Mescolanze Varie

Nella pratica industriale capita molto spesso di dover miscelare materiali diversi.

Gli esempi sono innumerevoli, e vanno dai casi piu' semplici del miscelare liquidi mutuamente solubili a quelli rognosi tipo sospendere solidi polverizzati in una matrice di fluido non-newtoniano ad alta viscosita' (frequente nel caso di cosmetici e medicinali). Poi capitano quei casi di liquidi che alla lunga sono solubili, ma appena vengono messi in contatto formano gel solidi che richiedono lunga agitazione e nel frattempo possono intasare tubazionie causare una serie di altri problemi.

Pioi ci sono emulsioni e sospensioni, miscele di solidi, materiali ricoperti... insomma, un numero sterminato di casi e di conseguenza un numero solo poco meno vasto di miscelatori diversi.

Il miscelatore di base e' una sorta di elica o turbina azionata da motore elettrico (nel 95% dei casi) che viene usata per creare un flusso assiale (meno di frequente radiale) di liquido in un recipiente. Esistono molte varianti diverse del disegno base; questo genere di miscelatori in genere si usa per liquidi e solidi facilmente solubili, per realizzare contatto liquido-gas ed anche per sospendere solidi appropriati. Ci sono varianti con un rotore che passa a breve distanza dalle pareti del recipiente, sia per creare una zona ad alto sforzo di taglio, sia per evitare l'adesione del materiale alle pareti stesse.

E' possibile anche usare i miscelatori statici, ovvero segmenti di tubo con inserti progettati per causare turbolenza e quindi miscelare i liquidi in transito. Un esempio sono gli ugelli miscelanti delle cartucce di resina epossidica o stirenica usate per incollare e fissare oggetti vari.

Spesso si devono preparare emulsioni o sospensioni - oppure miscelare materiali solubili in un tempo molto breve - e per questo esistono i miscelatori ad alto taglio (high shear mixer): si tratta generalmente di sistemi rotore-statore con il rotore montato a breve distanza dallo statore, ed abbondanza di spigoli vivi: questi accorgimenti creano altissimi gradienti di velocita' e quindi sforzi di taglio che dividono liquidi e solidi in goccioline minutissime.

Allo scopo si possono anche usare apparecchi che sono semplicemente versioni piu' grosse e robuste dei comuni frullatori da cucina.

Per miscelare solidi o paste e simili invece si usano rotori del tipo vite senza fine, o anche sistemi a palette oppure macine tipo quelle da olio; mentre nell'industria farmaceutica sono popolari i mulini a getto fluido che usano l'estrema turbolenza di un getto d'aria ad alta velocita' per sminuzzare e mescolare materiali in polvere. Un caso particolare si ha nell'industria della gomma: i diversi tipi di elastomero ed additivi vengono spesso miscelati usando un apparecchio a ruote dentate detto masticatore (di Banbury).

Nella pratica della miscelazione quello che conta non sono solo le macchine usate, ma anche quando e come - e pure dove - i diversi materiali vengono introdotti; ci son oanche casi che richiedono raffreddamento o riscaldamento, magari per evitare danni al prodotto in lavorazione oppure per causare variazioni di fase favorevoli all'effetto desiderato.

Ci sono prodotti che pososno essere trattati con forza senza danno, mentre altri richiedono lavorazione delicata (ad es. l'agitazione ad aria compressa dei bagni di lavaggio della nitroglicerina grezza); poi tutta una serie di fattori economici, di spazio, esigenze di processo e regolatorie contano nella scelta del miscelatore piu' adatto.

Per fortuna l'offerta di questi apparecchi e' vastissima, con ogni paese almeno parzialmente industrializzato che vanta diversi costruttori.

Sui Materiali Absorbenti

Dei materiali assorbenti, od adsorbenti, per trattare le fuoriuscite di idrocarburi penso di avere gia' parlato.

Esiste un'altra classe di materiali, quelli absorbenti, che nonostante il nome molto simile hanno invece proprieta' molto diverse, e stanno attraendo molta attenzione vista la capacita' - almeno potenziale - di consentire il combattimento dei versamenti in modo facile, relativamente economico e meno dannoso per l'ambiente.

Questi materiali sono in genere polimeri porosi a base di polistirene reticolato con divinilbenzene - ovvero, con legami chimici fra le diverse catene del polimero. Il polistirene comune e' solubile negli idrocarburi leggeri*, mentre quello reticolato no.
Tuttavia conserva la tendenza ad associarsi colle molecole di idrocarburi, per cui quando questi polimeri reticolati vengono a contatto cogli idrocarburi si gonfiano (fino a circa 27 volte il volume iniziale) e si trasformano in un gel piu' o meno viscoso a seconda delle proporzioni dei componenti. Per esempio, se il polimero e' in eccesso si ha un gel della consistenza delle gelatine alla frutta, mentre con idrocarburo in eccesso il risultato e' un curioso materiale fatto di soffici e mobili granuli di gel, che scorre quasi come un liquido viscoso ma non proprio.

Se ricordo bene la storia, questi polimeri vennero inizialmente usati per la tecnica analitica detta cromatografia ad esclusione dimensionale, o cromatografia di esclusione molecolare.

Questi polimeri hanno quindi proprieta' molto interessanti dal punto di vista della lotta ai versamenti:

- Sono in grado di assorbire grandi quantita' di idrocarburi, fino a 27 volte il loro volume oppure 12 volte il loro peso. Ovvero, molto di piu' degli adsorbenti in fibra di polipropilene che si fermano a circa 8 volte il loro peso.

- Il legame fra idrocarburi e polimero e' tenace. Questo si traduce in una notevole riduzione della tensione di vapore, e di conseguenza un minore rilascio di vapori organici. Il rischio d'incendio e l'esposizione degli operatori e del pubblico ai vapori sono quindo molto minori. Anche il rilascio di idrocarburi durante la manipolazione dell'absorbente saturo e' ridotto - mentre gli adsorbenti tendono a sgocciolare se saturi.

- Il polimero e' 100% lipofilo. Questo signfica che absorbe selettivamente gli idrocarburi e solo una quantita' minuscola di acqua**. Il risultato e' una riduzione dei materiali da smaltire e la possibilita' di incenerire direttamente il materiale di risulta. Gli absorbenti possono anche essere usati per rimuovere quantita' molto piccole di oli dall'acqua, come l'iridescenza superficiale.

- Questi polimeri sono versatili. Giocando sulle loro proprieta' e' possibile costruire filtri autosigillanti che chiudono il flusso in presenza di idrocarburi; i polimeri in forma granulare sfusa possono essere lanciati usando i cannoni ad acqua antincendio, od anche aeromobili (ma questa tecnica e' ancora in fase di sviluppo).

Ma naturalmente non esistono bacchette magiche.
Un problema e' che gli absorbenti saturi devono essere recuperati, e se si tratta di abosrbenti sfusi, bisogna usare i soliti sistemi di panne e scrematori - preferibilmente, gli scrematori a tramoggia (weir skimmer) che pero' tendono a risucchiare anche molta acqua. Se invece si usano panne o cuscini absorbenti (dove il polimero in granuli e' associato con fibre di polipropilene e chiuso in un involucro di tessuto, poi dotato di anelli per i passaggio di corde o moschettoni), invece il recupero e' manuale.

Se poi ci si trova di fronte a versamenti di grosse dimensioni (ad es. il disastro della Deepwater Horizon), la quantita' di polimeri abosrbenti da utilizzare diventa importante per cui bisogna organizzare un treno logistico - anzi due: uno per l'absorbente fresco ed uno per i rifiuti.

Finora questi polimeri (esistono 3-4 produttori principali, tutti o quasi basati negli USA) sono stati usati con successo in diversi casi di piccoli versamenti su terra o nei fiumi, ed anche per trattare situazioni difficili come dispersioni di idrocarburi piccole ma continue da tubature che perdono.

Il Giappone ha deciso di incorporare gli absorbenti nel suo piano nazionale di risposta ai versament e ne tiene scorte notevoli pronte all'uso nei porti ed in altre localita' designate.

Piu' che un metodo di risposta ai grandi versamenti di greggio od oli combustibili, i sorbenti danno il meglio nel trattamento dei versamenti di combustibili o prodotti chimici leggeri, vista la loro capacita' di ridurre l'emissione di vapori.

