Secondo il World Energy Outlook del 2018, condotto da IEA (International Energy Agency) la svolta nella efficienza energetica e nella lotta ai cambiamenti climatici avrà tra i suoi protagonisti non solo le energie rinnovabili ma anche il gas naturale.
Le previsioni condotte dall’IEA stimano che per il 2030 il gas naturale supererà, nella richiesta di consumo, il carbone e il petrolio, diventando alleato strategico nel percorso verso un efficientamento energetico sostenibile.
Probabilmente non ci hai mai fatto caso, ma il gas naturale viene normalmente utilizzato nella vita di tutti i giorni, nelle case per cucinare o riscaldare, nelle industrie come fonte di energia elettrica e anche nei trasporti.
Il suo approvvigionamento a livello mondiale è garantito da una rete di infrastrutture che ne permettono estrazione, stoccaggio e trasporto. Inoltre, le stesse reti possono essere utilizzate per il trasporto di biometano, altro gas naturale che rappresenta la nuova frontiera tra le energie rinnovabili.
Nello scenario attuale il gas naturale si posiziona come una fonte energetica immediatamente disponibile, preferibile ad altri combustibili fossili. Infatti le emissioni di CO2 di gas naturale nell’atmosfera sono per il 40% inferiori a quelle del carbone e per il 20% a quelle del petrolio.
Sembra proprio che il gas naturale possa essere l’aiutante ideale in questo periodo di transizione verso un’economia mondiale low carbon ma ogni medaglia ha un suo risvolto.
Vediamo quindi come è composto il gas naturale, come viene prodotto, se è davvero una fonte energetica sostenibile e cosa sta avvenendo sul fronte del biogas.
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Cos’è il gas naturale?
Terza fonte di energia più utilizzata al mondo, dopo carbone e petrolio, il gas naturale ha cominciato a essere preso in considerazione come risorsa energetica a partire dagli anni Settanta.
Il gas naturale è un combustibile fossile presente nel sottosuolo. Il processo che porta alla sua creazione è dovuto alla fossilizzazione o mineralizzazione di resti organici con origine animale o vegetale.
Di conseguenza, la sua formazione risale a milioni di anni fa, quando resti di piante e animali sono finiti sui fondali marini. Senza poter completare il loro naturale processo di riconversione, questi resti sono venuti a contatto con i sedimenti presenti sul fondo, che li hanno lentamente privati dal contatto con aria e acqua.
Attraverso un processo molto lungo di mineralizzazione, questi resti organici si sono poi trasformati in energia chimica immagazzinatasi infine nel carbone, nel petrolio e nel gas naturale.
Il gas naturale è composto da un mix di idrocarburi, che può variare a seconda del giacimento di provenienza. In generale, il metano è la componente principale, presente al 90% del totale. Si trovano in quantità minore anche etano, propano e butano.
Si possono, inoltre, riscontrare tracce di molecole diverse dagli idrocarburi quali: anidride carbonica, azoto, mercurio e solfuro di idrogeno. Pertanto, in seguito all’estrazione è necessario purificare il metano da queste sostanze prima di poterlo utilizzare, perché ne inficiano la capacità di combustione.
Dove si trova il gas naturale?
I giacimenti di gas naturale non sono distribuiti in maniera uniforme sulla Terra, perché la formazione dei fossili dipende dal tipo di substrato che ne ha reso possibile la loro creazione.
Seguendo la localizzazione dei giacimenti petroliferi per ovvi motivi, i principali giacimenti di gas si trovano in Iran, Russia e Qatar. Questi Paesi da soli hanno a disposizione il 50% delle riserve di gas naturale attualmente presenti sul pianeta.
Potrà sembrarti strano che, nonostante questa grande quantità di gas naturali, il Medio Oriente estragga il gas in maniera molto lenta, investendo davvero poco sul suo utilizzo.
Al contrario, gli Stati Uniti procedono a un ritmo molto elevato, benché abbiano a disposizione soltanto il 4,5% delle riserve naturali mondiali di gas.
