Le sabbie dell’Alberta
Il Canada è il terzo paese dopo l’Arabia Saudita e il Venezuela per riserve di petrolio …
Ma come, non avete mai sentito parlare dei famosi pozzi petroliferi canadesi???
Se come la sottoscritta, dopo un attimo di preoccupante silenzio, avete risposto con un titubante “no”, non preoccupatevi! Le nostre conoscenze geografiche non sono così scarse perché in effetti non ci sono pozzi petroliferi in Canada. Ci sono però le sabbie bituminose (tar sands o oil sands), che fanno balzare il paese al terzo posto in classifica,
dopo l’Arabia Saudita (che ha riserve per 264 miliardi di barili di petrolio) e il Venezuela (con 211 miliardi). Il Canada, nonostante abbia riserve di petrolio pari a solo 32 miliardi di barili, può ben contare su 143 miliardi sotto forma di sabbie bituminose [1].
Le sabbie bituminose non sono riserve di petrolio convenzionali poiché, a differenza del greggio comune che si trova in forma “liquida”, sono un mix di sabbia e minerali argillosi (84-88%), acqua (4%) e bitume (8-12%), una forma molto densa e viscosa di petrolio contenente l’83% di carbonio [2]. Il bitume è situato nei pori che si creano tra i granelli di sabbia, per cui tanto più porosa e permeabile è la sabbia e tanto più bitume può esservi contenuto.
Le sabbie bituminose canadesi, generatesi durante il Cretaceo Inferiore, circa 110 milioni di anni fa, sono dislocate prevalentemente in tre giacimenti situati nella provincia di Alberta: l’Athabasca-Wabiskaw (il più grande al mondo e con circa il 18% di petrolio [3]) e il Cold Lake nel nord-est, il Peace River nel nord-ovest della provincia, coprendo un’area di circa 140.000 km2 (superiore ai 130.000 km2 che costituiscono la superficie dell’Inghilterra).
Il processo di estrazione di questo petrolio “non convenzionale” si basa su un concetto molto semplice: a temperatura ambiente il bitume non fluisce ed è più pesante dell’acqua, ma ad elevate temperature (circa 150°C) diventa fluido e galleggia sull’acqua. In relazione alla profondità del giacimento si hanno due differenti tipi di processi estrattivi. Nel caso delle sabbie bituminose superficiali (circa il 10% di tutte le riserve canadesi), nel 1921 il chimico americano Karl Clark, dell’Alberta Research Council, mise a punto un procedimento chiamato “hot water extraction” basato sulla separazione dal materiale sabbioso-argilloso e lavaggio del bitume mediante acqua calda; la sabbia bituminosa, dopo essere stata escavata dalla superficie, veniva agitata in un tamburo rotante insieme ad una certa quantità di acqua calda e di soda, e così separata in bitume, galleggiante sulla superficie dell’acqua, e sabbia, che andava a fondo. Nonostante
questo procedimento sia tuttora ampiamente adottato, permangono alcuni punti critici considerevoli. Dal punto di vista tecnico-economico il recupero di bitume da sabbie di “bassa qualità” contenenti meno del 10% di bitume è molto lento perché diventa rilevante il contenuto di argilla, lenta a sedimentare, ed inoltre il processo in sé produce grandi volumi di fanghi di scarto composti da bitume, acqua ed argilla che devono essere in qualche modo stoccati [4]. Inoltre il clima di queste regioni di certo non aiuta: in inverno le temperature scendono sotto i -30°C, ma solo in queste condizioni lo strato paludoso di muschi, sfanghi e detriti organici è sufficientemente ghiacciato da consentire il transito di mezzi pesanti, poiché quando le temperature diventano più miti i depositi oleaginosi sono così viscosi ed appiccicosi da “fagocitare” le attrezzature come sabbie mobili. Gli effetti combinati di freddo, corrosione ed abrasione fanno sì che i costi di manutenzione siano elevatissimi. Infine non sono da trascurare gli aspetti ambientali: in primis la quantità di acqua necessaria al procedimento di “hot water extraction” è molto elevata (2-5 barili di acqua per barile di petrolio ottenuto); in secondo luogo il processo di raffinazione del bitume lascia come sottoprodotti un coke ricco in zolfo (il bitume ne continente circa il 5% [3]), che bruciato in situ per soddisfare il fabbisogno energetico dell’impianto estrattivo libera grandi quantitativi di anidride solforosa; inoltre la ri-vegetazione delle sabbie separate dal bitume dopo il processo di “hot water extraction” è un’impresa ardua dati i trattamenti con soda e alte temperature che le sabbie hanno subito e che le hanno rese fondamentalmente sterili.