Per esempio, uno scenario preoccupante e' quello del versamento di decine di migliaia di litri di BTX da una nave in porto - che spesso si trova vicino a centri abitati. Un incidente del genere porta gravi rischi d'incendio e libera una nube di vapori tossici che potrebbe anche richiedere l'evacuazione di una grande area urbana.

L'applicazione tempestiva di abosrbenti invece consente di portare rapidamente la situazione sotto controllo minimizzando il rilascio di vapori pericolosi.
D'altra parte l'absorbimento degli idrocarburi nel polistirene reticolato e' un fenomeno controllato dalla diffusivita', per cui si ha che la saturazione dei granuli e' piu' veloce ed il volume absorbito maggiore per gli idrocarburi leggeri (pochi minuti per la benzina); le prestazioni invece diminuiscono nel caso dei piu' viscosi oli lubrificanti, ad esempio.

*Come constatai anni fa quando versai del diluente per vernice in un bicchiere di polistirene...

** Esistono polimeri analoghi ma idrofili che invece absorbono grandi quantita' di acqua e soluzioni acquose; sono usati, ad esempio, nei pannolini e come prodotti per mantenere l'umidita' del suolo nei vasi.

La Bonifica di Trecate 24

E' una storia lunga e tediosa che non merita di essere raccontata in dettaglio, ma di recente mi sono interessato all'eruzione del pozzo AGIP Trecate 24, avvenuta nel 1994, ed in particolare alle operazioni di combattimento del versamento e bonifica dei terreni contaminati.

Ho cercato informazioni in italiano, ma niente da fare. Molti collegamenti a siti piu' o meno farlocchi ed ambientalisti piu' o meno radicali che si scagliano contro le trivellazioni petrolifere - ed in poche parole dimostrano di non sapere nulla di come un'eruzione di pozzo si puo' verificare, di come si puo' fermare e di come si bonificano i terreni contaminati.

E poi media generalisti con le loto ben note pecche, e niente, nemmeno una miserabile paginetta, di informazioni tecnico-scientifiche prive di ideologia o melodramma.

Invece in inglese... "trecate oilwell blowout" risulta in una quantita' di informazione tecniche di buon livello, collegamenti ai siti di ditte ed istituzioni specializzate ed a periodici del ramo pterolifero.

E quindi mi sono anche inalberato, perche' e' mai possibile che ormai una lingua versatile e ben strutturata come l'italiano venga usata solo per scrivere farloccate e discorsi vacui?

Quindi questo mie pezzo sara' un riassunto delle informazioni che ho reperito, principalmente:

BLOW OUT OF TRECATE 24 CRUDE OIL WELL: HOW BIOREMEDIATION TECHNIQUES ARE SOLVING A MAJOR ENVIRONMENTAL EMERGENCY IN A VALUABLE AGRICULTURAL AREA (Foster-Wheeler, Agip)

Evaluation of remediation techniques Part 2: Trecate site (Bioforsk, Politecnico di Torino et al.)

Dopo aver rimosso il piu' possibile del petrolio liquido in superfice utilizzando appositi aspiratori e camion cisterna (circa 9350 mc), l'area contaminata venne divisa in 3 zone a seconda della concentrazione di idrocarburi e venne messo in piedi un programma di monitoraggio del suolo, acque superficiali, acque sotterrane, aria e flora/fauna.

Considerate le richieste degli agricoltori locali e delle autorita', si decise di usare tecniche di bioripristino in situ al posto delle convenzionali tecniche di escavazione e smaltimento del suolo inquinato, che avrebbero avuto un impatto ambientale molto maggiore. Quindi, vennero svolte prove di laboratorio che confermarono le speranze: quel tipo di greggio era degradabile ad opera della fauna batterica autoctona.

Nella zona piu' inquinata (la 3, vicino al pozzo) con valori di TPH*>10 000 ppm (10 g/kg) si decise per il trattamento termico dei terreni immediatamente adiacenti all'impianto di trivellazione, mentre per resto dell'area (ca. 13 ha) il terreno venne bonificato ex-situ usando il metodo detto biopile: il terreno contaminato fu rimosso, mescolato ad un opportuno agente volumizzante (non specificato, ma pare che ine genere si usino scarti vegetali come trucioli di legno) ed ammucchiato in due cumuli di geometria appropriata dotati di una rete di condotti per la ventilazione, tubi tubi d'irrigazione e fertilizzazione, elementi riscaldanti e sensori per misurare diverse grandezze d'interesse. Il tutto integrato in un sistema di controllo di processo automatizzato.

Tutto questo fornire ai batteri autoctoni le migliori condizioni ambientali (ossigeno, umidita', temperatura) e massimizzare il tasso di degradazione del greggio; ed infatti la concentrazione di TPH si abbasso' da ca. 20 000 ppm a 4000 ppm nel corso dei primi 12 mesi, e cadde al 5% del valore iniziale dopo 18 mesi; a quel punto i cumuli vennero smantellati ed il terreno trattato sparso sui campi dal quale proveniva.

Nelle localita' meno esposte della Zona 3 e nalla Zona 2 (TPH 50 - 10 000 ppm) il terreno venne invece bonificato usando il landfarming, ovvero aratura intensiva per fornire alla flora batterica l'ossigeno necessario a metabolizzare gli idrocarburi; comuni fertilizzanti N-P vennero anche usati per apportare i nutrienti necessari. Il suolo era tenuto sotto continua osservazione, soprattutto per quanto riguarda la concentrazione di ossigeno, cosi' da poter concentrare gli interventi di aratura solo dove necessari.
Con queste tecniche, dal Settembre 1994 al Gennaio 1998 la concentrazione di TPH nel 98% della zona trattata si abbasso' da ca. 10 000 ppm a 50 ppm (50 mg/kg) - l'obbiettivo della decontaminazione.

Nel Novembre 1995 venne messe in servizio anche il sistema di ventilazione del suolo (bioventing) per la bonifica del sottusuolo (fino a circa 12.5 m di profondita') fornendo ai batteri l'ossigeno necessario al loro metabolismo. Nell'are di 12.5 ha interessata da questa tecnica, il tasso di degradazione del greggio aumento' drasticamente dopo sole due settimane di trattamento e nel 1998 l'area ancora contaminata si era ridotta in maniera sensibile.

Circa 400 mc di idrocraburi vennero anche rimossi dalla tavola d'acqua durante i periodi di basso livello con appositi pozzi di aspirazione a vuoto/bioventilazione; un sistema di monitoraggio venne anche installato per controllare il pennacchio di idrocarburi disciolti nella falda acquifera: durante il perido di monitoraggio (3 anni), non venne rilevata espansione del pennacchio.

Nella Zona 1 a piu' bassa contaminazione, nessuna bonifica venne svolta, ma il raccolto della (almeno una) stagione successiva all'eruzione del pozzo venne scartato. Le operazione di bonifica delle strade e centri abitati non sono descritte in questi documenti, ma in genere si procede prima raccogliendo il petrolio con appositi materiali assorbenti e poi lavando via i residui dalle superfici dure con lavaggio a media od alta pressione e detergenti specifici.

Studi vennero eseguiti dall'estate 1998 all'estate 1999 anche per valutare le possibilita' di fitobonifica del suolo, dimostrando che ancora nel 1998 il terreno trattato nei cumuli era ancora abbastanza contaminato da mettere sotto stress le piante scelte per le prove. Tuttavia, gia' dalla stagione invernale 1998, la fitobonifica si dimostro' in grado di ridurre in modo significativo la concentrazione di TPH nel suolo. Non pare che la fitobonifica sia stata usata in mdo estensivo per il ripristino ambientale a Trecate.

E questo e' quanto. Se volete contestare quello che ho scritto, per favore notate che io ho riporato numeri e date e fate altrettanto. La fuffa non vale.

*Total Petroleum Hydrocarbons; esistono diversi metodi analitici molto rigorosi per misurare questa grandezza.

Guardate il Futuro

Ovvero, questo carino robot costruito per curare le vigne da una ditta francese.

