La colonizzazione degli oceani (seconda parte)

Nella  prima parte di questo articolo ci siamo occupati dell’alimentazione degli abitanti delle città galleggianti, ma queste strutture potrebbero svolgere un ruolo importante anche per l’esplorazione dei fondali e la crescita dell’industria mineraria sottomarina. Si stima che solo il 5% dei fondali oceanici sia stato esplorato con sistematicità (18), mentre di sicuro conosciamo molto meglio la superficie della Luna o di Marte. I fondali marini sono l’ambiente alieno più vicino a noi ma anche uno dei più difficili da esplorare, per via della sue enorme estensione e profondità. Vi si nascondono non soltanto atipici esseri viventi, ma anche una gran quantità di risorse minerarie, la cui tecnica estrattiva varia a seconda dello stato della risorsa. Più precisamente le risorse minerarie oceaniche si suddividono in depositi non consolidati, consolidati e fluidi. I primi vengono dragati dal fondale marino tramite delle apposite reti, mentre per le seconde ci si avvale di tecniche diverse e, anche qui, dipendenti dallo stato del minerale (19). Se la risorsa è solubile in acqua questa viene disciolta in essa ad alta temperatura e trasportata con apposite tubazioni fino al deposito, dove viene separata dall’acqua e accumulata. Questa tecnica estrattiva è chiamata “Frash” ed è impiegata per l’estrazione dello zolfo dai fondali marini (20).

Si possono anche estrarre i minerali disciolti nell’acqua di mare, ma in questo caso si ricorre a tecniche chimico-fisiche molto dispendiose. In passato si è pensato di ottenere l’uranio dall’acqua di mare, come pure il litio e il magnesio, ma questi progetti sono rimasti quasi sempre allo stadio teorico (21).  Infine i materiali non solubili in acqua vengono estratti tramite le tecniche di perforazione del fondale. Si pensi ad esempio al petrolio o al gas naturale estratto dalle piattaforme petrolifere.

 

galleggiane sommergibile sottomarino

 

A partire dalla costa fino alla distanza di 70 km  si estende il fondale marino facente parte della piattaforma continentale (22). Attualmente le estrazioni minerarie avvengono in questa parte di mare. I depositi consolidati sono la continuazione dei giacimenti sulla terraferma e sono raggiunti da terra con delle gallerie. Le materie prime estratte sono il carbone, stagno, vari depositi metallici e anche diamanti (23). Esistono anche depositi consolidati superficiali di fosforite, individuati sulle aree di risalita oceaniche a largo delle coste sud-occidentali del Nord America e sulle coste occidentali del Sud America. Per il momento quest’ultimi non sono sfruttati perché la materia è ancora abbondanti sulla terraferma. Sale, Zolfo e Potassio sono altre risorse depositate sul fondale in conseguenza dall’evaporazione dell’acqua marina (per questo dette evaporiti), lo zolfo in particolare viene estratto dal fondale marino a largo della Louisiana, con la tecnica già citata del Frasch, e costituisce circa il 20% della produzione degli Stati Uniti. Nei fondali esistono anche risorse non consolidate, come depositi  di sabbia e ghiaia silicea, oppure le sabbie di titanio a largo del Brasile. La formazione di questi depositi è dovuta all’alto peso specifico dei minerali (compresi tra il 3,5 e 8) (24). Le riserve fluide sono rappresentate da petrolio e gas naturale intrappolate sotto il pavimento oceanico, la loro estrazione è ormai di routine e oggi è possibile raggiungerle fino ad una profondità di 6000 m. Altre risorse fluide sono solute direttamente nell’acqua di mare sotto forma di sali, ma come già detto hanno una concentrazione troppo bassa per essere estratte con profitto.

