La tecnologia del girotrone apre la strada alla geotermia supercritica, riducendo limiti tecnici, costi e impatto ambientale

di Marco Arezio

L’energia geotermica, da tempo annoverata tra le fonti rinnovabili più stabili e costanti, è sempre stata considerata una risorsa strategica per la transizione energetica. A differenza del solare o dell’eolico, che dipendono da condizioni ambientali variabili, la geotermia garantisce una disponibilità continua, giorno e notte, indipendentemente dal clima o dalle stagioni.

Nonostante queste potenzialità, il suo impiego rimane confinato a contesti geografici specifici, come aree vulcaniche o zone a intensa attività idrotermale, e gli impianti realizzati non rappresentano ancora una quota significativa del mix energetico globale.

Il motivo principale risiede nelle sfide tecnologiche e nei costi elevati della perforazione profonda. Oltre i 5-6 chilometri di profondità, le tecniche meccaniche tradizionali incontrano limiti quasi invalicabili: usura accelerata degli utensili, lunghi tempi di lavorazione, difficoltà nella gestione dei fluidi e instabilità delle pareti dei pozzi. Per accedere alle riserve di calore presenti a 15-20 chilometri di profondità, dove la temperatura raggiunge valori sufficienti a trasformare l’acqua in stato supercritico, è necessaria una rivoluzione tecnologica.

La perforazione con onde millimetriche si propone come questa rivoluzione. Basata sull’impiego di radiazioni elettromagnetiche ad alta frequenza, generate da un dispositivo chiamato girotrone, questa tecnologia consente di vaporizzare la roccia senza ricorrere a contatto meccanico. Ne derivano vantaggi in termini di velocità, efficienza ed economicità, con la prospettiva di rendere l’energia geotermica super profonda una risorsa accessibile e diffusa.

Oltre i limiti della geotermia tradizionale

Le tecniche convenzionali di trivellazione si basano sull’azione meccanica di punte rotanti, rinforzate con materiali resistenti come carburi o diamanti sintetici.

Un ulteriore problema riguarda la stabilità dei fori. A profondità estreme, il calore e la pressione tendono a deformare le pareti, aumentando il rischio di collasso. Anche la gestione dei fanghi di perforazione, indispensabili per raffreddare le punte e portare in superficie i detriti, diventa sempre più complessa e dispendiosa.

Queste difficoltà spiegano perché la geotermia, pur essendo una fonte rinnovabile potenzialmente illimitata, sia stata finora confinata a regioni geologicamente favorevoli, lasciando inesplorata la possibilità di sfruttarla in modo universale.

Onde millimetriche e ablazione della roccia

La nuova tecnologia si fonda sull’uso delle onde millimetriche, una particolare porzione dello spettro elettromagnetico compresa tra 30 e 300 GHz, corrispondente a lunghezze d’onda nell’ordine di 1-10 millimetri. Queste radiazioni, non ionizzanti, possiedono una capacità unica di concentrare energia in un punto ristretto, trasferendola rapidamente alla materia circostante.

Quando un fascio di onde millimetriche viene convogliato sulla roccia, il materiale assorbe l’energia e subisce un innalzamento termico che porta prima alla fusione e poi alla vaporizzazione. Si tratta di un processo di ablazione termica che elimina progressivamente la roccia, creando un foro senza necessità di contatto fisico.

Questo approccio elimina l’usura meccanica e riduce drasticamente i tempi di fermo per sostituzioni o manutenzioni. Inoltre, durante il processo, le pareti del foro subiscono una parziale vetrificazione, formando una superficie vetrosa che stabilizza il condotto e ne migliora la conducibilità termica, rendendolo più adatto al successivo passaggio dei fluidi geotermici.

Il girotrone: cuore della perforazione elettromagnetica

Il generatore di onde millimetriche utilizzato in questo contesto è il girotrone, un dispositivo sviluppato originariamente per applicazioni nel campo della fusione nucleare controllata. Si tratta di un tubo a vuoto capace di produrre radiazioni elettromagnetiche ad altissima potenza, nell’ordine dei megawatt, con una frequenza stabile e focalizzata.