La macchina si puo' muovere autonomamente e svolgere una serie di compiti che finora erano esclusivamente umani - potare le viti, legare i tralci, controllare salute delle piante e maturazione dell'uva ecc.

Il primo modello di VIN non ha, a quanto pare, prestazioni emozionanti - anche se probabilmente molta della diffidenza viene dal conservativismo dei viticoltori.

Ma comunque, curare le vigne e' un lavoro non banale anche per gli umani, e visto che questo robot deve poter svolgere diversi compiti complessi tutti assieme, non mi stupisce che il primo modello non sia poi spettacolare.

Ma se nessuno inizia, anche dal poco, non si arrivera' mai ad un robot di alte prestazioni.

Rimozione dei Versamenti

Siccome parlare di sociopolitica mi attrae quanto la devitalizzazione di un molare, scrivo di un argomento tecnico: come ripristinare l'ambiente dopo un versamento di idrocarburi.

Gli idrocarburi sono poco biodegradabili, anche se spesso piu' di quanto una persona puo' immaginare; come al solito molto dipende dalle condizioni locali, in particolare dalla natura della fauna di batteri e funghi. Comunque sia, la permanenza degli idrocarburi nell'ambiente si misura in anni.

Anche se si interviene rapidamente facendo tutto il possibile per circoscrivere il versamento e recuperare gli oli, spesso una parte arrivera' a riva (molto piu' probabile nel caso di versamenti in ambiente fluviale).

A questo punto che fare, per ripristinare gli ambienti contaminati?

Ci sono diverse opzioni. La piu' semplice, concettualmente, e' la rimozione meccanica degli inquinanti e dei materiali contaminati. In pratica, scavare via olio e terreni contaminati e smaltirli in modo appropriato.

Altre opzioni sono il lavaggio con acqua fredda ad alta pressione e detergenti specifici oppure acqua calda ad alta o bassa pressione. In certi casi si usa anche il lavaggio con acqua fredda a bassa pressione, che rimuove poco olio ma non danneggia l'ambiente.

Perche' il problema di questi metodi aggressivi e' che causano ulteriori danni all'ambiente. Soprattutto il lavaggio con acqua calda puo' distruggere quasi completamente la fauna (crostacei, molluschi, gasteropodi, vermi ecc) che abita spiagge e rive.

Quindi, anche se controintuitivo, nel caso di ecosistemi preziosi e' meglio fare il meno possibile per rimuovere gli oli versati, cosi' da non aggiungere i danni da rimozione aggressiva.

Una tecnologia che puo' rimuovere con successo gli oli versati senza ulteriori danni ambientali e' quella del biorisanamento (o biorimediazione), che si divide in due branche principali: la fertilizzazione o stimolazione dei batteri indigeni con appropriati nutrienti, e l'inseminazione con l'aggiunta di batteri selezionati o modificati per degradare idrocarburi.

Finora, la fertilizzazione si e' dimostrata il metodo piu' affidabile con una maggiore percentuale di successi e minore dipendenza dalle condizioni locali; d'altra parte l'inseminazione ha dato risultati migliori in alcuni casi. Di nuovo, non esiste una soluzione unica ma il metodo deve essere adattato al caso specifico con osservazioni e prove.

Dal punto di vista normativo, mi aspetto che l'inseminazione abbia bisogno di piu' autorizzazioni sia per i prodotti che per la loro applicazione, e quindi sia piu' difficile da mettere in pratica.

Sotto Costa

Cominciano ed essere rivelati i primi risultati dell'inchiesta sul naufragio della Costa Concordia, e cominciano le chiacchiere da bar - come i commenti a questo articolo dimostrano.

I fatti, almeno da quello che riporta l'articolo, sono questi: la "scatola nera" (in realta' chiamata VDR, Voyage Data Recorder e, almeno per la capsula di stoccaggio dati, colorata di rosso brillante) aveva sofferto diverse avarie ed era guasta da qualche giorno prima (a quanto pare guasti o cattivo utilizzo del VDR non sono infrequenti) e quindi non ha potuto registrare dati prima e durante l'incidente. Sempre secondo il Corriere, un nave non potrebbe navigare senza il VDR operativo, e questa sarebbe gia' una violazione delle procedure.

Ma e' importante notare che il VDR e' solo un registratore di dati, ed anche se guasto non interferisce con la navigazione.

Un altro fatto emerso e' che la nave stava navigando con le porte stagne aperte per comodita' dell'equipaggio. Ovvio che una porta stagna aperta e' inutile; ma secondo me questa cattiva pratica e' tollerata da molti ufficiali ed emerge solo quando ci viene fuori un casino.

Fra gli avventori del Bar Il Corriere vedo per l'ennesima volta un problema molto comune: confondere lo stabilire la dinamica dell'incidente con il trovare un colpevole. Cosi' c'e' gente che vorrebbe vedere piu' o meno persone in galera (senza processo, si presume a leggere i commenti) ma ben pochi parlano della dinamica dell'incidente.

Che poi e' abbastanza chiara: e' stato il grossolano errore del comandante ed altri ufficiali che ha portato la nave ad urtare gli scogli; tutto il resto puo' avere contribuito a peggiorare le conseguenze ma le cause dell'incidente sono in bella vista.

Ci sono poi quelli che si auto-flagellano per il crimine di italianita' e concludono che con costruttori, equipaggio e capitanerie di porto italiane la storia della Costa Concordia non poteva finire in altro modo. A questi dico che se l'esistenza come italiani e' fonte di tanto sconforto, meglio che la facciano finita subito.

Non e' uno di quei casi complicati nel quale c'era la nebbia ed il magnete con la foto del figlio del capitano ha disturbato la bussola facendo finire la nave fuori rotta mentre l'equipaggio di un'altra barca era imepgnato a riparare un'avaria al motore e quindi ha visto la nave arrivare quando era troppo tardi, eccetera*.

E lasciatemi chiosare... l'informazione italiana su Internet e' come al solito orribile. Cercando "VDR costa concordia" in inglese, arrivano per primi collegamenti a siti specializzati che riportano informazioni technicamente valide (per quanto posso giudicare).
Cercando invece "scatola nera costa concordia" (mai VDR, che noi siamo itaGliani ed infiliamo anglicismi dovunque tranne dove sarebbe opportuno, mi raccomando) i primi link sono a media generalisti con articoli banali quando va bene, tutti buttati sull'emotivita' nel resto dei casi.

*Scenario che ho inventato or ora su due piedi; ogni riferimento a fatti realmente accaduti e', davvero, puramente casuale.

Trivellazioni e Terremoti

Nota d'apertura: il post sara' stringato, lo scrivo durante la pausa pranzo. Collegamenti ai documenti seguiranno.

Ho notato molte visite al mio blog di persone che stavano cercando termini come "terremoti" e "trivellazioni petrolifere": non mi stupisce, visto il baccano fatto a proposito della presunta relazione fra trivellazioni (o stoccaggio di gas, non c'e' una teoria coerente) e lo sciame sismico in Emilia-romagna.

Volevo scrivere un'invettiva contro queste farloccate, ma invece cerchero' di essere pacato e divulgativo.

Per prima cosa, l'aspetto della correlazione spaziale. La spinta dalla placca africana contro quella eurasiatica ha prodotto pieghe negli strati di sedimenti, ed a' in queste pieghe che petrolio e gas possono rimanere intrappolati. Questa spinta pero' a' anche quella che causa i terremoti delle ultime settimane. Non c'e' nulla di sinistro nel fatto che pozzi petroliferi siano stati perforati nelle zone interessate dallo sciame sismico: giacimenti di idrocarburi e sismicita' sono entrambe prodotti dalla stessa causa basilare.
Iniziamo dal correggere un errore frequente: petrolio e gas non si trovano liberi nel sottosuolo, ma all'interno dei pori della roccia. Guardate qui:

Queste sono carote di roccia serbatoio estratte da una campo petrolifero (dettagli qui). Non ci sono spazi vuoti (a parte quelli prodotti dagli utensili per il prelievo dei campioni) ma strati di roccia nera perche' impregnata di petrolio. Quando il petrolio viene estratto, la roccia rimane ed il peggio che puo' accadere e' una lenta subsidenza del suolo. In rari casi si possono anche avere terremoti in grado di causare danni come risultato dello sfruttamento di un giacimento.