Ciò implica che, in un futuro non molto lontano, gli Stati Uniti dovranno importare riserve di gas perché i loro giacimenti si esauriranno. Oppure dovranno essere in grado di provvedere al fabbisogno energetico attraverso l’utilizzo di fonti rinnovabili.
Caratteristiche del gas naturale
Più leggero dell’aria, il gas naturale ha la caratteristica di essere inodore e incolore e per questo motivo può rivelarsi potenzialmente pericoloso (e mortale) in caso di fughe.
Di conseguenza, il gas che utilizziamo viene trattato con l’aggiunta di un composto chimico che gli conferisce quell’odore tipico, pur non influendo sul processo di combustione.
Il gas naturale può presentarsi allo stato gassoso e liquido. Il cambio di stato da gassoso a liquido avviene quando la temperatura scende a -161 gradi centigradi a pressione normale oppure quando è la stessa pressione che aumenta.
Per quanto riguarda il potere calorifico del gas, quello che si utilizza nelle abitazioni domestiche produce in teoria 10,6 kW/h per metro cubo. La potenza reale varia al variare del mix di idrocarburi del gas utilizzato.
Come viene estratto e prodotto il gas naturale?
In presenza di un giacimento di gas naturale, per poterlo estrarre è necessario procedere alla trivellazione del suolo a grande pressione. La pressione infatti permette al gas di uscire dal sottosuolo.
Se il gas estratto contiene soprattutto metano viene detto secco, se invece sono presenti anche idrocarburi viene detto umido.
In seguito alla trivellazione il gas fuoriesce a grande velocità, va quindi intubato per evitare dispersione. Una volta estratto, il gas naturale deve essere ripulito dall’anidride carbonica e dall’azoto, perché questi ne compromettono la sua combustibilità. Inoltre bisogna eliminare anche eventuali sostanze tossiche come mercurio e solfuro di idrogeno.
Al termine del processo di lavorazione si ottiene il gas metano.
Una volta prodotto, il gas metano viene trasportato in altre sedi di stoccaggio, se non consumato direttamente vicino al luogo di produzione.
Trasporto e stoccaggio del gas naturale
Il trasporto del gas metano può avvenire allo stato gassoso, attraverso i gasdotti, o allo stato liquido, avvalendosi di navi cisterna.
I gasdotti, più comunemente detti metanodotti, sono grandi condutture che permettono il trasporto del gas dai luoghi di produzione a quelli in cui verrà utilizzato come fonte di energia.
Queste infrastrutture sono state create per prime negli Stati Uniti. Sebbene l’investimento iniziale sia stato molto oneroso, permettono adesso il trasporto di gas a basso costo tra Paesi molto distanti tra loro sia via terra che via mare.
Le navi metaniere trasportano via mare gas naturale che è stato trasformato allo stato liquido al momento della produzione. Il gas liquefatto occupa meno volume rispetto a quello in stato gassoso e questo ne rende più agevole il trasporto in cisterne.
Queste cisterne mantengono la temperatura e la pressione costante per evitare che il gas trasportato si destabilizzi. All’arrivo a destinazione, il gas liquido viene poi riconvertito in stato gassoso attraverso l’uso dei rigassificatori e immesso nella rete di trasporto del gas naturale.
Lo stoccaggio del gas naturale può avvenire in giacimenti ormai vuoti o in dei depositi creati appositamente per contenere il combustibile fino al momento del suo consumo.
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I vantaggi e gli svantaggi del gas naturale
Nel cambiamento energetico in atto, il gas naturale è l’unico tra i combustibili fossili che non è stato preso di mira. Infatti viene indicato come il partner migliore per supportare il fabbisogno energetico mentre si attua la migrazione verso le fonti rinnovabili.
Si stima che le riserve attuali possano essere sufficienti per i prossimi 59 anni circa e sarebbe durato anche di più se non fosse stato ampiamente sottovalutato in passato.