Poiché tuttavia le sabbie superficiali rappresentano solo una piccola frazione, nella provincia dell’Alberta gli sforzi maggiori, sia dal punto di vista tecnologico che economico, sono stati fatti per avere accesso ai giacimenti più profondi. I giacimenti di Cold Lake, Wabasca, Peace River e della stessa Athabasca infatti si estendono fino a 750 m in
profondità [3]; intuitivamente è facile capire come i costi energetici ed economici per l’estrazione e la raffinazione di questo “petrolio semi solido non convenzionale” siano superiori di quelli per estrarre il petrolio convenzionale (costo industriale di 2-3 $ al barile). A cavallo degli anni ‘50-‘60 i processi estrattivi di queste sabbie bituminose più profonde erano di due tipologie: i processi non termici e quelli termici. I primi, presto abbandonati o utilizzati in concomitanza con i secondi, si basavano sull’utilizzo di diluenti o emulsionanti per ridurre la viscosità del bitume e consentirne la fuoriuscita attraverso i pori del giacimento. I procedimenti termici, analogamente al “hot water extraction”, sfruttavano l’aumento di fluidità del bitume ad alte temperature. I metodi ipotizzati per incrementare la temperatura del giacimento andavano da un riscaldamento elettrico della sabbia bituminosa usando i pozzi come elettrodi, all’uso dell’energia nucleare (proposto nel 1959 dall’Atlantic Richfield Company, ARCO) sfruttando la detonazione di un esplosivo alla base del giacimento, dalla combustione del bitume in profondità per generare il calore necessario (potenzialmente molto pericolosi perché non controllabili), all’iniezione di vapore o acqua calda nel giacimento. Ad oggi questa ultima opzione è quella su cui si basano le metodologie estrattive attuali, sia usando pozzi singoli in cui iniettare vapore per un certo periodo e poi pompare fuori il bitume dallo stesso canale (processo “huff-and-puff”, ansima e soffia), sia pozzi multipli, collegati l’uno all’altro orizzontalmente mediante condotti permeabili.
Sicuramente il prossimo esaurimento delle riserve di petrolio convenzionale e il costante aumento dei prezzi spinge l’acceleratore dello sfruttamento e della ricerca di nuovi giacimenti di petrolio non convenzionale. Ma fino a che punto è lecito spingersi?
Emblematico è l’avamposto di Fort McMurry, denominato non a caso “Fort McMoney” [2]: nel 1964, prima che le varie compagnie petrolifere cominciassero a costruire gli impianti per l’estrazione delle sabbie bituminose, Fort McMurry era un paesino sperduto nella tundra di circa 1.000 abitanti. In pochi anni la popolazione ha toccato quota 55.000, grazie ad una vera e propria migrazione di massa come ai tempi della corsa all’oro nel Klondike. Inoltre i prezzi sono saliti alle stelle, soprattutto quelli delle abitazioni, come risultato di una sfrenata speculazione edilizia da parte delle grandi compagnie petrolifere e di una insufficiente pianificazione territoriale.
Inoltre, nonostante l’impatto ambientale enorme delle attività estrattive legate alle sabbie bituminose, continuano gli investimenti in infrastrutture per il trasporto del greggio: l’oleodotto Keystone Pipeline System, diventato operativo nel giugno del 2010, collega al momento il giacimento dell’Athabasca con le raffinerie in Illinois e Oklahoma, passando
per il Nebraska e per il Kansas, con un percorso totale di 3456 km. L’estensione di questo oleodotto, denominata Keystone XL e lunga 3190 km, dovrebbe partire sempre da Alberta, passare per il Montana, South Dakota, Nebraska ed Oklahoma ed arrivare in Texas. Il progetto di ampliamento è fonte di grandi scontri, non solo portati avanti dagli ambientalisti, e sta incontrando non pochi ostacoli: il 6 giugno del 2011, l’EPA, l’Agenzia di Protezione dell’Ambiente statunitense, ha di fatto bloccato il progetto evidenziando l’inadeguatezza della relazione di impatto ambientale dell’opera. L’EPA ha sottolineato la presenza di notevoli impatti ambientali potenziali che devono assolutamente essere evitati nell’ottica di una adeguata protezione ambientale, sottolineando soprattutto l’inadeguatezza del dettaglio di informazione concernenti tali impatti. I punti più critici includono gli impatti sulle acque superficiali e di falda, e i livelli di emissioni nelle aree di raffineria e di GHGs (gas ad effetto serra), che secondo l’EPA non solo non sono dettagliatamente descritti, ma mancano anche di eventuali misure di mitigazione degli impatti stessi [5].
Per fortuna che l’EPA c’è!
Chiara
Riferimenti
[1] bp.com/statisticalreview
[2] Tar sands: a new fuels industry takes shape. Thomas H. Maugh, Science, 1978, 199, 756-760
[3] Geology of the Athabasca Oil Sands. Grant D. Mossop. Science, 1980, 207 (4427), 145-152
[4] New production techniques for Alberta oil sands. Maurice A. Carrigy. Science, 1986, 234, 1515-1518 [5]http://yosemite.epa.gov/oeca/webeis.nsf/(PDFView)/20110125/$file/20110125.PDF?OpenElement
Tags: Canada, sabbie bituminose