Da almeno una quindicina di anni sempre più spesso si parla di idrocarburi non convenzionali. In molti casi, la provenienza di questi particolari idrocarburi ha generato, anche nel pubblico attento e di buona cultura, qualche problema legato alla comprensione della natura di questa risorsa energetica primaria. In altri termini, cosa significa non convenzionali? A quali ulteriori rischi ci espongono? Dopo aver precisato che, dal punto di vista della composizione chimica, del contenuto energetico e del loro utilizzo finale gli idrocarburi convenzionali e quelli non convenzionali sono del tutto identici, la differenza risiede solo nel tipo di giacimento in cui sono intrappolati nel sottosuolo. Essi si trovano in giacimenti “non convenzionali”, dove l’unico elemento “non convenzionale” è la roccia in cui sono contenuti, e da cui devono essere estratti, spesso grazie all’applicazione di tecniche speciali, ancorché ben note e ampiamente sviluppate a livello industriale.
Gli idrocarburi convenzionali sono quelle materie prime energetiche (liquide – il greggio, o gassose – il gas naturale) contenute in particolari strutture geologiche del sottosuolo dette “trappole”, le cui rocce sono caratterizzate dalla presenza di microscopici spazi porosi, o “pori”, in grado di contenere il greggio, il gas, o entrambi. I pori delle rocce sono interconnessi, creando una permeabilità che, una volta perforati i pozzi di produzione, permette di innescare il flusso degli idrocarburi verso la superficie.
Gli idrocarburi non convenzionali, invece, raggruppano una vasta gamma di risorse energetiche presenti in situazioni geologiche indipendenti dalla presenza delle suddette “trappole”. L’obiettivo primario dell’esplorazione e produzione di idrocarburi non convenzionali riguarda la scoperta di giacimenti al limite dell’impermeabilità, che non riescono a garantire un flusso e una portata commerciale di greggio o gas con la sola pressione naturale del giacimento.
Ecco allora lo shale gas e il tight gas, gas naturale contenuto in argille impermeabili, o in arenarie compatte a bassa permeabilità, e lo shale oil o il tight oil, gli analoghi idrocarburi liquidi. Per completare il quadro dei “non convenzionali” a livello industriale e strategico, si ricordano anche il coalbed methane, gas naturale contenuto in livelli di carbone profondi, i greggi pesanti e/o ultrapesanti e le sabbie bituminose, o tar sands.
Fra tutte le tipologie di idrocarburi sopra ricordate, lo shale gas è quello che ha mostrato competitività economica sul mercato USA grazie alle tecniche di fratturazione idraulica (fracking) e di perforazione orizzontale. Queste tecniche furono sviluppate e messe a punto all’inizio degli anni ‘90, ma ebbero un utilizzo piuttosto limitato, per via del basso prezzo degli idrocarburi. Nel periodo 2000-2008, grazie all’aumento del prezzo del gas naturale e a ulteriori perfezionamenti tecnologici, l’estrazione di shale gas ha conosciuto un'impennata, in maniera particolare in America del Nord; il fatto che il continente possieda circa un quarto delle riserve di gas non convenzionale mondiali e l’appoggio economico delle amministrazioni USA hanno contribuito ad avviare un profondo mutamento nel mercato del gas statunitense: la produzione di shale gas è passata da poco più dell’17% della produzione nazionale nel 2011 a circa il 62 % nel 2017. Negli ultimi anni la produzione di shale gas statunitense sta quindi svolgendo un ruolo chiave nella sicurezza degli approvvigionamenti energetici del Paese. Considerazioni analoghe possono essere fatte anche per il tight oil, e shale oil il cui output ha consentito di mantenere costante la produzione domestica di greggio statunitense, in presenza di un continuo calo di quella convenzionale (nel 2018 la produzione di greggio non convenzionale è stata pari a circa il 59% della produzione totale).
Grazie ai progressi compiuti dalla tecnologia di perforazione negli ultimi 20 anni, e alla conseguente riduzione del costo delle operazioni e aumento della sicurezza, la perforazione orizzontale è diventata ormai pratica indissolubilmente associata allo sfruttamento di questo tipo di risorse non convenzionali. I pozzi orizzontali, che spesso si sviluppano da un unico pozzo verticale, sono rivestiti, cementati, perforati e successivamente fratturati a stadi. Questa operazione (fracking) è necessaria per dare continuità fra il sistema di fratture naturali della roccia e il pozzo produttore: è una tecnica controversa, e al tempo stesso matura, che richiede molta attenzione: si evidenziano, infatti, alcune problematiche che destano grande preoccupazione nell’opinione pubblica, legate alla loro sostenibilità in contesti ambientali fragili. L’operazione consiste nell’iniettare una miscela di acqua, sabbia e additivi chimici nel giacimento di idrocarburi non convenzionali, applicando una pressione sufficientemente alta da creare piccole fratture nella roccia, che contribuiscono a liberare gli idrocarburi intrappolati nei pori della roccia e permetterne il flusso in quantità commerciali. La sabbia previene la richiusura delle fratture al termine dell’operazione di iniezione della miscela, mentre gli additivi servono per rendere iniettabile la miscela di acqua e sabbia.
La fratturazione idraulica è una tecnica ben nota e collaudata, utilizzata in oltre un milione di pozzi sin dal 1947, principalmente in Canada e negli Stati Uniti, e marginalmente da almeno 30 anni anche per l’estrazione degli idrocarburi convenzionali in Europa (Germania, Svezia, Polonia, Spagna, Danimarca e Regno Unito).
Purtuttavia, al di là di tale contesto, è importante monitorare le prassi e i regimi normativi a livello mondiale, e considerare le crescenti preoccupazioni in merito agli effetti sull’ambiente dell’estrazione di shale gas e tight oil. I timori si concentrano, oltre che sul consumo di ingenti quantità d’acqua e sul potenziale inquinamento chimico dei corpi idrici sotterranei e di superficie, soprattutto sui possibili effetti di sismicità indotta associati alla fratturazione idraulica che, come abbiamo visto, è necessaria per la produzione di queste risorse energetiche.