Oltre i 70 Km dalla costa iniziano i bacini oceanici, anche questi molto ricchi di materie prime.
I noduli di manganese e i sedimenti metalliferi sono alcune tra le risorse che stanno riscontrando l’interesse dell’industria mineraria. In particolare i noduli di manganese, la cui grandezza media varia tra i 5 e i 10 cm, si trovano a circa 2000 m di profondità e sono formati al 50% di manganese, 2% di nichel, 2% rame, una percentuale variabile tra l’1 e il 18% di ferro e cobalto (la cui potenzialità estrattiva è pari al 25% del cobalto estratto annualmente nel mondo) (25).
I sedimenti metalliferi non consolidati si trovano nei pressi dei camini termali vicino alle aree vulcaniche e le dorsali medio oceaniche, quest’ultime ad una profondità di oltre 4000 metri. Questi sedimenti contengono mediamente il 29% di ferro, 3,4 di zinco, 1,3% di rame, lo 0,3% di piombo e altri metalli come oro e argento (26). Vi sono anche depositi consolidati di manganese, rame, ferro, platino, nichel e terre rare, originati anche dai depositi magmatici di cromite, la cui presenza è stata dedotta dagli affioramenti oceanici di Cipro e Terranova. Le terre rare sono molto interessanti perché la loro disponibilità, come dice il nome, sulla terra ferma è molto scarsa, ad esempio l’ittrio e i lantanidi trovano impiego nella sempre maggiore produzione di materiale elettronico (27). Queste risorse non sono ancora stimate con precisione e saranno oggetto di studi estrattivi solo dopo lo sfruttamento dei noduli di manganese. Analogamente non sono state ancora stimate le potenzialità estrattive delle riserve fluide di petrolio.

 

galleggiante sommergibile sottomarino

Come si è potuto vedere gli oceani contengono molte risorse che hanno suscitato l’interesse delle compagnie private. Le Nazioni Unite hanno creato l’”Autorità Internazionale dei Fondali Marini” che dovrebbe regolare lo sfruttamento minerario delle acque oceaniche. La prima azienda mineraria a sfruttare i depositi marini da attività solfuree fu la Nautilus Minerals attiva in Papua – Nuova Guinea (28). Una città galleggiante potrebbe fungere da centro di accumulo e smistamento delle materie prime estratte nelle sue vicinanze, oppure come accumulatore di materiali appena estratti al di sotto di essa, favorendo così la nascita di città minerarie galleggianti.

Quali fonti energetiche sarebbero utili per una città galleggiante? Abbiamo accennato sopra allo sfruttamento del moto ondoso, dei venti, delle correnti oceaniche e del Sole. Teniamo presente che nel mare vi sono correnti marine e atmosferiche che possono durare tutto l’anno, ma queste non sempre sarebbero sufficienti ad alimentare un’intera città nella quale l’energia elettrica servirà non solo alle abitazioni ma anche a piccoli impianti industriali. Possiamo spingerci più in là e pensare di utilizzare una forma di energia perenne che, se ben sfruttata, può eguagliare una classica centrale termoelettrica. Stiamo parlando dell’energia geotermica presso i camini idrotermali e nelle aree vulcaniche. In quei punti l’acqua raggiunge temperature intorno ai 400°C, mentre la temperatura dell’acqua circostante è di circa 2°C. Se si sfruttasse l’energia geotermica di questi camini si potrebbero alimentare le macchine per la raccolta dei minerali e inviare l’energia in eccesso alla città galleggiante.

Queste centrali geotermiche sottomarine produrrebbero una grande quantità di energia in modo costante, anche se, a differenza delle normali centrali geotermiche che usano direttamente i gas caldi del sottosuolo, richiederebbero degli scambiatori di calore, collegati ad un circuito chiuso contente acqua desalinizzata in pressione, direttamente a contatto con le acque calde. Così facendo nelle tubature si formerà del vapore che potrà essere inviato ad una turbina e produrre elettricità. Successivamente questo viene ridotto  allo stato liquido grazie a degli scambiatori posti nelle acque fredde circostanti. Si potrebbero impiegare anche dei sali nelle condutture della centrale, trasportando il calore dalla zona calda ad un motore Stirling. Questo funziona con la differenza di calore: una parte sarebbe riscaldata dai sali mentre l’altra raffreddata dall’acqua circostante, generando un forte salto termico e un’ottima resa.

