I meccanismi di intrappolamento

Una volta iniettata in una roccia serbatoio, la CO2 occupa gli spazi interstiziali, che nella maggior parte dei casi contengono già acqua salina. Qui ha inizio una serie di fenomeni di intrappolamento della CO2. Il primo è considerato il più importante ed è quello che impedisce alla CO2 di salire in superficie. Gli altri tre tendono ad aumentare l'efficienza e la sicurezza dello stoccaggio con il passare del tempo.

 

Intrappolamento strutturale (Accumulo al di sotto della roccia di copertura)

Dal momento che la CO2 densa è più "Ieggera" dell'acqua, essa tende a salire verso l'alto. Questo movimento si arresta quando la CO2 incontra uno strato roccioso impermeabile, la cosiddetta roccia di copertura. Essa è in genere composta da argilla o sale, ed agisce da trappola, impedendo alla CO2 di salire ulteriormente e facendo sì che questa si accumuli al di sotto di essa.

Intrappolamento residuo (Immobilizzazione negli spazi interstiziali più stretti)

L'intrappolamento residuo si verifica quando gli spazi interstiziali della roccia serbatoio sono così stretti che la CO2 non può più muoversi verso l'alto, nonostante la differenza di densità rispetto all'acqua circostante. Questo processo si verifica principalmente durante la migrazione della CO2 e generalmente può immobilizzare solo una piccola percentuale di questa, variabile, a seconda delle proprietà della roccia serbatoio.

 

Intrappolamento per dissoluzione

Una piccola parte della CO2 iniettata si discioglie nell'acqua salina presente negli spazi interstiziali della roccia serbatoio. Di conseguenza, l'acqua cosi arricchita di CO2 diviene più pesante rispetto all'acqua che non la contiene, e tende quindi a spostarsi verso il fondo della roccia serbatoio. Il tasso di dissoluzione dipende dalla superficie di contatto tra la CO2 e l'acqua salina. La quantità di CO2 che si può disciogliere è limitata poiché non può andare oltre la concentrazione di saturazione nell'acqua. Tuttavia, a causa del movimento verso l'alto della CO2 iniettata e del movimento verso il basso dell'acqua che ha in sé disciolta la CO2, c'è un continuo rinnovamento del contatto tra acqua salina e anidride carbonica, il che aumenta la quantità di CO2 che può venire disciolta. Questi processi sono relativamente lenti perché si svolgono all'interno di spazi interstiziali ristretti. Stime approssimative, realizzate per il sito di stoccaggio del progetto Sleipner, indicano che circa il 15% della CO2 iniettata risulta disciolta 10 anni dopo l'iniezione.

 

Intrappolamento per mineralizzazione

La CO2 disciolta nell'acqua salina della roccia serbatoio può reagire con i minerali che compongono la roccia. Certi minerali possono disciogliersi, mentre altri possono precipitare a seconda del pH e dei minerali che costituiscono la roccia serbatoio. Le stime effettuate per Sleipner indicano che dopo un periodo di tempo molto lungo solamente una frazione relativamente piccola di CO2 risulterà immobilizzata attraverso la mineralizzazione. Dopo 10.000 anni, solo il 5% della CO2 iniettata dovrebbe essere mineralizzata mentre il restante 95% dovrebbe essere disciolto, senza lasciare alcun residuo di CO2 in fase densa.

 

Approfondimenti

Nello Speciale Le tecnologie di Carbon Capture and Storage (ENEA 2011), si veda l’articolo Lo stoccaggio geologico della CO2, p. 36 da cui è integralmente tratta questa pagina.