Veniamo alla famigerata ed incompresa tecnica detta fracking (abbreviazione di hydraulic fracturing): si tratta semplicemente del pompare fluidi ad alta pressione in un pozzo in modo da fratturare la roccia serbatoio cosi' da migliorare il flusso di idrocarburi verso il pozzo. Le fratture provocate in questo modo hanno larghezza dell'ordine dei centimetri e lunghezza dell'ordine delle decine di metri. Il fracking puo' causare piccoli episodi sismici - una ricerca sullo sfruttamento di un giacimento di scisti bituminosi in Inghilterra (documento PDF) ha rilevato sismi fino al magnitudo 2.6, mentre altre fonti parlano di magnitudo 3.3 (Wikipedia, anche per la descrizione della tecnica del fracking). Che e' comunque molto meno delle scosse principali con epicentro nel ferrarese. Inoltre, gli ipocentri di questi terremoti sono intorno ai 10 km di profondita', che e' una profondita' inaudita per pozzi petroliferi.

Ma c'e' una categoria di pozzi che puo' causare terremoti di magnitudo maggiore, se non erro fino a 4.6: i pozzi d'iniezione. L'iniezione nel sottosuolo e' un metodo relativamente semplice ed economico di smaltire acque inquinate - come quelle che derivano dallo stesso sfruttamento di certi giacimenti di idrocarburi. Se l'acqua iniettata raggiunge un piano di faglia (perche' il pozzo lo interseca oppure e' abbastanza vicino), spesso agisce da lubrificante e permette lo scorrimento di una faglia che altrimenti rimarrebbe ferma. Con il risultato di un terremoto (documento del Kansas Geological Survey ed atti della Seismological Society of America). Ma non mi risulta che ci siano pozzi d'iniezione in servizio in quelle zone.

Per favore non venite a ventilare la possibilita' di un'esplosione nucleare 10 km sotto la Pianura Padana perche' se no mi metto davvero ad inveire. E peggio ancora se nominate HAARP o panzane simili.

Aggiornamento 05/06: Aggiunti collegamenti all'articolo. Sono tutti in inglese, perché il grosso della ricerca è stato fatto in paesi anglofoni. Mi dispiace, ma se non sapete l'inglese siete tagliati fuori dal 75% della letteratura tecnico-scientifica.

Conclusioni

Viste le magnitudini dei terremoti molto più alte di quelle associate ad attività umane e vista le posizioni degli ipocentri - che coincidono con una faglia nota almeno dal 2003, e visti gli spostamenti orizzontali e verticali del suolo, si può affermare che questo sciame sismico è consistente con la geologia dell'area e la sua storia sismica e non appare causato da attività umane.

La Magnifica PMI #1

Ora che sono all'estero con un lavoro e che i vari accordi di non divulgazione sono scaduti da tempo, posso finalmente togliermi qualche sassolino dalla scarpa.

Ci sono diverse esperienze nel mio periodo di lavoro per un PMI di Parma che mi hanno lasciato un senso di disagio per come le cose vengono fatte. E se la ditta mi ha gentilmente invitato a cercare fortuna altrove perche', senza usare eufemismi, ho fatto un cazzata o due di troppo, c'erano molti aspetti poco compatibili con me.

Oggi ve ne racconto un paio.

Uno dei prodotti della ditta sono soluzioni concentrate di soda caustica in acqua. Per il controllo qualita', la concentrazione della soda si misura con una semplice titolazione. La procedura prevede di prelevare un campione di volume noto di soluzione e quindi titolarla con HCl 1N (se ricordo bene).
Problema numero uno, nell'area produzione la temperatura varia dai 10 gradi d'inverno ai 30 d'estate. Le pipette sono calibrate per acqua a 20 gradi, per cui solo iddio sa quale sia il volume di soluzione effettivamente prelevato ogni volta. Una semplice soluzione e' quella di pesare il campione di soda prima della titolazione, ma questo non era ammesso.
Problema numero due, per fare una titolazione come si deve bisogna aggiungere il titolante molto lentamente vicino al punto d'equivalenza, e questo richiede un po' di tempo. Un giorno la capa del laboratorio era insoddisfatta del mio lavoro si e' messa lei alla buretta, ed ha versato l'acido a rubinetto tutto aperto. Titolazione fatta in due minuti, si, ma quanto si sia andati oltre il punto di equivalenza chi lo sa?

In un'altra occasione si e' presentata la necessita' di preparare una soluzione a conduttivita' molto bassa, ma nota. Io do fatto i miei calcoli e stabilito che per preparare un certo volume di soluzione era necessario un solo milligrammo cloruro di potassio. La seguente conversazione e' avvenuta:
Io: "Ci vuole un solo milligrammo di KCl per preparare la nostra soluzione. Per cui ho deciso per preparane una piu' concentrata, che dopo possiamo anche usare in produzione, e fare quella che ci serve adesso per diluizione."
Capa: "Ma come! Abbiamo una bilancia a tre cifre decimali, con quella puoi pesare un milligrammo, no?"
Io: (Bocca aperta)
Perche' se in teoria un solo milligrammo si puo' pesare con quella bilancia, non e' per nulla facile. Un milligrammo e' circa un granello di sabbia: maneggiarlo e' difficile e tedioso, per non parlare degli errori di misura quando si lavora ai limiti degli strumenti. Alla fine l'ho spuntata io, almeno.

Un Pezzo della Rete

Fra gli argomenti proposti dai no-tav, anche quelli razionali e non ideologizzati, c'è che, visti i dati storici e le proiezioni di traffico, una linea Torino-Lione ad alta capacità sarebbe sovradimensionata, inutile e quindi uno spreco di denaro pubblico.

Non penso che questi dati siano falsi; e pure non consideriamo la possibilità che in futuro cambiamenti legislativi penalizzino il trasporto su gomma, ma questo modo di ragionare rimane errato.

Perchè considera la linea Torino-Lione come se esistesse in un vuoto, mentre la linea è parte di una rete vasta e complessa. Questa è la mappa della rete:

Come potete vedre, la Torino-Lione è parte di un asse più lungo - che si estende fino all'Ungheria. Ma non solo questo.

A Lione, la linea si connette ad un asse ferroviario che va dalla Spagna all'Olanda connettendo anche i principali centri industriali tedeschi. A Torino non lal inea non si connette ad altri assi, ma poco più ad est, a Novara, c'è la connessione con la linea Genova-Domodossola-Berna. Tanto per citare i nodi più vicini.

Insomma, un potenziamento della Torino-Lione non coinvolge solo quell'itinerario, ma modifica le proprietà anche di un itinerario Dusseldorf-Genova, Milano-Parigi, Budapest-Barcellona.

Le proiezioni di traffico che giustificherebbero il rifiuto del progetto tengono conto di questi aspetti?

C'è pure che dice che sarebbe sufficiente ammodernare la linea esistente (del Frejus). Ma secondo me chi fa queste proposte non sa quello di cui sta parlando. Mi piacerebbe discuterne in un prossimo articolo.

Acqua Sotto i Giudici

Do' una scorsa al Corriere online, e cosa ci trovo? Qualcosa che grida vendetta:

Caraffe filtranti, primi indagati «Peggiorano la qualità dell'acqua»
Accuse della Procura di Roma. I produttori: nessun rischio. Problema del deterioramento del filtro.

Questa storia fa scattare il mio sensore di minchiate, per i motivi che espongo di seguito:

1 - La denuncia viene da Mineracqua, la federazione italiana delle industrie di settore. Ora, guardacaso l'acqua filtrata è diretta concorrente di quella in bottiglia - a Parma, quando usavo la mia caraffa Brita non compravo acqua in bottiglia, tranne che gassata*. Non serve essere complottisti alla Blondet per vedere nella denuncia il tentativo di sbarazzarsi della concorrenza. Non serve nemmeno una condanna; basta rovinare l'immagine delle caraffe filtranti ed il gioco è fatto.

2 - Perizia dei NAS segreta. In un tempo e luogo dove le abitudini sessuali del Presidente del Consiglio sono considerati fatti di supremo interesse nazionale, la qualità dell'acqua che la gente beve deve restare segreta? Si, ci credo.

