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La piattaforma petrolifera Deepwater Horizon nel Golfo del Messico avrà decisamente battuto ogni record. Nel settembre 2009, ha perforato il pozzo di petrolio più profondo della storia, il campo Tiber. Il 22 aprile 2010, mentre perforava altrove a Macondo, la piattaforma esplose e affondò, causando la più grande fuoriuscita di petrolio offshore nella storia degli Stati Uniti, riversando milioni di barili di petrolio e gas nel Golfo. Deepwater Horizon aveva anche la poco invidiabile distinzione di essere il primo pozzo al mondo che sgorga in acque ultra-profonde, poiché tutte le altre fuoriuscite di petrolio si sono verificate a o appena sotto la superficie del mare. Questo ha fatto nascere una serie di incognite: qual è il comportamento del petrolio e del gas che sgorga in superficie da una profondità di 1500 m? Come, e in che forma, vengono disperse queste sostanze chimiche? Quali sono le implicazioni per la vita marina nel Golfo del Messico e oltre? Il professore dell’EPFL Samuel Arey, specializzato in chimica acquatica, e i suoi colleghi del Woods Hole Oceanographic Institute, sono andati immediatamente in prima linea per rispondere a queste domande.

Nel giugno 2010, Woods Hole ha inviato un veicolo controllato a distanza sul fondo del mare per raccogliere campioni di petrolio e gas che fuoriescono dal pozzo. Questi campioni sono stati tenuti sotto pressione idrostatica mentre venivano portati in superficie per l’analisi. Gli scienziati hanno anche raccolto centinaia di campioni d’acqua tra il pozzo e la superficie dell’acqua. Attraverso l’analisi dei campioni d’acqua e la spettrometria di massa in situ, i ricercatori hanno rilevato un pennacchio chimico di idrocarburi disciolti ad una profondità di circa 1.000 m, che si estende verso sud-ovest per decine di chilometri. Questo pennacchio profondo conteneva metano, idrocarburi aromatici (benzene, toluene, etilbenzene e xilene, conosciuti collettivamente come BTEX) e molti altri composti chimici. Gli scienziati speravano che questa vasta campagna di campionamento avrebbe permesso loro di capire meglio i processi fisici, chimici e biologici che trasformano e trasportano il petrolio e il gas nelle profondità marine.

Confrontando la composizione del petrolio e del gas originali con quelli presenti nel pennacchio sottomarino, il professor Arey e i suoi colleghi hanno sviluppato e testato un modello per spiegare il frazionamento dei composti del petrolio. “Pochi studi hanno quantificato la dissoluzione chimica nella colonna d’acqua durante una fuoriuscita di petrolio, ma nessuno è stato fatto in acque profonde”, dice Sam Arey. I composti insolubili del petrolio liquido si trasformavano in goccioline galleggianti che salivano in superficie, ma anche in ammassi più pesanti che si depositavano sul fondo del mare. La maggior parte della frazione di gas – che rappresenta una parte significativa della fuga di carbonio – si è dissolta rapidamente mentre saliva in superficie. Ma il destino di molti idrocarburi semi-solubili, compresi i temuti BTEX, è più incerto. Nelle tipiche fuoriuscite di petrolio vicino alla superficie, i composti organici volatili evaporano rapidamente nell’atmosfera. Ma nel sito della Deepwater Horizon, molti di loro si sono dissolti in acque profonde. Secondo Sam Arey, “gli idrocarburi che si dissolvono a 1.000 metri di profondità possono non tornare mai alla superficie del mare. La maggior parte di questi composti sarà alla fine degradata dagli organismi viventi. Ma le conseguenze ecologiche saranno molto diverse dalle solite fuoriuscite di petrolio che avvengono in superficie. Il professore e i suoi colleghi sono stati in grado di dimostrare quante di queste sostanze si dissolvono mentre risalgono la colonna d’acqua.

L’evoluzione degli idrocarburi dissolti ha un impatto critico sugli ecosistemi profondi del Golfo. “Potrebbero influenzare la fauna acquatica su un’area enorme prima di degradarsi biologicamente”, dice Sam Arey. Quindi è importante capire come si formano i pennacchi di mare profondo. Le tendenze identificate dallo studio attuale possono essere utilizzate dai biologi marini e da altri specialisti per analizzare l’impatto ecologico di questa fuoriuscita di petrolio.

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