Recentemente il team di ricerca formato dallo Ryuhei Nakamura del “Center for Sustainable Resource Science”, in collaborazione con l’Università di Tokio, è riuscito a produrre energia elettrica direttamente dai fluidi dei camini idrotermali sulla base di principi chimico-fisici (29). Un ulteriore sviluppo dell’energia geotermica sottomarina consisterebbe nella generazione di elettricità direttamente dalla lava vulcanica, come già sperimentato nelle Haway e in Islanda (30). Per questo scopo si potrebbero utilizzare le dorsali medio oceaniche, laddove il magma risale direttamente dal mantello ad una temperatura di oltre 1000°C. Oppure trivellare i vulcani sottomarini per raggiungere le zone più calde, come progettato dalla società italiana Eurobuilding Spa nel Mediterraneo. Il progetto prevede la realizzazione di piattaforme galleggianti offshore le cui trivelle si immergerebbero alla profondità di 800 m, per poi penetrare nel vulcano sottomarino Marsili per 2 km, generando oltre 1000 MW di energia, sufficiente per una città di 700 mila abitanti (31).

galleggiante sommergibile sotttomarinoLe enormi pressioni e le temperature molto basse delle acque profonde pongono delle sfide ingegneristiche ancora aperte. Bisogna tener presente che a 2000 metri di profondità si hanno circa 200 atmosfere, le temperature variano dai 4°C a 1000 metri di profondità e calano drasticamente fino ad un massimo di -40°C seguendo l’aumento della profondità (32). Riuscire a realizzare delle macchine che lavorino ad alte e basse temperature e pressioni elevate, è una grande sfida ingegneristica che potrebbe tornare utile nell’esplorazione spaziale: ad esempio una simile tecnologia potrebbe essere impiegata per l’esplorazione del suolo venusiano, su cui si registra una pressione di circa 90 atmosfere, che in mare si riscontra alla profondità di 900 metri, con una temperatura media di 470°C (33); allo stesso modo potremmo inviare delle sonde capaci di penetrare in profondità nell’atmosfera dei pianeti gassosi per comprenderne meglio le dinamiche interne e la composizione. Alcune delle sfide tecnologiche appena delineate sembrano impossibili, ma il progresso tecnologico in questi settori è frenetico. Forse la possibilità di costruire delle città sugli oceani potrà diventare realtà, o forse, anche questa, come altre ipotesi futuristiche, rimarrà una suggestione.

LUCA di BITONTO

Note
18. http://www.sapere.it/sapere/strumenti/domande-risposte/scienza-tecnologia/quali-sono-risorse-minerarie-sotto-oceano.html
19. http://www.villasmunta.it/oceanografia/Non_pubblicabili/riserve_minerarie_oceaniche.htm
20. http://stopgibe3.it/sviluppo/minerali-dai-fondali-marini/
21. http://aspoitalia.blogspot.it/2011/07/risorse-dagli-oceani-possiamo-estrarre.html
22. http://stopgibe3.it/sviluppo/minerali-dai-fondali-marini/
23. La miniera si trovava in Sud Africa e l’azienda estrattrice è la “De Beers Marine” (http://www.metallirari.com/i-diamanti-marini/)
24. http://www.villasmunta.it/oceanografia/Non_pubblicabili/riserve_minerarie_oceaniche.htm
25. http://www.sapere.it/sapere/strumenti/domande-risposte/scienza-tecnologia/quali-sono-risorse-minerarie-sotto-oceano.html
26. http://www.villasmunta.it/oceanografia/Non_pubblicabili/riserve_minerarie_oceaniche.htm
27. http://www.sapere.it/sapere/strumenti/domande-risposte/scienza-tecnologia/quali-sono-risorse-minerarie-sotto-oceano.html

28.http://www.nationalgeographic.it/ambiente/2013/02/11/news/le_risorse_minerarie_delle_profondit_marine_scateneranno_una_nuova_corsa_alloro_-1497368/?refresh_ce
29. http://www.rinnovabili.it/innovazione/batterie-naturali-dai-camini-idrotermali-666/
30. http://www.greenme.it/informarsi/energie-rinnovabili/12478-geotermia-magma-vulcano-islanda
31. http://www.ecoblog.it/post/129893/trivelle-sul-vulcano-sommerso-marsili-energia-geotermica-dal-fondo-del-tirreno
32. http://www.treccani.it/enciclopedia/limiti-della-vita-in-condizioni-estreme_(XXI-Secolo)/
33. Tano Cavattoni, Il cielo sopra di noi, Italo Bovolenta Editore, Ferrara, 2009.