3 - Coinvolgimento di Guariniello, un altro magistrato con una lunga serie di inchieste-fuffa nel suo carniere (e la famigerata sentenza "esemplare" Thyssen-Krupp). La sua perizia avrebbe stabilito che:

Che cioè il filtro delle caraffe non migliorerebbe la qualità dell'acqua di per sé potabile. Al contrario la impoverirebbe di calcio (ad esempio) e altri sali ai quali siamo abituati o che ci sono necessari.

Ora, i filtri di queste caraffe contengono RESINE A SCAMBIO IONICO: certo che RIDUCONO IL CONTENUTO DI SALI. E' QUELLO CHE LE RESINE SONO PROGETTATE PER FARE.
Ed inoltre, l'azione di addolcimento dell'acqua è uno dei punti di marketing delle caraffe. Quindi questa perizia scopre l'acqua calda... pardon, tenera.

Visto che in molte città italiane (Parma, ad esempio) l'acqua è dura**, togliere un po' di calcio non mi sembra una tragedia.

Poi si continua:

[...]il problema del deterioramento progressivo del filtro. Inutile o addirittura dannoso? Inefficace o veicolo di colture batteriologiche?

Le istruzioni d'uso di caraffa e filtri specificano chiaramente la durata, e sulle Brita c'è addirittura un indicatore che si mette a lampeggiare quando è il momento di cambiare il filtro.

4 - Il numero di reati ipotizzati: ne conto almeno cinque dall'articolo. E' la solita tecnica del lanciare il più accuse possibile sperando che almeno una funzioni. Per quanto riguarda le norme sui rifiuti, la Brita ha anche un servizio di ritiro e riciclaggio delle cartucce filtranti esaurite.

Ci sono poi minchiate di carattere generale:

Malgrado la discreta fama di qualità delle acque di rubinetto nostrane, finora avrebbero venduto circa un milione di esemplari complice un design accattivante e prezzi popolari.

Si, ci sono molte zone d'Italia con ottime acque: quando vado al mio paesello in montagna, non mi sogno nemmeno di comprare acqua in bottiglia od usare la caraffa filltrante. Ma ci sono anche molte zone dove l'acqua è tecnicamente potabile, ma molto dura e/o poco piacevole al gusto. Quindi non sono solo design e prezzi a far vendere le caraffe, ma la loro efficacia filtrante.

Magari mi sbaglio, ed è vero che le caraffe filtranti sono una truffa. Ma ne dubito, fortemente.

Ora, in questo scritto ho parlato soltanto delle caraffe Brita. Semplicemente perché si tratta della marca che ho usato, sia a Londra che a Parma. Le altre non le conosco.

*Si, sono pazzo per le bollicine.

**Dipende dalla geologia italiana, non c'è niente da fare.

Radiofobia Tentacolare

La situazione alla centrale nucleare di Fukushima, Giappone mi ha fatto comprendere una di quelle verità sgradevoli.

L'effetto più importante e nocivo delle radiozioni nucleari non è la necrosi cellulare, non i danni al DNA. E' il panico che si diffonde appena se ne parla.

Che rende molte persone incapaci di considerare razionalmente fatti e situazioni.

Dico, in Giappone un terremoto di magnitudo 9 (il più forte terremoto che ha colpito l'Italia negli ultimi 1000 anni o giù di lì fu di magnitudo 7,5) e conseguente maremoto ha causato la perdita del sistema di raffreddamento in 4 reattori di una centrale nucleare.

In Germania, il governo forza lo spegnimento di alcuni reattori. Primo, anche i reattori giapponesi sono andati in spegnimento automatico a causa del terremoto; i problemi di questi giorni sono causati dal calore residuo nel nocciolo. Secondo, la Germania è forse un pese ad altro rischio sismico? Per nulla; la decisione di spegnere i reattori non ha alcuna base tecnologica.

Ed in Italia si vuole usare l'incidente di Fukushima come ragione per abortire il nostro nuovo programma nucleare. Che visto com'è andata negli ultimi anni con terremoti molto meno potenti, nel caso di sisma magnitudo 9, in Italia eventuali fughe radioattive sarebbero l'ultimo dei nostri problemi.

E per dire la verità anche in Giappone l'incidente nucleare è poca cosa rispetto all'immane distruzione causata da terremoto e tsunami, alle migliaia di morti, alle centinaia di migliaia di sfollati in un clima ancora freddo, ai catastrofici danni economici.

Si, i soliti profeti di sventure continuano a dire che potrebbe diventare una catastrofe nucleare con milioni di morti e vaste aree inabitabili per centinaia di anni. Finora non è successo, una situazione tipo Chernobyl non è possibile visto che i reattori di Fukushima non usano grafite, e l'era nucleare è iniziata nel 1945, per cui non si può dire se la contaminazione radiottiva può realmente rendere un'area inabitabile per secoli. Mancano i dati.

Volevo scrivere qualcosa di più tecnico su Fukushima, ma alla fine mi limiterò a presentare collegamenti. E per favore leggete...

Uriel per le ricadute politiche; MIT e Legno Storto per aggiornamenti ed analisi tecniche; Biotecnologie Basta Bugie per le relazioni con il programma nucleare italiano.

Armi da Fuoco Civili e Militari

L'argomento delle differenze fra armi da fuoco civili e militari non è facilissimo da affrontare, perché c'è il rischio che gli oplofobi usino alcuni dei fatti che presenterò per giustificare le loro posizioni.

Ma la divulgazione dei fatti come sono secondo me viene prima del rischio che vengano abusati.

Altri ostacoli ad una sana discussione sono la generale ignoranza tecnico-scientifica – bisogna almeno conoscere le leggi del moto di Newton per discorrere di armi e balistica; i pregiudizi oplofobici, e la disinformazione.

Disinformazione nel senso che quasi tutto quello che un italiano medio sa delle armi da fuoco viene dai film d'azione. Ma i film d'azione, per quanto divertenti, solo di rado mostrano l'uso delle armi in modo realistico¹. A volte si discostano non troppo dalla realtà; altre volte sembrano ambientati in un universo con leggi fisiche diverse dalle nostre.

Ma torniamo all'argomento principale. Quali sono quindi le differenze fra armi civili e militari?

Per prima cosa restringiamo il campo: qui si parlerà solo delle armi individuali, per cui mitragliatrici pesanti, cannoni eccetera sono esclusi. Sono escluse anche armi tipo lanciagranate, lanciarazzi, bazooka, panzerschreck per ovvi motivi².

Dal punto di vista meccanico e strutturale, le differenze fra le due classi di armi sono minime³. Stessi principi di funzionamento, stesso tipo di meccanismi.

Le armi militari tendono a privilegiare facilità di costruzione, semplicità e solidità per renderle più economiche (il fattore economico però è meno importante in queste epoca di eserciti relativamente piccoli), durature e, soprattutto, facili da pulire e mantenere anche in condizioni difficili. Così abbiamo la carcassa in acciaio stampato del Kalashnikov, il meccanismo autopulente a recupero di gas dello M-16 ed altre soluzioni simili. Sempre con delle eccezioni, tipo la H&K che usa una meccanica relativamente complessa anche per il fucile G3.

A livello meccanico, l'unica grossa differenza è che le armi militari possono sparare a raffica. Però anche il fuco automatico non è così popolare nelle forze armate moderne, che preferiscono le raffiche di tre colpi, più facili da controllare.

Quindi, escluso il fuoco automatico, quello che distingue le armi militari sono fattori più estetici che funzionali. I fucili d'assalto (le pistole in dotazione alle forze armate sono identiche alle versioni civili) militari sono generalmente dotati di rompifiamma, mire ad alzo regolabile con relative protezioni, abbondanti paramano attorno la canna, in certi casi maniglia per il trasporto, attacchi per la cinghia da tracolla e per la baionetta.

Poi, in questi tempi i fucili militari hanno anche attacchi per un lanciagranate, rotaie per il montaggio di accessori come cannocchiale, collimatore, visore notturno, telemetro, torcia elettrica e chi più ne ha più ne metta. A volte anche calcio pieghevole e/o impugnature a pistola.