La famosa torcia che bruciava fuori dai pozzi di estrazione del petrolio, non era altro che gas naturale: è lo spreco peggiore di risorse naturali che sia mai avvenuto nell’intera storia dell’umanità.
Scopriamo allora tutti i pro e i contro dell’utilizzo del gas naturale per la produzione di energia.
Vantaggi del gas naturale
Un primo vantaggio del gas naturale sta nel suo essere meno inquinante rispetto agli altri combustibili fossili, contribuendo alla diminuzione dell’effetto serra.
Forse non sai che la produzione di anidride carbonica interessa due fasi del ciclo di vita delle risorse: la pre-combustione e la combustione.
Nella fase di pre-combustione di questo elemento, allora, alcuni gas vengono dispersi nell’atmosfera. Ciò può accadere nel trasporto o nella lavorazione ed è piuttosto difficile evitarlo. D’altra parte, la fase di combustione rimane quella in cui la produzione di CO2 peggiora.
Sotto questo punto di vista il gas naturale è considerato più “pulito” perché le sue emissioni in fase di combustione sono nettamente inferiori a quelle prodotte dagli altri combustibili come carbone e petrolio. Inoltre, sono anche prive di biossido di zolfo, una sostanza altamente inquinante.
Dal punto di vista economico, un altro vantaggio risiede nei costi molto competitivi del gas naturale, che permette quindi ottimi risparmi sui consumi.
Infine, nel campo dei trasporti, i veicoli a metano sono esenti da restrizioni alla circolazione perché considerati non inquinanti. Ciò costituisce un indubbio vantaggio per l’ambiente e anche per chi investe in questo tipo di veicoli.
Svantaggi del gas naturale
D’altra parte, come accade per ogni altro processo produttivo di combustibili fossili, anche l’estrazione e il trasporto del gas naturale generano inquinamento.
Non essendo le riserve di gas presenti in maniera omogenea in tutto il pianeta, sono diversi i paesi importatori. Il trasporto del gas naturale nei luoghi finali di consumo contribuisce purtroppo all’aumento di CO2.
Le infrastrutture hanno costi piuttosto alti, in termini economici e di tempo per essere realizzate, così come per quanto riguarda l’impatto ambientale.
Le profonde buche che vengono fatte per estrarlo possono causare scompensi geofisici, pertanto gli scavi devono essere condotti in maniera molto accurata.
Un altro problema è dato dalle perdite di gas, specialmente nelle condutture per il trasporto. Sebbene non sia facile calcolarne i volumi dispersi, alcuni studi parlano di 13 tonnellate l’anno. Questo fa scattare il campanello di allarme sull’effetto serra.
Il metano ha un potenziale di riscaldamento molto più elevato rispetto all’anidride carbonica.
Un suo aumento nella concentrazione atmosferica quindi può vanificare gli sforzi in atto per raggiungere l’obiettivo dell’Accordo di Parigi sul clima: mantenere l’aumento di temperatura del pianeta al di sotto di 2°C.
Infine, l’andamento del prezzo del gas è legato al mercato dei prezzi del petrolio. questo lo rende talvolta instabile, con ripercussioni spesso non piacevoli sulle bollette dell’utente finale.
Gas naturale: da soluzione ponte a rischio per il clima
In uno scenario ideale, secondo quanto analizzato fino a ora, il gas naturale si pone come il “ponte” migliore per agevolare lo sviluppo delle energie rinnovabili, tenendo sotto controllo i danni causati dai combustibili fossili e dall’utilizzo di energia non rinnovabile.
Nel 2019, infatti, l’industria del gas naturale ha investito sul raddoppiamento della capacità di stoccaggio di gas liquefatto.
I Paesi promotori sono stati principalmente Stati Uniti e Canada con l’intento di creare nuovi mercati, ma nessuno poteva immaginare che i piani sarebbero stati stravolti con la crisi del 2020.
