ciò ha permesso loro di creare linee guida per l'elaborazione di nuovi protocolli semaforici che utilizzano ancora le dimensioni del terremoto per delineare chiaramente tra il verde, zone gialle e rosse, ma con molto più adattamento alle preoccupazioni locali e alla geologia.

"Se mi dici che esposizione hai in una certa area, densità di popolazione, amplificazione del sito, distanza da città o infrastrutture critiche:la nostra analisi può sputare numeri per il verde, soglie di luci gialle e rosse che sono abbastanza ben informate dai rischi del mondo reale, ", ha affermato l'autore principale dello studio Ryan Schultz, un dottorato di ricerca studente di geofisica.

L'analisi consente inoltre di Ha aggiunto, iniziare con un certo livello di rischio ritenuto tollerabile, ad esempio una probabilità del 50 percento di scuotimento a livello di fastidio nella famiglia più vicina e calcolare la magnitudo massima del terremoto che manterrebbe il rischio a o al di sotto di quel livello. "Si tratta di rendere più chiare le scelte che vengono fatte, "Schultz ha detto, "e facilitando una conversazione tra operatori, regolatori e pubblico”.

Generalmente, gli autori raccomandano di impostare le soglie della luce gialla a circa due unità di magnitudine al di sotto della luce rossa. Secondo la loro analisi, ciò comporterebbe l'1 percento dei casi che passa direttamente dalla zona verde a quella rossa. "Se interrompi l'operazione appena prima o alla soglia del danno, stai assumendo di avere il controllo perfetto, e spesso questa non è la realtà, " Schultz ha detto. "Spesso, i più grandi terremoti si verificano dopo aver spento le pompe".