Dal sito Borderman's Sports, una selezioni di accessori per la carabina M-4

Ma tutti questi elementi non cambiano le funzioni di base dell'arma da fuoco. Un fucile militare con il selettore su colpo singolo e la sua versione civile semiautomatica dal punto di vista balistico sono pressoché identici.

Però ormai accessori come visore notturno e sempre di più anche telemetro sono diventati quasi indispensabili per le forze armate moderne; un fucile d'assalto senza questi apparecchi sarebbe poco utile.

C'è poi un'altra stranezza, ma questa più di tipo amministrativo che altro. Le forze di polizia, anche quelle civili, hanno in dotazioni armi automatiche. Se è vero che queste armi, come quelle militari, sono progettate solo per uccidere più persone possibile, ci troviamo con lo strano caso di forze dell'ordine attrezzate per uccidere un gran numero di cittadini. Ma agli oplofobi questo sembra non dare molto fastidio.

1 Film abbastanza realistici per le armi da fuoco sono The Heat e Miami Vice di Michael Mann, poi quelli di guerra di nuova generazione come Salvate il Soldato Ryan.

2 A meno che un non viva in posti tipo Kabul, nord Messico, Bogotà o anche certe parti dell'Indonesia. In questi casi, un bel RPG non sarebbe eccessivo per autodifesa.

3 Le armi ad anima liscia sono molto usate per caccia, soprattutto ai volatili. Ma nella forma di fucili calibro 12, specie a pompa, trovano anche impieghi militari.

Ancora Sui Proiettili

Vedo che il mio articolo sui proiettili a punta cava è uno di quelli che ottiene più visite dai motori di ricerca, per cui mi sembra opportuno ritornare sull'argomento.

Lo scopo del proiettile a punta cava è espandersi a fungo all'impatto con il bersaglio in modo da massimizzare il trasferimento della sua energia cinetica a quest'ultimo. Si, si tratta di un modo freddamente tecnico di dire che il proiettile a punta cava provoca generalmente ferite più gravi rispetto agli altri tipi di proiettile.

Eppure, è superficiale catalogare i proiettili espansivi come malvagi e quelli blindati od in piombo nudo come umani. Qualsiasi proiettile che colpisca una persona può causare ferite gravi che risultano in morte o danni permanenti, come fratture scomposte, lacerazione di tendini, legamenti e nervi, distruzione o riduzione della funzionalità degli organi interni.

D'altra parte, i proiettili blindati (che, ribadisco, sono in normalmente in dotazione alle forze di polizia italiane) vista la loro costruzione più robusta rimbalzano facilmente (caso Carlo Giuliani e probabilmente anche Gabriele Sandri) e possono trapassare ostacoli vari conservando abbastanza energia da rimanere pericolosi, mentre hanno meno potere d'arresto di quelli espansivi.

C'è una terza categoria di proiettili, e sono quelli frangibili, ovvero che si frammentano all'impatto col bersaglio. Questi però sono poco conosciuti al grande pubblico, anche se gran parte dei proiettili militari – quelli per fucile d'assalto – appartengono a questa categoria. Ci sono diverse leggende riguardo alla letalità di questi proiettili, come lo shock idrostatico che non lascia scampo e frammenti con “effetto frullino”. Che dire? Semplicemente considerate questo dato di fatto: il 5.6 x 45 mm NATO è il tipico calibro dei fucili d'assalto ed il suo proiettile standard è frangibile. Ebbene, da tempo ormai le forze armate americane si lamentano dello scarso potere d'arresto di queste munizioni e chiedono l'adozione di un calibro più potente.

Nei calibri per pistola, c'è la Glaser Safety Slug, che è un proiettile frangibile costruito comprimendo pallini di piombo all'interno di un sottile involucro di rame. Questa palla causa nelle persone ferite ampie ma piuttosto superficiali, però presenta rischio minimo di rimbalzi o sovrapenetrazione, visto che si disintegra all'impatto; può anche essere usata all'interno di aerei pressurizzati perché non è in grado di perforare la fusoliera. Non si sa però se viene catalogata fra le munizioni umane o fra quelle di crudele genocidio di massa.

Macondo 252 - Verso La soluzione

Il primo pozzo di soccorso ad essere trivellato è ormai arrivato molto vicino ad intersecare il pozzo in eruzione. La distanza orizzontale fra i pozzi è di circa 1,5 metri, mentre il punto di intersezione previsto è a circa 40 metri al di sotto della profondità attuale. Il pozzo di soccorso avanza lentamente perchè i trivellatori (non la BP, ma la ditta specializzata John Wright Company) stanno procedendo con la massima cautela - sia per centrare il bersaglio al primo colpo, sia per evitare problemi di altra natura.

L'ultimo tratto di rivestimento del pozzo di soccorso è stato calato e cementato, e l'ultimo tratto verrà perforato senza rivestimento. L'intersezione dovrebbe avvenire in un tratto di pozzo privo del rivestimento in cemento, per cui sarà subito possibile pompare fanghi nell'anello: se il flusso di indrocarburi è solo in questa zona, il pozzo verrà posto sotto controllo e quindi un (generoso) tappo di cemento gettato in modo da chiudere permanentemente entrambe i pozzi.

Se invece il flusso passa anche all'interno del production casing, sarà necessario montare una testa di perforazione per acciaio, forare la tubazione ed iniettare fanghi al suo interno - ed il solito tappo in cemento a seguire. Se tutto va bene, la fase acuta dell'emergenza potrebbe terminare a giorni.

Meglio non essere troppo ottimisti però.

Un Utile Elenco

Via un blog che purtroppo non ricordo al momento, sono arrivato al database dei pozzi di idrocarburi in Italia.

Tutti i pozzi trivellati dai primi del secolo, sia produttivi che sterili, sono elencati con la loro ubicazione, anno di perforazione, operatore e titolo minerario. In più, per molti pozzi è anche disponibile il profilo pozzo, che dà parecchie informazioni interessanti.

Disastro di Macondo 252 - Le Cause - Parte 2

Un lavoratore sulla Deepwater Horizon racconta che c'era l'impressione che si volesse finire il lavoro al più presto possibile. Ed in effetti, la BP decise di non effettuare una circolazione completa dei fanghi: questo processo serve ad eliminare il gas eventualmente disciolto, ed a portare in superficie i frammenti della roccia profonda che possono essere esaminati per capire meglio le condizioni a fondo pozzo.

Ma l'errore più grave fu la sostituzione dei fanghi con acqua marina prima di gettare il secondo tappo in cemento (probabilmente posizionato appena sopra alla formazione petrolifera). L'acqua marina ha una densità molto minore dei fanghi di trivellazione, per cui ha prodotto una pressione idrostatica insufficiente ad impedire la risalita di fluidi - principalmente gas - dal pozzo. Apparentemente, questa procedura fu approvata anche dal MMS, l'ente federale che si occupa di miniere e pozzi petroliferi.

C'è un motivo pratico per sostituire i fanghi con acqua: i fanghi tendono ad indurirsi rendendo molto lungo e difficile il lavoro di messa in produzione del pozzo. Ma vista l'importanza del mantenere un battente idrostatico sufficiente, la sostituzione dovrebbe essere l'ultimo passo.

Ma anche a questo punto sarebbe stato forse possibile riportare il pozzo sotto controllo. Se qualcuno avesse tenuto d'occhio i valori delle pressioni nei tubi, e soprattutto il flusso di fanghi in uscita: a pompe ferme, se c'è flusso significa che il gas sta spingendo fuori i fanghi. Ma evidentemente nessuno stava controllando questi parametri - forse perchè troppo impegnati a rimettere in ordine la piattaforma.

L'eruzione del pozzo avvenne nemmeno due ore dopo l'inzio del pompaggio dei fanghi. Quando i trivellatori iniziarono a ritirare le aste di trivellazione, secondo alcuni testimoni una fontana di fango sgorgò dal pozzo. Il personale inizio le procedure di chiusura del BOP e di distacco della piattaforma, ma ormai era troppo tardi: il gas venne in contatto con una sorgente di accensione ed esplose.

E come si usa dire, il resto è storia.