Il fascio generato dal girotrone viene convogliato nel foro tramite una guida d’onda, un condotto che mantiene la coerenza del segnale e riduce le perdite energetiche. Questo permette di trasportare l’energia dalla superficie fino al fronte di perforazione con efficienza, raggiungendo le rocce profonde e garantendo un’ablazione costante.

L’intero sistema è supportato da un’infrastruttura di raffreddamento e da un flusso di gas inerti, che hanno il compito di rimuovere i vapori prodotti e mantenere stabile il processo.

Geotermia supercritica: il nuovo orizzonte energetico

L’obiettivo finale di questa tecnologia è raggiungere la cosiddetta geotermia supercritica. Oltre i 374 °C e i 22,1 MPa, l’acqua assume uno stato supercritico, in cui le proprietà fisiche si collocano a metà tra quelle di un liquido e di un gas. In questa condizione, il fluido possiede una capacità termica e una conducibilità molto più elevate, rendendolo estremamente efficiente nel trasferire energia.

Un pozzo che raggiunge profondità di 15-20 km può produrre energia fino a dieci volte superiore rispetto a un impianto geotermico tradizionale. Ciò significa che, con un numero ridotto di pozzi, sarebbe possibile soddisfare il fabbisogno energetico di intere aree urbane, riducendo drasticamente la dipendenza da combustibili fossili.

Efficienza e vantaggi rispetto alle tecniche tradizionali

Il confronto tra le due tecniche è illuminante. Una perforazione meccanica oltre i 10 km può richiedere anni e costi insostenibili, con il rischio costante di guasti e interruzioni. Con le onde millimetriche, invece, la velocità di avanzamento è superiore, i costi per metro scavato si riducono e la manutenzione diventa minima.

Il foro, seppur più stretto, risulta sufficiente per garantire un flusso termico significativo. Inoltre, la possibilità di operare in aree non necessariamente vulcaniche apre scenari completamente nuovi: città e regioni che oggi non possono accedere alla geotermia avrebbero la possibilità di sfruttarla localmente, riducendo la necessità di importare energia.

Impatto ambientale e sostenibilità

Uno degli aspetti più rilevanti è la sostenibilità ambientale. La geotermia super profonda, ottenuta grazie alla perforazione con onde millimetriche, permette di produrre energia rinnovabile a zero emissioni dirette, riducendo drasticamente la CO₂ rispetto alle centrali a carbone, gas o petrolio.

Inoltre, l’impatto in superficie è ridotto: i cantieri occupano spazi limitati, simili a quelli di una torre di perforazione compatta, e non richiedono vaste infrastrutture. Anche il consumo di acqua e di materiali per la perforazione è minore, dal momento che non sono necessari grandi volumi di fanghi.

Restano tuttavia sfide importanti: la gestione dei materiali vaporizzati, la sicurezza nel maneggiare sorgenti elettromagnetiche di alta potenza e la necessità di sviluppare materiali resistenti a condizioni estreme di calore e pressione. Ma la traiettoria tecnologica mostra chiaramente un potenziale in grado di rivoluzionare l’intero settore.

Conclusioni

La perforazione con onde millimetriche e l’impiego del girotrone rappresentano una nuova frontiera nella ricerca di energia geotermica sostenibile. L’accesso a riserve di calore supercritico a profondità finora irraggiungibili potrebbe trasformare la geotermia in una risorsa universale, disponibile in qualsiasi parte del pianeta.

La possibilità di disporre di energia rinnovabile, continua, stabile e a basse emissioni pone questa tecnologia come una delle soluzioni più promettenti per affrontare la crisi climatica ed energetica globale. Se i progetti pilota confermeranno le previsioni, nei prossimi decenni potremmo assistere a un cambiamento epocale: dalla geotermia di nicchia, confinata in pochi distretti, a una geotermia universale, super profonda, capace di alimentare intere società con energia pulita e inesauribile.

© Riproduzione Vietata