Enrico Castellaccio

UTEEP - anno accademico 2015-2016
Perché le lezioni sulla Geotermia?
- per divulgare conoscenze geologiche nell’ambito
della valorizzazione didattico-turistica del
patrimonio naturale che può avere una valenza
economica importante
- per diffondere la cultura delle energie alternative
sostenibili e dell’efficienza energetica, così da
risparmiare sui consumi e per diminuire le
emissioni da combustibile fossile
Relatore: Geol. Enrico Castellaccio
1
UTEEP - anno accademico 2015-2016
Lezione 1
Geotermia: la Terra come sorgente di energia
Relatore: Geol. Enrico Castellaccio
2
Lo 0,1% dell’energia termica
immagazzinata nella crosta
terrestre potrebbe soddisfare la
richiesta energetica mondiale
0,3 °C/km mantello
0,8 °C/km nucleo
www.geologiaveronese.it
Relatore: Geol. Enrico Castellaccio
3
Il calore geotermico del mantello è prevalentemente di origine radiogenica
(Th232, U235, 238, K40) mentre per il settore più profondo è di origine cosmogenica
I più importanti sistemi geotermici sono localizzati
presso i margini di placca
www.geologiaveronese.it
Relatore: Geol. Enrico Castellaccio
4
L’energia racchiusa entro il pianeta fa sì
che la Terra sia un motore termico.
La crosta terrestre è costituita da materiali
a bassa conducibilità termica. Solo alcuni
contesti geologici sono favorevoli per
dissipare il calore verso l’esterno, quali i
margini di placca e i vulcani.
L’energia geotermica è
responsabile dei fenomeni
endogeni e ha creato i
presupposti per lo sviluppo
biologico del pianeta
www.geologiaveronese.it
Relatore: Geol. Enrico Castellaccio
5
Il flusso geotermico
Il flusso geotermico è la conseguenza del principio di ristabilire
l’equilibrio termico. Il calore si sposta da zone a più alta temperatura,
interne al pianeta, verso quelle a più bassa temperatura (la crosta
terrestre):
q = λ (T2 –T1)
Due sono i modelli fondamentali che condizionano lo spostamento:
-
per conduzione (senza trasporto di materia)
-
per convezione (presenza di un vettore fluido di solito acqua o
vapore)
La quantità di calore che dall’interno del pianeta giunge in prossimità
della superficie per poi irradiarsi verso l’atmosfera è 5000 volte
inferiore a quella che proviene dal Sole (= 200-400 W/mq).
Il valore medio vale 63 mW/mq, ovvero compreso tra 50 e 120
mW/mq in Europa. A livello internazionale vale: 1,5 HFU
1 Heat Flow Unit = 42 mW/mq
www.geologiaveronese.it
Relatore: Geol. Enrico Castellaccio
6
substrato veronese
60-70 mW/m2
Il flusso di calore
proveniente dal
mantello determina
la ricarica termica
della crosta
terrestre
200- 400
20- 40 mW/m2
mW/m2
40 mW/m2
100 mW/m2
60-70 mW/m2
Il contesto geologico
del bacino del
mediterraneo è molto
favorevole per disporre
di elevati flussi di
calore provenienti dal
mantello terrestre
70 mW/m2
Eni-AGIP, 1972; Della Vedova et al., 2000
www.geologiaveronese.it
Relatore: Geol. Enrico Castellaccio
7
Il calore geotermico è
un’energia primaria
RINNOVABILE e COSTANTE
- Alta entalpia
t > 150 ° C
- Media entalpia
t = 90 - 150 °C
- Bassa entalpia
t < 90 °C
Le risorse ad alta entalpia sono
legate alla risalita di corpi
magmatici che determinano
elevati flussi di calore.
La presenza dei circuiti idrotermali
a media-bassa entalpia è dovuta
al normale gradiente geotermico il
cui valore medio vale 3 °C/100 m.
La mappatura geotermica
italiana evidenzia un potenziale
geotermico a bassa entalpia
molto grande.