Il BOP ha funzionato solo parzialmente, come è stato constatato nelle settimane seguenti. Le ragioni di questo malfunzionamento non sono ancora chiare: si va da danni meccanici sufferti durante l'eruzione del pozzo; alla presenza di un tenace giunto fra le aste sul percorso dei pistoni tagliatubo (shear rams); a scarsa manutenzione dei circuiti idraulici ed elettrici del BOP stesso - pare ci fossero serie perdite di olio idraulico; a carenze di progettazione del sistema di emergenza che richiederebbe che il BOP rimanga connesso alla piattaforma fino al completamento della sequenza di chiusura. Oppure una combinazione di alcuni di questi fattori.

Eventualmente, il BOP verrà recuperato una volta chiuso il pozzo, ed esaminato per capire cosa sia successo.

Disastro di Macondo 252 - Le Cause - Parte 1

L'eruzione del pozzo nel Golfo del Messico continua, anche se grazie a diversi dispositivi la BP è ora in grado di raccogliere una quantità significativa del petrolio che fluisce dal pozzo.

Il tentativo di chiudere il pozzo con il top kill è fallito, probabilmente perchè anche pompando i fanghi alla pressione massima sopportabile dal rivestimento e BOP compromessi non si è riusciti a ricacciare indietro il petrolio. Per non rischiere ulteriori danni ad una struttura che potrebbe essere già a rischio di erosione catastrofica, è stato deciso di usare i pozzi di soccorso per bloccare il flusso di petrolio in profondità, e dall'altra parte di concentrarsi sul recupero del greggio.

Ora è finalmente possibile parlare delle cause del disastro - tenendo a mente che i fallimenti dei sistemi complessi come questo di rado hanno una sola causa; più spesso si ha una catena di eventi che porta infine alla castrofe. Inoltre, a me interessa sapere il perchè di questo disastro; non trovare i nomi di qualche persona da sbattere in galera.

Iniziamo con lo schema del pozzo al momento dell'eruzione. Qui si possono vedere i diametri e le lunghezze dei tubi di rivestimento utilizzati e quali zone sono state incamiciate con cemento.

Si può vedere un primo problema con il progetto stesso del pozzo: la camicia in cemento intorno al tubo da 7" non raggiunge il fondo della sezione precedente: un eventuale ingresso di fluidi a causa di un cedimento della camicia ha via libera fino alla testa del pozzo.

E naturalmente è successo proprio questo: un cedimento della camicia intorno al tubo da 7" nella zona di produzione del pozzo (anche perchè i fluidi in pressione si trovano nella zona di produzione). Un resoconto dettagliato si trova anche in questo articolo (inglese) del Wall Street Journal.

I difetti nella cementazione di un pozzo sono abbastanza frequenti, ma è anche possibile risolverli. Però prima è necessario controllare lo stato dell'incamiciatura (cement bond log) calando nel pozzo appositi strumenti - oppure, misurando le variazioni di pressione nel pozzo a circolazione dei fanghi ferma; quindi bisogna praticare fori nel rivestimento con l'uso di cariche esplosive, ed iniettare altro cemento. Il lavoro è lungo, e costoso, ed in un rapporto interno della BP (redatto quando si pensava di terminare il pozzo con un tubo da 9 7/8") viene concluso che è preferibile cambiare il progetto del pozzo piuttosto che dover correggere una cementazione difettosa.

Ma il cedimento della barriera di boiacca in sè è solo una concausa. L'evento critico è stato probabilmente un altro, ma per spiegarlo bisogna prima fare un piccolo passo indietro.

La piattaforma era di proprietà della compagnia Transocean, noleggiata dalla BP, ed i lavori di cementazione sono stati eseguiti dalla Halliburton (anche altri sub-appaltatori possoni essere coinvolti, ma di queste tre compagnie siamo sicuri). I lavori di perforazione venivano svolti materialmente da personale della Transocean, però la gestione di tutte le attività spettava ad un rappresentante (company man, in gergo) della BP a bordo della piattaforma. Questa persona può prendere decisioni anche contro il parere del capo trivellatore ed altri ingegneri.

Ora, dove eravamo rimasti... Il rivestimento nella zona del giacimento ed il tappo di fondo erano stati gettati, e dopo il tempo necessario a fare presa si stava procedendo con i test di pressurizzazione. Il test di pressione positiva (pressione nel pozzo maggiore rispetto al gicimento) è stato positivo, mentre il test di pressione negativa no*: si misurava ancora una sovrapressione nell'asta di trivellazione, segno che un fluido poteva entrare nel pozzo.

Ed ecco che si arriva al momento critico. Nonostante i risultati negativi della prova di pressione negativa - e l'opposizione del personale della piattaforma, il company man decide comunque di continuare con la procedura di abbandono temporaneo del pozzo - ovvero, rimuovere i fanghi dal pozzo sostituendoli con acqua marina ed installare una chiusura temporanea sulla testa pozzo al posto del BOP.

E la storia continua nella seconda parte dell'articolo.

* Ora qui ammetto di non conoscere la procedura esatta per questa prova. Ho letto che la kill line era stata svuotata dei fanghi e riempita con acqua di mare e le pompe di circolazione del fango fermate.

Cenni Sulle Trivellazioni Petrolifere

Prima di poter discutere in modo sensato del disastro della Deepwater Horizon (o Macondo 252, visto che l'origine dell'incidente sembra trovarsi più nelle profondità del pozzo che sulla piattaforma), bisogna sapere almeno per sommi capi come si trivella un pozzo petrolifero, specialmente del tipo offshore.

Ho fornito qualche cenno preliminare nel pezzo precedente, ma questi riguardano più che altro i tubi che connettevano la piattaforma alla testa pozzo.

Premetto che io non sono un ingegnere petrolifero, ma un chimico industriale per formazione, e comunque ho lavorato in ambienti e con persone coinvolte più da vicino nell'esplorazione ed estrazione del petrolio.

Quindi, se vi fidate di quello che vidico, ecco una breve esposizione. Naturalmente, nel caso che qualcuno che conosce bene la materia passi di qui, non sia timido e lasci pure un commento di correzione od approfondimento.

Per trivellare un pozzo petrolifero si usa uno scalpello di perforazione connesso all'estremità di una serie di aste di trivellazione; le aste vengono messe in rotazione da una tavola rotante che si trova alla base della torre (derrick) ed il movimento rotatorio dello scalpello, insieme al peso della serie di aste, permettono di frantumare il terreno.

Il raffreddamento dello scalpello e la rimozione dello smarino si ottengono circolando nel pozzo appositi fanghi di trivellazione, cioè sospensioni di argille ed additivi in una matrice acquosa od oleosa. I fanghi di trivellazione hanno anche un altro importante ruolo, che descriverò sotto.

I fluidi (petrolio, gas ed anche acqua) si trovano nel sottosuolo ad alta pressione a causa della massa che grava sopra di loro - la pressione aumenta di circa 1 bar ogni 10 metri di profondità: quando viene perforato un pozzo, questi fluidi erutterebbero con violenza se i fanghi di trivellazione non provvedessero un battente idrostatico sufficiente. A volte però la pressione dei fanghi può causare fratture nella roccia intorno al foro con infiltrazione dei fanghi stessi ed allargamento del foro. In pratica, si cerca di mantenere i fanghi alla minima densità necessaria, restando però pronti ad aumentarla nel caso di sovrapressioni o bolle di gas (kick). Nel corso di una perforazione condotta propriamente, c'è almeno una persona che tiene d'occhio i paramentri del pozzo (pressioni, flusso di ritorno dei fanghi, condizioni dello smarino) per capire se c'è un "calcio" in arrivo e dare l'allarme in tempo.

Come ultima linea di difesa contro l'eruzione di un pozzo ci sono i preventori di eruzione (blowout preventer o BOP): si tratta di potenti marchingegni collocati alla testa pozzo, azionati idraulicamente che possono chiudersi intorno alle aste di trivellazione, o anche schiacciarle/tagliarle per sigillare tutta la luce del pozzo e così bloccare un'eruzione - sempre che la sovrapressione non ecceda i loro limiti operativi, o che l'eruzione non abbia già causato danni al preventore stesso.