La pandemia del 2020 ha causato il crollo del prezzo del gas e del petrolio, portando numerose aziende a sospendere i propri investimenti sul gas liquefatto. Di conseguenza diversi cantieri aperti per i gasdotti sono stati sospesi mentre altri progetti sono stati addirittura annullati.
I Governi stanno cercando di incentivare l’investimento in gas naturale. L’Italia attualmente importa 10,9 mln di tonnellate annue di gas, ponendosi al terzo posto in Europa dopo Francia e Spagna. L’obiettivo italiano è quello della soglia dei 17 mln grazie agli investimenti sui gasdotti.
D’altra parte, numerosi dubbi stanno crescendo sulla sostenibilità del gas come fonte energetica pulita.
Il rapporto “Gas Bubble 2020” condotto da Global Energy Monitor (GEM), – rete di ricercatori che si occupa di fare indagini sui combustibili fossili e le loro alternative – al contrario, non vede nell’uso del gas naturale la strategia migliore per avere risultati concreti nelle riduzioni dei gas serra.
Sempre secondo lo studio GEM la dispersione di metano lungo tutta la filiera è cresciuta fino a un 16% in più rispetto al carbone.
Diversi ambientalisti si stanno quindi organizzando per ostacolare lo sviluppo di questi progetti pro gas liquefatto, preferendo che incentivi e investimenti vadano a favore delle energie rinnovabili.
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Scenari futuri: il biogas come fonte rinnovabile
Considerando che le riserve di gas naturale non sono rinnovabili, nell’arco di 50 o massimo 60 anni ci si potrebbe ritrovare con chilometri e chilometri di condutture inutilizzate e infrastrutture estrattive dismesse.
Tuttavia c’è una possibilità di continuare a utilizzare questa filiera del gas grazie al biogas.
Il biogas è costituito anch’esso da metano, ma ha una differente origine rispetto al gas naturale.
Il biogas viene prodotto dalla fermentazione batterica dei rifiuti organici in assenza di ossigeno. Si possono utilizzare residui di colture, come mais, grano, barbabietola da zucchero e scarti dal settore zootecnico. Attraverso un processo di “purificazione” si ottiene il biometano, che ha la caratteristica di avere un’emissione di CO2 pari all’1%.
Vantaggi e svantaggi
Sembra quindi che il biogas sia una fonte energetica rinnovabile ed ecologica perché permette di ridurre le emissioni di gas serra. Esso può quindi essere utilizzato sia per fornire energia elettrica che calore.
Un altro vantaggio riguarda proprio il trattamento di scarti animali e vegetali. Non solo si riducono scarti e sprechi delle filiere produttive, ma si evita inoltre che questi si decompongano in maniera naturale rilasciando metano nell’atmosfera.
Per quanto riguarda il trasporto e lo stoccaggio, la soluzione ideale è quella di massimizzare l’uso della rete del gas naturale già esistente.
Inoltre il biogas si inserisce perfettamente nel quadro di energia circolare, che sia sostenibile e rispettosa dell’ambiente.
Benché questa soluzione si riveli l’ideale per la produzione di energia pulita, non possiamo sottovalutare la presenza di alcuni svantaggi.
Gli impianti di biogas devono essere ben costruiti per evitare che perdite di liquami possano inquinare terreni circostanti e falde acquifere. Inoltre, per alimentare un impianto a biogas sono necessari grandi terreni e questo toglie spazio ai terreni coltivabili.
Inoltre, gli odori derivanti dal processo di purificazione sono abbastanza sgradevoli. Di conseguenza gli impianti di biogas vanno costruiti lontani dai centri abitati.
Pesando pro e contro, però, un utilizzo ragionato del biogas appare una scelta valida e perseguibile. È necessario tuttavia investire in tecnologia e approfondire gli studi per minimizzare gli svantaggi ed evitare rischi non calcolati, che potrebbero ulteriormente danneggiare il delicato equilibrio del nostro pianeta.
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