Dottorato in SCIENZE DELLA TERRA

Titolo della tesi: Evaluation of the Hydrogen Storage Potential of Porous-Media Depleted Hydrocarbon Reservoirs of Italy

L'idrogeno è emerso come un fattore chiave per affrontare sia la crisi climatica che quella energetica, grazie a caratteristiche quali una combustione pulita e la possibilità di essere stoccato. Rispetto alle alternative, lo stoccaggio sotterraneo di idrogeno (UHS) offre un’elevata capacità, maggiore sicurezza e costi di stoccaggio inferiori per unità di massa. Tuttavia, date le numerose infrastrutture per l’estrazione di idrocarburi presenti in Italia e la variabilità geologica dei suoi giacimenti, è essenziale sviluppare un metodo dedicato per ottimizzare le procedure di selezione dei siti. In questo contesto, la presente tesi propone un workflow per la selezione dei siti UHS, contribuendo alla valutazione del potenziale di stoccaggio di idrogeno nei giacimenti di idrocarburi porosi, esauriti e quasi esauriti presenti in Italia. Il metodo proposto si articola in due fasi principali: una fase di screening e una fase di caratterizzazione sito-specifica di laboratorio. Durante la fase di screening, un ampio numero di siti è stato valutato e classificato in collaborazione con Eni considerando vari aspetti chiave per l’attività di stoccaggio e ottenendo una serie di classifiche e punteggi in funzione della performance effettiva e potenziale dei siti valutati per lo stoccaggio di idrogeno. Quindi, un’arenaria sito-specifica è stata selezionata per una valutazione sperimentalmente della reattività geochimica e dei cambiamenti strutturali indotti dall'esposizione a idrogeno. Questo ha incluso una caratterizzazione preliminare delle arenarie, seguita da un esperimento in flusso continuo e da una serie di test statici in batch condotti a diverse pressioni, temperature e durate, atti a simulare condizioni potenzialmente riscontrabili nei siti UHS su scale temporali sia brevi che lunghe. I campioni sono stati successivamente sottoposti a una ri-caratterizzazione petrografica, strutturale e geochimica post-esposizione. I risultati hanno mostrato differenze limitate tra i campioni di controllo e quelli trattati con idrogeno; tuttavia, hanno anche evidenziato l'importanza di includere valutazioni geomeccaniche nei futuri processi di selezione dei siti. Complessivamente, questo studio introduce il primo workflow sistematico per la classificazione e caratterizzazione dei potenziali siti UHS in Italia, rappresentando un passo importante nella valutazione del potenziale di stoccaggio dell'idrogeno nei giacimenti di idrocarburi porosi del Paese. Inoltre, la ricerca sottolinea i benefici della collaborazione attiva tra il mondo accademico e l'industria, fornendo preziosi spunti sulla reattività delle arenarie all'idrogeno e identificando approcci sperimentali efficaci per valutazioni analoghe.