Laboratorio di Modellistica delle Interazioni gas-acqua-roccia
Il Laboratorio di Modellistica delle Interazioni Gas-Acqua-Roccia è oggi coinvolto in una serie di progetti scientifici nell'ambito delle Scienze della Terra che prevedono la caratterizzazione termica, idrogeologica e geochimica dei sistemi naturali.
Queste attività sono orientate alla comprensione di un'ampia gamma di processi chimici e fisici che si verificano nella crosta terrestre, con trasferimento di massa ed energia tra atmosfera, idrosfera, biosfera, litosfera ed antroposfera. Vengono studiati in particolare meccanismi di reazione chimica e di scambio termico che si verificano all'interfaccia tra soluzioni acquose, gas e matrici geologiche solide, sotto diverse condizioni idrauliche, in presenza di T,P sub-critiche (riferite all'acqua).
Quattro diversi tipi di modelli sono generalmente utilizzati: modelli (i) termici (T), (ii) idrogeologici (H), (iii) geochimici (C), e (iv) di trasporto reattivo (THC).
La modellistica numerica THC è una forma di modellistica relativamente avanzata che permette di descrivere l'evoluzione dei sistemi naturali considerando in modo accoppiato effetti dovuti a variazioni di temperatura, di pressione, densità e velocità di spostamento dei fluidi, e di composizione chimica/mineralogica dei fluidi e della matrice solida.
A seconda della disponibilità di dati e delle finalità dello studio, sono tuttavia possibili diverse combinazioni di modelli accoppiati meno complessi rispetto a quelli di tipo THC. Di relativamente ampia diffusione sono ad esempio i modelli di tipo TH, in grado di simulare in modo accoppiato il comportamento idrogeologico e termico di sistemi naturali sotterranei. La maggior parte delle attività del laboratorio sono svolte nell'ambito di collaborazioni con enti di ricerca e con industrie.
Tra i più importanti campi di applicazione della modellistica numerica IGG: prospezione/sfruttamento della risorsa geotermica, confinamento geologico di gas serra, valutazione della qualità della risorsa idrica e sua preservazione.
STRUMENTAZIONE
Sono attualmente in uso diversi codici numerici. Alcuni sono distribuiti gratuitamente, altri sono stati ottenuti con licenza di tipo accademico in qualità di collaboratori, o acquisiti commercialmente.
Tra i simulatori più comunemente impiegati: TOUGH2, PHREEQC, PETRASIM, GWB®, TOUGHREACT.
Sono utilizzate anche versioni internamente modificate di alcuni dei simulatori sopra citati.
AMBITI DI APPLICAZIONE
I campi di applicazione includono, ma non si limitano a:
- Prospezione/sfruttamento della risorsa geotermica
- Studio di sistemi idrotermali/vulcanici
- Confinamento geologico di gas serra
- Gestione di serbatoi idrocarburici
- Studio di meccanismi di diagenesi
- Valutazione della qualità della risorsa idrica e sua preservazione
- Esplorazione geochimica di risorse minerarie
CONTATTI
Telefono:
050 6212316 (Dott. Fabrizio Gherardi)
E-mail:
fabrizio.gherardi(at)igg.cnr.it
STAFF
Dott. Fabrizio Gherardi (Ricercatore CNR - Responsabile Laboratorio)
AMBITI DI APPLICAZIONE
I campi di applicazione includono, ma non si limitano a:
- Prospezione/sfruttamento della risorsa geotermica
- Studio di sistemi idrotermali/vulcanici
- Confinamento geologico di gas serra
- Gestione di serbatoi idrocarburici
- Studio di meccanismi di diagenesi
- Valutazione della qualità della risorsa idrica e sua preservazione
- Esplorazione geochimica di risorse minerarie
PROGETTI
Le attività del Laboratorio di Modellistica delle Interazioni Gas-Acqua-Roccia IGG sono finanziate da:
- Unione Europea [FP7-ULTimateCO2 (2011-2015); H2020-DESCRAMBLE (2015-2018)]
- Industria (2007 - attuale)
- Agenzie per la protezione ambientale (2007 - attuale)
ATTIVITA' IN CORSO
- Comportamento di fluidi supercritici in serbatoi geotermici profondi
- Comportamento di sistemi geotermici ingegnerizzati
- Valutazione del rischio di fuga in siti per il confinamento geologico di gas serra
- Valutazione della qualità delle acque in acquiferi potabili
PUBBLICAZIONI
- Pierotti L., Cortecci G., Gherardi F. (2016). Hydrothermal gases in a shallow aquifer ar Mt.Amiata, Italy: insights from stable isotopes and geochemical modelling. Isotope in Environmental and Health Studies. DOI: 10.1080/10256016.2015.1113958
- Bellani S., Magro G., Gherardi F. (2015). Heat flow and helium isotopes in the geothermal areas of Tuscany (Central Italy). Transactions - Geothermal Resources Council 39, 399-405.
- Gherardi F., Droghieri E., Magro G. (2014). Hydrothermal processes at Aluto-Langano (Ethiopia): insights from the stable carbon isotope composition of fluid inclusions. Transactions - Geothermal Resources Council 38, 439-443.
- Gherardi F., Audigane P. (2013). Modeling geochemical reactions in wellbore cement: assessing pre-injection integrity in a site for CO2 geological storage. Greenhouse Gas Science and Technology 3, 447-474.
- Gherardi F., Audigane P, Gaucher E.C. (2012). Predicting long-term geochemical alteration of wellbore cement in a generic geological CO2 confinement site: Tackling a difficult reactive transport modeling challenge. Journal of Hydrology 420-421, 340-359.
- Chiodini G., Caliro S., De Martino P., Avino R., Gherardi F. (2012). Early signals of new volcanic unrest at Campi Flegrei caldera? Insights from geochemical data and physical simulations. Geology 43, 943-946.
- Gherardi F., Pruess K., Xu T. (2010). Modeling gas-water-rock interactions at Mt. Amiata geothermal field (Italy). Proc. XIII Water-Rock Int. Symp., Guanajuato, Mexico, pp. 859-862.
- Consonni A., Ronchi P., Geloni C., Battistelli A., Grigo D., Biagi S., Gherardi F., Gianelli G. (2009). Application of numerical modelling to a case of compaction-driven dolomitization: a Jurassic palaeohigh in the Po Plain, Italy. Sedimentology 57, 209-231.
- Gherardi F., Xu T., Pruess K. (2007). Numerical modeling of self-limiting and self-enhancing caprock alteration induced by CO2 storage in a depleted gas reservoir. Chemical Geology 244, 103-129.