Cambiamento climatico: i depositi di sedimenti aumentano il gas metano dei giacimenti
I ricercatori del Laboratorio per l'Acqua e l'Ambiente (LWU) della TH Köln hanno sviluppato, in collaborazione con DB Sediments GmbH, un prototipo che estrae il gas metano dai giacimenti, dove si arricchisce attraverso i sedimenti e viene rilasciato nell'atmosfera.
Il progetto di ricerca "Methane Elimination from Reservoirs" (MELIST) è finanziato dal Fondo europeo di sviluppo regionale (EFRE.NRW). Il team di ricerca della TH Köln ha sviluppato metodi interessanti per contenere il rilascio di gas metano.
Il metano è responsabile del riscaldamento globale
Il metano, insieme all'anidride carbonica (CO2) e all'azoto, è uno dei gas serra naturali responsabili dei cambiamenti climatici. Il metano è 28 volte più dannoso della CO₂, ma la sua vita nell'atmosfera è significativamente più breve, tra i nove e i 15 anni. Oltre alle fonti naturali come paludi e foreste, le fonti antropiche come allevamenti, risaie e discariche sono sempre più responsabili del forte aumento dei livelli di metano nell'atmosfera negli ultimi dodici anni.
L'importanza delle emissioni di metano dai bacini artificiali è attualmente oggetto di studio da parte di diversi gruppi di ricerca in tutto il mondo, tra cui gli scienziati della LWU: "Anche il bacino di Olsberg, piuttosto piccolo, nella Ruhr, con un volume di stoccaggio di 72.000 metri cubi, rilascia in un anno tante bolle di metano quante ne rilascia un'automobile in un milione di chilometri di guida", afferma Yannick Dück, dottorando presso la TH Köln e coordinatore del progetto di ricerca MELIST.
I componenti organici dei sedimenti depositati nei bacini, come le foglie, vengono decomposti dai batteri, producendo metano. L'agricoltura intensiva o il disboscamento aumentano la biomassa nei bacini. Il metano si scioglie nell'acqua con l'ossigeno disciolto per poi ossidarsi in CO₂ nell'atmosfera.
Aspiratore ad alta pressione per depositi di sedimenti
Il nucleo del prototipo sviluppato nel progetto di ricerca MELIST sotto la guida del Prof. Dr. Christian Jokiel è un'unità di aspirazione ad alta pressione per i depositi di sedimenti e le bolle di metano in essi contenute, installata su una piattaforma galleggiante. Questa piattaforma naviga in modo continuo e in gran parte automatico attraverso un bacino idrico. Nel processo, i sedimenti vengono smossi e assorbiti insieme al gas metano. Questa miscela di acqua-sedimento-gas viene separata sulla piattaforma e il gas viene estratto da una pompa a vuoto. Infine, i sedimenti vengono restituiti all'acqua corrente sotto la diga.
Oltre allo sviluppo del prototipo, MELIST comprende anche test sul campo sui giacimenti della Renania Settentrionale-Vestfalia Urfttalsperre e Olsberg: il team di TH Köln ha effettuato misurazioni continue dell'emissione di metano, ha studiato i potenziali fattori di influenza e i possibili punti caldi di metano dei giacimenti nel periodo da novembre 2016 a marzo 2017. Le misurazioni delle emissioni hanno dimostrato che le variazioni del livello dell'acqua influiscono sul rilascio di bolle di metano nel sedimento. Se il livello dell'acqua si abbassa, la pressione dell'acqua diminuisce e le bolle di metano possono salire più facilmente. Il risultato è rilevante per i cambiamenti climatici emergenti: Secondo i risultati, periodi di siccità prolungati, come l'estate record del 2018, che causano l'abbassamento del livello dell'acqua, aumentano la produzione di metano. "L'aumento delle temperature, previsto dai cambiamenti climatici, favorirà la produzione di metano", afferma Yannick Dück.
Inoltre, sono stati prelevati campioni di sedimenti a diverse profondità in due serbatoi, utilizzando un metodo di liofilizzazione di nuova concezione ed esaminati con un tomografo computerizzato. Il metodo consente di prelevare campioni di sedimenti indisturbati contenenti gas. Nei metodi precedenti, i campioni sono influenzati negativamente dalla diminuzione della pressione dell'acqua e dalla variazione di temperatura del campione. "Le carote di sedimento congelate ci forniscono conclusioni sugli strati di sedimento e sulla profondità a cui si possono trovare le bolle di metano. Si tratta di informazioni importanti per lo scioglimento e la registrazione dei depositi di sedimenti: A che profondità bisogna erodere il sedimento per assorbire il gas nel modo più completo possibile? Con quale frequenza si deve attraversare il bacino idrico? E quanta energia è necessaria per rimuovere i sedimenti? I sedimenti sono diversi in ogni bacino", spiega Dück.
Il passo successivo consiste nell'ottimizzare la separazione continua di sedimenti e gas. È previsto un progetto di follow-up, in cui sono coinvolti anche i ricercatori del centro di insegnamento e ricerca :metabolon. Si studierà se e in quale forma il metano estratto dai giacimenti possa essere utilizzato a fini energetici.