Durante la trivellazione, diventa necessario rivestire le pareti del pozzo. I motivi possono essere diversi: evitare il crollo delle pareti stesse; evitare la contaminazione di falde acquifere superficiali con fluidi profondi ed evitare il flusso incontrollato di petrolio/gas. Per rivestire il pozzo prima si cala una camicia di tubi d'acciaio di diametro minore del foro filettati uno all'altro; la prima tratta di incamiciatura è per forza fissata alla testa pozzo, mentre quelle successive (di diametro via via decrescente) possono essere fissate alla testa pozzo, oppure al fondo della precedente.

Quando l'incamiciatura è in posizione, della boiacca di cemento viene pompata al fondo del pozzo, e risalendo riempie l'anello fra camicia e pareti (i dettagli del processo sono un poco più complicati, ma il succo è questo). Quando il cemento ha fatto presa, dopo avere svolto le prove di pressurizzazione del caso, è possibile riprendere la perforazione con uno scalpello di diametro minore.

Spesso accade che la cementazione della camicia non riesca bene: il cemento può non aderire alle pareti del pozzo perchè diluito dai fluidi profondi, oppure presentare vuoti, oppure disperdersi in eventuali fratture delle formazioni rocciose e non raggiungere il livello desiderato. Lo stato della cementazione può essere controllato con sistemi ad ultrasuoni e registrato nel cement bond log. Se i difetti riscontrati sono eccessivi, è possibile praticare fori nella camicia usando cariche esplosive cave ed iniettare altra boiacca.

Il tratto di pozzo che interessa la formazione produttiva viene rivestito come sopra e dotato di tappo di cemento sul fondo; in più, si installa una camicia di produzione, ulteriore tubo che scende dalla testa pozzo fino al fondo e che ospiterà i sistemi necessari a captare o pompare il greggio.

Generalmente non è possibile passare subito dalla perforazione di un pozzo alla fase di produzione, per cui il pozzo viene temporaneamente abbandonato: anche la camicia di produzione viene cementata ed un paio di tappi di cemento disposti alle quote appropriate nel foro. Per massima sicurezza, si può lasciare lo spazio fra i tappi pieno di fanghi di trivellazione, anche se talvolta questo causa difficoltà nelle successive fasi di completamento.

Nelle trivellazioni offshore, si usa una colonna montante (riser) che consente il ritorno dei fanghi dal gruppo di preventori di esplosione alla piattaforma - anche se ci sono soluzioni che prevedono pompe di circolazione sul fondo marino e quindi nessuna colonna montante di grande diametro.

Il Disastro di Macondo 252 - Cenni Preliminari

L'eruzione del pozzo trivellato dalla Deepwater Horizon non è ancora finita e continua a preoccupare una buona parte degli USA. In Italia invece la storia non gode più di molta attenzione - ma fin dall'inizio è stato difficile avere informazioni tecniche di livello anche solo discreto.

Però conoscendo la lingua inglese si apre un mondo molto più vasto. Molte informazioni si possono trovare sul sito della British Petroleum - con molte illustrazioni esplicative - e sul sito della risposta all'incidente; ho visto molte discussioni e descrizioni utili anche su The Oil Drum.

Volevo scrivere un pezzo con i fondamentali della trivellazione dei pozzi petroliferi, ma è difficile trovare fonti di alto livello, a parte discussioni online alle quali partecipano esperti del ramo. La situazione per quanto riguarda la lingua italiana è terribile: non si trova nulla di decente sull'ingegneria petrolifera in Internet. Le cose vanno un po' meglio in inglese - di nuovo - ma al momento non ho 95 dollari da spendere per A Primer of Oilwell Drilling.

Comunque, andiamo al sodo.

La piattaforma Deepwater Horizon era connessa al pozzo in perforazione (o meglio, alla sommità del gruppo di preventori di eruzione) tramite circa 1520 metri di una colonna montante di tubo da 21 pollici con pareti relativamente sottili. All'interno della colonna si trova l'asta di trivellazione da 9 pollici, questa con pareti pesanti per sopportare gli sforzi della perforazione in condizioni estreme - sul fondo marino a 1500 metri insiste una pressione di circa 150 bar.

All'esterno della colonna sono fissati altri due tubi da 3" chiamati choke e kill line, che servono rispettivamente a sfiatare in modo controllato eventuali sovrapressioni o bolle di gas, ed ad introdurre nel pozzo fango ad alta densità per bloccare la risalita di fluidi.

Quando la piattaforma è affondata, tutta questa struttura si è staccata da essa ed è collassata sul fondo del Golfo; c'è una curva a gomito subito sopra al preventore di eruzione e l'asta di trivellazione sporge per una certa distanza dall'estremità della colonna montante spezzata.

Inizialmente le perdite di greggio e gas erano tre (dopo qualche giorno durante i quali sembrava che non ci fosse alcuna perdita): una dall'estremità dell'asta di trivellazione; l'altra, la principale, dall'estremità della colonna montante e la terza dal gomito sopra il preventore. Il flusso totale da queste perdite è difficle da stimare; si va dai 5000 barili al giorno della BP/NOAA a numeri tipo 70 000 barili forniti da alcuni esperti di fumarole sottomarine (o forse che la stampa ha estrapolato dalle dichiarazioni degli scienziati).

Operando con piccoli sommergibile teleguidati, è stato possibile installare una valvola sull'asta di trivellazione e quindi chiudere quella perdita. Successivamente, la BP ha provato a raccogliere il greggio che proviene dalla perdita principale utilizzando una grossa campana di cemento ed acciaio da posare alla fine della colonna montante. Putroppo, il raffreddamento adiabatico del gas naturale in espansione ha causato la formazione di ghiaccio ed idrati di metano che hanno ostruito l'apertura di deflusso. La campana di contenimento quindi è stata abbandonata.

Domenica 16 finalmente è stato possibile inserire un tubo più piccolo (4 pollici, pare) all'interno della colonna montante; la tenuta è assicurata da diaframmi in gomma fissati a questo "ago" e con questa soluzione è diventato possible portare fino alla nave di trivellazione Discoverer Enterprise circa 1000 barili al giorno di greggio. Il flusso massimo sopportabile dal sistema è maggiore di questo, ma i tecnici sul posto operano con grande cautela per evitare altri problemi.

Comunque, la BP si sta preparando per chiudere definitivamente la perdita con una tecnica detta top kill: l'iniezione forzata di fanghi di trivellazione ad alta densità nel pozzo utilizzando le linee di choke e kill. I fanghi e le pompe necessarie sono quasi pronti, per cui l'attesa sarà breve. Una volta "ucciso" il pozzo in eruzione, ci sarà tempo di trivellare con calma i pozzi di sollievo (relief) e quindi chiudere il tutto con abbondante cemento.

Se nemmeno questa tecnica dovesse funzionare, la BP è pronta a giocare anche la carta del junk shot, ovvero l'introduzione di detriti vari (si parla di palle da golf e pneumatici triturati) nel pozzo così che il flusso di greggio li porti a chiudere gli orifizi. I detriti hanno una capacità di otturare le tubazioni quasi prodigiosa, quindi questa tencica può funzionare.

Incidente alla Deepwater Horizon

Penso che i più conosceranno questa vicenda come il versamento di greggio (o disastro ambientale) del Golfo del Messico, ma la piattaforma che ha preso fuoco ed è affondata si chiama invece Deepwater Horizon, e l'incidente è accaduto durante le fasi finali della trivellazione di un pozzo esplorativo nel blocco Macondo 252.

Mi piacerebbe riuscire a scendere un poco più in profondità nei dettagli tecnici, ma per ora iniziamo dalle noiose nozioni.

La Deepwater Horizon è stata costruita nel 2000 dalla Hyundai in Corea del Sud, ed appartiene alla compagnia di trivellazione offshore Transocean. Si tratta (o trattava) di una imponente e moderna piattaforma semisommergibile di trivellazione: il suo lavoro è quello di trivellare pozzi, non di estrarre e processare petrolio.

Transocean aveva noleggiato la piattaforma alla British Petroleum per la trivellazione di due pozzi esplorativi. Il primo - ed unico - pozzo doveva partire dal fondo marino alla profondità di circa 1525 m per estendersi fino a 5490 metri ed era stato pianificato di sigillarlo ed abbandonarlo temporaneamente prima di essere messo in produzione.