Bibliografia
http://aspoitalia.blogspot.it/2011/07/risorse-dagli-oceani-possiamo-estrarre.html
http://multimedia.bovolentaeditore.com/download/app_bio_01_03-pdf
http://stopgibe3.it/sviluppo/minerali-dai-fondali-marini/
http://www.ecoblog.it/post/129893/trivelle-sul-vulcano-sommerso-marsili-energia-geotermica-dal-fondo-del-tirreno
http://www.enea.it/it/pubblicazioni/EAI/anno-2013/biotecnologie-per-lo-sviluppo-sostenibile/le-microalghe-come-bio-fabbriche-per-composti-ad-elevato-valore-aggiunto
http://www.fao.org/news/story/it/item/265795/icode/
http://www.greenme.it/abitare/bioedilizia-e-bioarchitettura/4437-i-7-migliori-progetti-di-citta-galleggianti
http://www.greenme.it/informarsi/energie-rinnovabili/12478-geotermia-magma-vulcano-islanda
http://www.greenme.it/spazi-verdi/smart-city/1713-le-citt%C3%A0-galleggianti-autosufficienti-una-nuova-visione-di-citt%C3%A0
•http://www.ilmessaggero.it/tecnologia/scienza/cinesi_inglesi_prima_citt_agrave_galleggiante_mondo_ecosostenibile_autosufficiente-945279.html
http://www.ilsole24ore.com/art/tecnologie/2010-12-02/coltivare-mare-064927.shtml?refresh_ce=1
http://www.linkiesta.it/it/article/2015/08/01/il-potere-delle-microalghe-per-rivoluzionare-lagricoltura/26907/
http://www.metallirari.com/i-diamanti-marini/
•http://www.nationalgeographic.it/ambiente/2013/02/11/news/le_risorse_minerarie_delle_profondit_marine_scateneranno_una_nuova_corsa_alloro_-1497368/?refresh_ce
http://www.rinnovabili.it/innovazione/batterie-naturali-dai-camini-idrotermali-666/
http://www.rinnovabili.it/smart-city/citta-galleggianti-motivi-876/
http://www.rivelazioni.com/youtube/artisanopolis/
http://www.sapere.it/sapere/strumenti/domande-risposte/scienza-tecnologia/quali-sono-risorse-minerarie-sotto-oceano.html
http://www.terranuova.it/Alimentazione-naturale/Le-alghe-molto-piu-che-un-alimento
http://www.treccani.it/enciclopedia/limiti-della-vita-in-condizioni-estreme_(XXI-Secolo)/
http://www.unric.org/it/attualita/13506
http://www.villasmunta.it/oceanografia/Non_pubblicabili/riserve_minerarie_oceaniche.htm
https://www.youtube.com/watch?v=OkClDSfSxPs
https://www.youtube.com/watch?v=v-ifn6rr94I
• Tano Cavattoni, Il cielo sopra di noi, Italo Bovolenta Editore, Ferrara, 2009.

Annunci

Rispondi

Inserisci i tuoi dati qui sotto o clicca su un'icona per effettuare l'accesso:

Logo WordPress.com

Stai commentando usando il tuo account WordPress.com. Chiudi sessione / Modifica )

Foto Twitter

Stai commentando usando il tuo account Twitter. Chiudi sessione / Modifica )

Foto di Facebook

Stai commentando usando il tuo account Facebook. Chiudi sessione / Modifica )

Google+ photo

Stai commentando usando il tuo account Google+. Chiudi sessione / Modifica )

Connessione a %s...