nelle aree continentali e 101 mWm

1. INTRODUZIONE

Per energia geotermica si intende l’energia contenuta sotto forma di calore all’interno della Terra, il quale si dissipa continuamente verso la superficie; mediamente la temperatura delle rocce aumenta con la profondità di 3˚C ogni 100 m (gradiente geotermico).

La differenza di temperatura tra le zone profonde, più calde, e quelle superficiali, più fredde, dà origine ad un flusso di calore dall’interno verso l’esterno della Terra; il flusso di calore terrestre medio è 65 mWm

nelle aree continentali e 101 mWm

nelle aree oceaniche, con una media globale di 87 mWm

(Fig.1.1), (Dickson e Fanelli, 2004).

Un sistema geotermico è un ‘sistema acqueo convettivo, che, in uno spazio confinato dalla parte superiore della crosta terrestre, trasporta il calore da una sorgente termica al luogo, generalmente la superficie, dove il calore stesso è assorbito (disperso o utilizzato)’, (Dickson e Fanelli, 2004).

Sinteticamente un sistema geotermico è composto da tre elementi:

 sorgente di calore: un’intrusione magmatica ad alta temperatura (> 6000˚C) posizionata a bassa profondità (5-10 km);

 serbatoio: complesso di rocce permeabili ricoperto solitamente da rocce impermeabili e connesso a zone di ricarica superficiale;

 fluido: che trasporta il calore contenuto all’interno delle rocce.

L’Italia ha un’importante vocazione geotermica: i valori di flusso geotermico coprono un intervallo tra 30 mWm

e 100 mWm

, con picchi nel settore tirrenico fino a 450 mWm

(Fig.1.1). Questa anomalia geotermica è dovuta alla storia geologica recente dell’area tirrenica, dove, inseguito all’apertura del Mar Tirreno e il conseguente assottigliamento crostale, a partire dal Pliocene, si è verificata la risalita di corpi magmatici. Quest’ultimi sono la sorgente di calore che, nella Toscana Meridionale, alimenta gli importanti campi geotermici di Larderello-Travale e del Monte Amiata (Bagnore e Piancastagnaio), (Buonasorte, 2008).

Nella Pianura di Pisa non si osserva un importante anomalia geotermica come nel settore meridionale, ma il flusso di calore si collocala sopra il valore medio terrestre tra 60 mWm

e 80 mWm

.

Inoltre, Baldi et al., 1998 indicano la presenza di un serbatoio geotermico carbonatico con una

temperatura prevista di 60˚C e una profondità del tetto del serbatoio di 1000 m nell’area compresa

tra la Pianura di Pisa, Pisa, Pontedera e Cascina Terme.

Figura 1.1 Mappa del flusso di calore dell’Italia; in rosso è evidenziata l’area del Bacino di Viareggio con flusso di calore superiore alla media (modificata da Cataldi et al., 1995).

Negl’ultimi anni, molti studi hanno dimostrato che, globalmente, significative quantità di CO

sono rilasciate in atmosfera da vulcani quiescenti e da sistemi geotermici vulcanici (Kerrick, 2001).

Inoltre, è stato dimostrato che la generale diffusione di CO

dal suolo lungo i fianchi dei vulcani è influenzata dall’attività vulcanica, dimostrandosi un ottimo sistema di monitoraggio (Fridriksson et al., 2006).

Studi recenti hanno indagato l’emissioni di CO

da sistemi geotermali e vulcanici in diversi ambienti tettonici: margini convergenti, hot spot, sistemi geotermali vulcanici sottomarini e aree affette da regimi estensionali concitanti all’azione di plume di origine mantellica (Fridriksson et al., 2006).

Questo studio si pone l’obbiettivo d’ indagare l’anomalia geotermica nel settore Nord della Pianura

di Pisa utilizzando anche una metodologia di prospezione geochimica, che prevede la misura del

flusso di anidride carbonica (CO

) con il metodo della camera ad accumulo. Questo metodo di

misura semplice e veloce, permette di ottenere molti dati di flusso al giorno (Fridriksson, 2009).

La scelta di misurare il flusso di CO

è dovuta sia alle caratteristiche di questo gas: maggior componente gassoso non-condensabile nei sistemi geotermici e moderata solubilità in acqua (Lewicki et al.,2005); sia alle molteplici informazioni che si possono ottenere (Fridriksson, 2009):

 stima delle dimensioni areali e temperatura del campo geotermico;

 individuazione di faglie attive e sistemi di fratture per la definizione dei principali canali di circolazione dei fluidi;

 identificazione di strutture superficiali.

Inoltre, questa metodologia si può rivelare particolarmente efficace in quanto è ampiamente utilizzata per ottenere informazioni sui sistemi geotermici ‘nascosti’, cioè sui quei sistemi che non presentano rilevanti manifestazioni superficiali (nell’area di studio è presente il Sistema idrotermale di San Giuliano Terme), ma che potrebbero essere individuati dalla misura di gas a bassa solubilità, come l’anidride carbonica, divenendo una potenziale risorsa sfruttabile (Lewicki et al.,2005 e 2008).

Parallelamente, con l’ausilio di specifici software di modellistica 3D (Petrel E&P software platform, Schlumberger), è stato realizzato un modello tridimensionale del sottosuolo della Pianura di Pisa, da utilizzare, in futuro, per la valutazione del potenziale energetico delle falde e dei sedimenti; ciò favorirà l’impiego dei sistemi a pompa di calore geotermica nelle aree densamente abitate che caratterizzano la piana alluvionale.

Le pompe di calore permettono di usare direttamente le risorse geotermiche a bassa temperatura, anche con temperature inferiori a 20 ˚C (Dickson e Fanelli, 2004).

I sistemi di pompe di calore consentono di estrarre ed utilizzare economicamente il calore contenuto

in corpi a bassa temperatura: terreno, acquiferi poco profondi, masse d’acqua superficiali (Dickson

e Fanelli, 2004), (Fig.1.2).

Figura 1.2 Esempio di sistema di riscaldamento domestico con pompa di calore connessa al terreno (a sinistra) e schema di pompa di calore in posizione di riscaldamento (a destra), (Dickson e Fanelli, 2004).