Cos’è il metano “solido”, dove si trova e quali sono i rischi degli idrati di gas naturale

Il metano solido (idrato del metano) è una miscela congelata di acqua e metano che si trova principalmente nei fondali oceanici, ma anche nel permafrost e nei ghiacci polari più profondi: spesso chiamato “ghiaccio ardente” perché sembra ghiaccio, ma inizia a bruciare a contatto con una fiamma libera, questo composto del metano appartiene alla famiglia dei clatrati, un tipo di solido in cui le molecole di gas sono ingabbiate in un reticolo cristallino formato da molecole d’acqua. Affinché questa forma di metano siano stabile, sono necessarie basse temperature e alta pressione, oltre naturalmente a grandi disponibilità di gas e molecole d’acqua.

La scoperta di grandi volumi di metano solido nei fondali dei mari europei – ad accezione tuttavia del Mediterraneo, dove gli idrati del metano non sono diffusi – ha sollevato ampie discussioni su vantaggi di un suo potenziale uso come risorsa energetica ma anche sui rischi legati all’estrazione e all’eventuale scioglimento per effetto del cambiamento climatico.

Tra i lati positivi, c’è chiaramente la possibilità di produrre grandi quantità di metano che, secondo diverse stime, potrebbero soppiantare le risorse di gas naturale convenzionali. I pericoli ambientali sono però diversi, legati principalmente all’instabilità di questo composto, particolarmente sensibile anche a minime variazioni di temperatura e pressione: il rilascio durante le attività di estrazione ma anche come conseguenza del progressivo aumento delle temperature per effetto del cambiamento climatico rappresenta un rischio enorme perché il metano è un gas serra molto potente.

Cos’è il metano solido, l’idrato del gas serra che si trova sotto i fondali marini

Il metano solido, noto anche come ghiaccio ardente, è l’idrato di metano, un composto in cui una molecola di metano è ingabbiata all’interno di un reticolo cristallino composto da sei molecole di acqua (CH46H20) che si forma in condizioni di bassa temperatura (-15 °C) ed elevata pressione ambientale (20 bar).

Per queste particolari condizioni, la formazione e la stabilità degli idrati di metano è limitata solo ad alcuni ambienti favorevoli, che includono principalmente i fondali marini, dove questo tipo di composto è particolarmente diffuso, ma idrati del metano possono essere trovati anche nel permafrost e nei ghiacci più profondi. Secondo l’US Geological Survey, gli idrati di metano sono di gran lunga la fonte di idrocarburi più abbondante al mondo.

Nei fondali marini, in particolare, diversi rapporto hanno evidenziato che grandi depositi di metano solido si trovano nei pressi dei margini continentali, a profondità d’acqua comprese tra 350 e 5000 metri. In Europa, un importante studio scientifico (il rapporto Minshull) ha documentato la presenza di grandi volumi in diverse aree al largo del continente, in particolare nella piattaforma occidentale che si estende verso l’Irlanda e l’Islanda.

Depositi di metano solido in Europa: in arancione, le aree dove l’idrato di metano è stabile; in blu le aree dove l’idrato di metano è instabile / Credit: Minshull et al., 2020.

Nel Mediterraneo, tuttavia, nonostante ci siano ingenti riserve di gas metano convenzionali, gli idrati del metano sono meno diffusi di quanto ci si aspetterebbe, probabilmente perché la formazione di questo composto “è fortemente limitata dalla presenza di alte concentrazioni di sale nel sottosuolo” come dimostrato in uno studio recentemente pubblicato sulla rivista Geology.

Vantaggi e rischi del metano solido

Il metano solido, come risorsa energetica, rappresenta un’opportunità per ridurre la nostra dipendenza dal petrolio e altri combustibili fossili, in considerazione dell’abbondanza di questo composto e della possibilità di ottenere grandi quantità di metano – come noto, il metano è idrocarburo che, bruciando, libera la minor quantità di carbonio. Il suo impiego non è però esente da rischi, in relazione alle problematiche legate a una sua estrazione sicura e sostenibile.

Le molecole di metano solido, come detto, sono simili a cristalli di ghiaccio contenenti metano, la cui stabilità è suscettibile a minime variazioni di temperatura e pressione. Al variare di queste condizioni, anche per pochi secondi, il ghiaccio fonde e il metano si libera in forma gassosa. Ciò rende anche il semplice prelievo di campioni un’operazione complessa, dal momento che una volta in superficie, la maggior parte del metano si disperde e, con le attuali tecnologie, solo una piccola parte viene recuperata sotto forma di solido.

Questa caratteristica è “una delle principali limitazioni all’estrazione del metano immagazzinato sotto forma di idrato e anche una delle possibili fonti di gravi problemi ambientali legati al suo utilizzo” precisa anche l’ENI in un documento sugli idrati del metano, suggerendo grande cautela nella corsa all’utilizzo di questi composti.

I rischi del metano solido sono però legati anche a un suo potenziale scioglimento per effetto dei cambiamenti climatici. Il progressivo aumento delle temperature potrebbe infatti incidere sulla stabilità degli idrati di metano e, di conseguenza, sul rilascio di metano nell’ambiente. “Allo stato delle conoscenze attuali – spiegano gli autori di un recente articolo sulle sfide ambientali derivanti da scenari di cambiamento climatico – non è chiaro quali potranno essere i rischi ambientali di tali rilasci nel prossimo futuro, sia per quel che riguarda, ad esempio, gli ecosistemi sia per quel che riguarda la stabilità dei fondali marini”.

Ciò che è comunque noto è che il rilascio di grandi quantità di metano, sia come conseguenza di un processo estrattivo irresponsabile sia come effetto del cambiamento climatico, potrebbe avere un serio impatto sul riscaldamento globale, essendo il metano un gas serra 20 volte più potente dell’anidride carbonica. In questa situazione, si determinerebbe un ulteriore aumento delle temperature, che porterebbe alla fusione di altre grandi quantità di idrati nei fondali, nei terreni ricoperti dal permafrost e nei ghiacci polari, con anche il rischio di fenomeni franosi su larga scala, elle aree soggette a prelievi o scioglimento, oltre a innescare una serie di processi i cui effetti finali sono difficilmente prevedibili.