Lo studio di modellazione pubblicato nel Bulletin of the Seismological Society of America indica che la diffusione della pressione lungo le faglie esistenti nella roccia del seminterrato potrebbe aver destabilizzato le faglie in cui si è verificata la microsismicità, compresa tra Mw -2 e 1, hanno affermato Ruben Juanes del MIT e colleghi.

Ci sono alcune somiglianze tra CO₂ e iniezione di acque reflue provenienti da operazioni nel settore petrolifero e del gas, sebbene a livello globale i volumi di acque reflue iniettate superino finora quello della CO₂ iniettata . Tuttavia, l'iniezione di acque reflue ha provocato terremoti di dimensioni da piccole a moderate in tutto il mondo, rendendo importante studiare come la CO₂ l'iniezione produce sismicità e se potrebbe anche indurre terremoti più grandi.

I nuovi risultati confermano l’importanza di caratterizzare le faglie del sottosuolo nei luoghi selezionati per la CO₂ sequestro, notano i ricercatori.

Il primo periodo di iniezione presso l'Illinois Basin-Decatur Project (IBDP) è durato da novembre 2011 a novembre 2014, periodo durante il quale sono state prodotte un milione di tonnellate di CO₂ sono stati iniettati a una profondità di 2 chilometri sottoterra. I ricercatori si sono concentrati sul primo anno di CO₂ iniezione al progetto.

Lo strato di iniezione IBDP è separato dalla roccia del basamento da uno strato di arenaria che non è molto poroso o permeabile, portando i ricercatori a chiedersi come possa la CO₂ l'iniezione potrebbe aver raggiunto il seminterrato provocando la sismicità.

Il modello creato da Juanes e colleghi mostra che i cambiamenti nella pressione dei pori della roccia dovuti all'iniezione si sono propagati lungo le faglie che collegavano lo strato di iniezione e il seminterrato.

"Durante l'iniezione del fluido, la pressione dei pori aumenta nel pozzo di iniezione e si diffonde lontano dal pozzo a causa della migrazione del fluido. Ciò è analogo al modo in cui la temperatura 'si diffonde' dalle aree calde a quelle fredde", ha spiegato Juanes.

"Come risultato di questo aumento di pressione, lo stress effettivo su una faglia diminuirà, con conseguente destabilizzazione della faglia."

L’iniezione di fluido può anche espandere la roccia, in un meccanismo chiamato stress poroelastico. La roccia deformata può portare a cambiamenti di stress che destabilizzano o stabilizzano le faglie. Nel caso IBDP, l'effetto poroelastico ha stabilizzato i difetti, hanno scoperto Juanes e colleghi.

La loro analisi suggerisce anche che le faglie che hanno ospitato i microterremoti erano molto prossime al cedimento prima dell'arrivo della CO₂ iniezione. Caratterizzare questi piccoli difetti (dove si trovano e quanto sono vicini al fallimento) rappresenta una sfida significativa per i progetti di sequestro del carbonio, ha osservato Juanes.

"La sfida principale è che i metodi di telerilevamento si basano principalmente sulla propagazione delle onde sismiche attraverso la superficie", ha affermato Josimar Silva, primo autore dello studio e postdoc al MIT durante il progetto. "Le onde sismiche si attenuano rapidamente per distanze lontane dalla sorgente e quindi hanno una risoluzione limitata quando raggiungono le profondità di interesse."

Un modo per evidenziare i difetti più piccoli in un sito di stoccaggio del carbonio potrebbe essere quello di iniziare con l'iniezione su piccola scala, ha aggiunto.

"CO₂ l'iniezione a Decatur è un buon esempio. Il primo periodo di iniezione, quello che abbiamo analizzato nel documento, ha provocato centinaia di microterremoti. Il secondo periodo di iniezione, che ha avuto luogo a una profondità inferiore e non così vicino al seminterrato fagliato, non ha prodotto praticamente alcuna sismicità," ha affermato Juanes.

Tassi di iniezione in CO₂ i progetti sono stati "molto, molto inferiori" rispetto ai tassi di iniezione delle acque reflue negli anni 2000 e 2010, ha affermato Juanes, il che potrebbe spiegare perché la sismicità indotta di dimensioni moderate non è stata osservata nei progetti di sequestro del carbonio.

"Ma un'altra spiegazione è che, in generale, è stata fatta una migliore caratterizzazione del sottosuolo per la CO₂ sequestro prima dell'iniezione rispetto ai primi tempi dello smaltimento geologico delle acque reflue, dove era comune iniettare nella roccia basale fagliata o molto vicino ad essa," ha aggiunto.