Eni-AGIP, 1972; Della Vedova et al., 2000
www.geologiaveronese.it
Relatore: Geol. Enrico Castellaccio
8
Il gradiente geotermico dà la misura dell’aumento di
temperatura con la profondità
Il gradiente geotermico medio (GT) dipende
dal flusso di calore (q) e dalla conducibilità
termica (λ):
GT = q / λ
[°C/m]
considerando valori medi di q = 63 mW/m2 e
di λ = 2,1 W/m °C allora T = 3 °C/100 m
Al di sotto dei 15-20 m si trova una superficie
omotermica (= a temperatura costante)
Esempio:
Tm = 12 °C
T100 = 15 °C
Grad T = 3 °C/100 m
PROVINCIA DI VERONA
Rispetto al valore medio (T = 3°C/100 m)
esistono aree di anomalia termica positiva e
negativa:
Anomalia positiva con T > 3°C/100 m - fino
a 17 °C/100 m, nelle aree di affioramento
idrotermale;
Anomalia negativa con < 3 °C/100 m - anche
< 1 °C/100 m, in ambito di pianura laddove
esistono elevati spessori alluvionali saturi con
falda acquifera in movimento.
www.geologiaveronese.it
Relatore: Geol. Enrico Castellaccio
9
IL SISTEMA IDROTERMALE VERONESE
geotermia convenzionale - serbatoi ad acqua dominante
È dominato dal moto convettivo dell’acqua che,
infiltrandosi dalla superficie in uno spazio
confinato, si riscalda per il gradiente
geotermico determinando un trasferimento del
calore verso la superficie
o a profondità
economicamente
raggiungibili
Le zone di particolare
interesse geotermico
sono quelle ove il
gradiente è superiore a
quello medio
www.geologiaveronese.it
Relatore: Geol. Enrico Castellaccio
10
Risorse & Utilizzi
Veneto occidentale
www.geologiaveronese.it
Relatore: Geol. Enrico Castellaccio
11
www.geologiaveronese.it
Relatore: Geol. Enrico Castellaccio
12
Le aree termali del veronese
L’interesse economico può essere
rilevante ove la risorsa è vicina agli
impianti di utilizzo.
B
Distretto termale della
pianura settentrionale
8 comuni
In queste aree si ha
l’interazione tra il
normale gradiente
geotermico e un
favorevole contesto
tettonico ed
idrogeologico
A
Distretto termale della
pianura orientale
12 comuni
Segnalazione
isolata di anomalia
geotermica
Castellaccio, 2012
www.geologiaveronese.it
Relatore: Geol. Enrico Castellaccio
13
Modello di circolazione dei fluidi idrotermali del veronese
Isoterma basale:
www.geologiaveronese.it
Distretto A = 40-50 °C
Distretto B = 90-120 °C
Relatore: Geol. Enrico Castellaccio
14
La zona di ricarica
degli affioramenti termali del Veneto occidentale
… elementi di convergenza
situata a monte delle emergenze
pedemontane;
il basamento scistoso impermeabile
corrisponde ad una monoclinale rivolta
verso la pianura;
dotata di maggiore piovosità (1000-2300 mm)
i cui volumi efficaci possono essere
considerati almeno 10 volte superiori alle
portate idrotermali misurate;
caratterizzata da ampie superfici al di sopra
degli 800 ÷ 1500 m s.l.m.;
Sirmione
presenta un’elevata fratturazione tettonica;
Distr. B
Distr. A
Area termale
Berico-Euganea
ad essa appartiene il bacino idrografico del F.
Adige.
Castellaccio, 2012
Novità idrogeologica: individuazione di
bacini idrotermali profondi e sottostanti ai
sistemi carsici «superficiali»
www.geologiaveronese.it
Relatore: Geol. Enrico Castellaccio
15
B
A
Castellaccio e Scardia, 2012
L’assetto tettonico-strutturale condiziona la diversa profondità dei circuiti idrotermali e le temperature.
Le risalite termali nella fascia pedemontana sono dovute a locali fenomeni di «tettonica fragile» in cui il
persistente movimento, talora accompagnato da attività sismica, è capace di mantenere nel tempo la
necessaria permeabilità – esistenza di «trappole idrogeologiche»
www.geologiaveronese.it
Relatore: Geol. Enrico Castellaccio
16
Colà di Lazise - anno 1995
Piovezzano - anno 2002
DOMEGLIARA - anno 1793
SIRMIONE - anno1546-1889
TERME DI GIUNONE
anno 2 d.C.
