Benvenuti nella miniera di Katowice, nel sud della Polonia, dove vengono ancora estratte migliaia di tonnellate di carbone ogni anno. Questa è una miniera molto particolare.
Qui sotto nelle gallerie, ad una profondità di circa venti metri lavorano non dei minatori ma degli scienziati… con un sogno in testa.
“Ci troviamo – dice il coordinatore del progetto HUGE, Krzysztof Stanczyk – in una miniera di carbone. Ma non facciamo estrazione. Questa è una miniera sperimentale. Stiamo infatti studiando un modo alternativo per produrre energia. Ad esempio attraverso l’immissione di ossigeno vaporizzato nel carbone, si può produrre idrogeno. Questo idrogeno può poi essere usato in turbine a gas per produrre energia, per le caldaie o usato come carburante in sistemi chimici”
La mattina presto, un camion carico di ossigeno liquido viene parcheggiato davanti la miniera. E’ l’inizio dell’esperimento realizzato all’interno del progetto di ricerca dell’ Unione Europea denominato HUGE.
Un’ iniziativa tutta dedicata alla produzione di idrogeno.
“Scarichiamo l’ossigeno liquido in una speciale piscina -spiega Marian Wiatowski, dell’Istituto Centrale Estrattivo polacco – Qui si espande, evapora e si trasforma in gas. A quel punto lo incanaliamo in una conduttura con l’aiuto di alcune valvole di sicurezza. Il flusso del gas è continuamente monitorato. Poi lo indirizziamo in un deposito di carbone e attendiamo che si realizzi il processo di gassificazione.”
L’ intero esperimento viene seguito da questo edificio. Videocamere sotterranee e sensori aiutano i ricercatori a rilevare eventuali anomalie.
“Questo è il cuore – dice Krzysztof Kapusta, dell’Istituto Centrale Estrattivo polacco – del sistema di controllo dell’esperimento. Controlliamo sia il processo di gassificazione sia la qualità dell’aria dentro la miniera. Questo monitoraggio è la chiave della nostra ricerca. Durante la gassificazione sotterranea del carbone si possono verificare pericolose esplosioni. I nostri controlli servono per prevenire eventuali fughe o esplosioni di gas.”
Chimici e geologi hanno il compito di controllare in superficie.
Anche se l’entrata della miniera è completamente sigillata, i ricercatori temono che alcuni gas dannosi possano fuoriuscire e inquinare il terreno.
“Siamo 25 metri sopra il posto dove realizziamo la gassificazione – precisa Krzysztof Kapusta, dell’Istituto Centrale Estrattivo polacco- Usiamo un radar per controllare cosa accade sopra la miniera. Questo strumento permette di misurare ogni tipo di cambiamento.. In questo modo monitoriamo anche le possibili fughe di gas e analizziamo la natura delle perdite.”
Qui a Liege, in Belgio, un’altra città europea con una lunga tradizione di estrazione di carbone, sono stati realizzati diversi studi di preparazione all’esperimento polacco.
Un reattore all’interno di questo laboratorio gigante ha aiutato gli scienziati a scoprire una parte dei misteri legati alla gassificazione del carbone.
Il primo passo è stato quello di simulare l’interno di una miniera di carbone. Grandi quantità di carbone sono state mischiate a del materiale inorganico, ossia inattivo.
“Questo elemento – dice Antoine Pierlot, di EcotechnoPole Wallonie – permette di simulare la presenza di altri minerali nel terreno. Visto che si tratta di un progetto di gassificazione sotterranea occorre tener presente che nel terreno non c‘è solo del carbone.Ma saremo in presenza anche di materia inorganica che dovremmo riuscire a ricreare nel nostro reattore”.
L’insieme degli elementi che ne risultano vengono introdotti nel reattore e stimolati con diversi gas, pressioni e temperature.
Gli scienziati vogliono comprendere come il carbone reagisce a diversi parametri di gassificazione.
“Il controllo dei parametri – spiega Antoine Pierlot, di EcotechnoPole Wallonie – ci permette di verificare la qualità e la quantità dei prodotti del nostro reattore di gassificazione. Per esempio aumentando la pressione, si favorisce la produzione di metano; aumentando la temperatura si verifica la produzione di idrogeno e di monossido di carbone”.
I gas prodotti sono misurati e analizzati attraverso tecniche sofisticate, come la cromatografia. Una verifica visuale dei gas di carbone creati aiuta i ricercatori ad arrivare ad alcune conclusioni.
“Sono tre i tipi di gassificazione – dice Pierre Landuyt di EcotechnoPole Wallonie – Quelli in presenza di biossido di carbonio, che possiamo dire a grandi linee che generano un gas ricco di monossido di carbonio; la gassificazione con vapore d’acqua che crea un gas con idrogeno; e la gassificazione con l’idrogeno che in questo caso genera un gas con la preminenza di metano che costituisce la base del gas naturale sintetico che ritroviamo nei settori energetici”.
Torniamo in Polonia, dove l’esperimento sotterraneo è proseguito con successo per tre settimane.
Il reattore sotterraneo ha realizzato il processo di gassificazione di 50 chili di carbone all’ora. Non si sono verificate fughe di gas pericolose.
L’idrogeno e gli altri gas composti sono stati stoccati e analizzati con attenzione.
“In questo laboratorio – dice Krzysztof Kapusta, dell’Istituto Centrale Estrattivo polacco -analizziamo i diversi composti chimici presenti nei gas creati in laboratorio. Usiamo la tecnica della cromatografia. Una conduttura porta il gas direttamente dal reattore a qui. Il computer analizza i dati e li dispone in un grafico. Cosi’ possiamo identificare facilmente i diversi gas prodotti e in questo caso i principali sono biossido e monossido di carbonio, idrogeno, azoto, ossigeno e altri gas che sono inquinanti come i composti di zolfo.”
I ricercatori sognano ora di migliorare il procedimento per ottimizzare la produzione di idrogeno e limitare le fuoriuscite di gas dannosi.
“Nelle tecniche classiche per il carbone – dice il coordinatore del progetto HUGE, Krzysztof Stanczyk – quando ci sono poche quantità di minerale si evita l’ estrazione. Si tratterebbe di troppo lavoro per un risultato limitato. Il processo di gassificazione potrebbe portare beneficio economico al settore estrattivo e alle stesse miniere. Verrebbe sprecato meno carbone, l’offerta di energia potrebbe aumentare e con maggiore rispetto dell’ambiente”.
Un’eventuale nuova risorsa di energia rinnovabile quindi , e forse anche una sorta di rilancio per le regioni europee ricche di carbone.