Lendinara
anno 1982
Distretto B
8 comuni
anno 2012
www.geologiaveronese.it
LA PROGRESSIONE DELLE CONOSCENZE
sulle aree termali del veronese
Distretto A
12 comuni
anno 2012
Relatore: Geol. Enrico Castellaccio
17
Le aree termali del veneto occidentale
Descrizione dei distretti termali del veronese
B
Distretto termale della
pianura settentrionale
8 comuni
A
Distretto termale della
pianura orientale
12 comuni
Castellaccio, 2012
www.geologiaveronese.it
Relatore: Geol. Enrico Castellaccio
18
DISTRETTO TERMALE DELLA PIANURA ORIENTALE
DISTRETTO TERMALE DELLA PIANURA ORIENTALE
LENDINARA
CALDIERO
www.geologiaveronese.it
Relatore: Geol. Enrico Castellaccio
19
Le Antiche Terme di Giunone …. un po’ di storia
Cavalla
Brentella
Nell’età romana erano conosciute come «Acque della
Bellezza» come attestato in un tempio risalente all’anno
2 d.C. dedicato alla dea Giunone.
Medioevo: macera del lino e della canapa
Nel Rinascimento i «Bagni di Caldiero» erano annoverati
tra le più rinomate terme d’Europa.
www.geologiaveronese.it
Brentella
Relatore: Geol. Enrico Castellaccio
20
Le Antiche Terme di Giunone …. un po’ di storia
Anno 1524 – Le acque della sorgente Brentella vennero
scelte dal principe Federico II Gonzaga per la cura della
sua ritenzione idrica, come riportato nella targa di
ringraziamento affissa sul muro della piscina
Cavalla anni ‘50
www.geologiaveronese.it
Brentella primo dopo guerra
Relatore: Geol. Enrico Castellaccio
21
Le Antiche Terme di Giunone …. oggi
Attualmente sono un moderno parco acquatico termale
immerso in un’area verde della superficie di 7 ettari.
Si trovano due piscine storiche (sorgenti Brentella e
Cavalla) e due pozzi artesiani zampillanti (Brentella e
Olimpia).
Acquascivoli, vasca olimpionica e laguna – area verde.
Brentella
Brentella
www.geologiaveronese.it
Cavalla
Relatore: Geol. Enrico Castellaccio
22
Le Antiche Terme di Giunone …. e il turismo termale
ANTICHE TERME DI GIUNONE
Presso Le Antiche Terme di Giunone è possibile coniugare la
salute fisica con il benessere mentale
www.geologiaveronese.it
La frequentazione
termale può far parte
della nostra cultura
poiché le terme
rappresentano una
prerogativa geologica
della montagna
veronese e della Val
d’Illasi
La cultura del
termalismo viene
incentivata con un
percorso didattico
Relatore: Geol. Enrico Castellaccio
23
L’USO RAZIONALE DELL’ACQUA E IL MODERNO SFRUTTAMENTO
TERMALE PONGONO ALCUNI IMPORTANTI INTERROGATIVI
•
Da dove proviene l’acqua calda presente nel
sottosuolo?
•
Si autoalimenta o poco alla volta tenderà ad
esaurirsi?
•
Quali possono essere gli effetti causati dai prelievi
artificiali?
•
A cosa è dovuto il caratteristico contenuto salino?
•
La qualità dei fluidi termali potrà degradarsi per
cause legate all’attività antropica?
anno 1909
www.geologiaveronese.it
Relatore: Geol. Enrico Castellaccio
24
IL BACINO IDROTERMALE
Il fenomeno idrotermale è sviluppato nelle profonde
compagini rocciose della Val d’Illasi e al di sotto dei
sistemi carsici «superficiali» della Lessinia
www.geologiaveronese.it
Relatore: Geol. Enrico Castellaccio
25
L’ASSETTO STRATIGRAFICO E STRUTTURALE DEL CIRCUITO TERMALE
www.geologiaveronese.it
Relatore: Geol. Enrico Castellaccio
26
LE TEMPERATURE PROFONDE DELLA VAL D’ILLASI
Nel sottosuolo la temperatura aumenta di circa 30 °C per ogni chilometro di profondità
www.geologiaveronese.it
Relatore: Geol. Enrico Castellaccio
27
SCHEMA DEL CIRCUITO IDROTERMALE DELLA LESSINIA ORIENTALE
La profondità media della falda termale in corrispondenza di Caldiero è di circa 1,2 km
Il motore idrodinamico dell’intero circuito termale è il gradiente idraulico
www.geologiaveronese.it
Relatore: Geol. Enrico Castellaccio
28
Livello statico = 30 m s.l.m.
La particolarità dell’area risiede nel fatto che le acque calde risalgono
spontaneamente dal sottosuolo fin oltre la superficie e costituiscono
una risorsa mineraria facilmente disponibile.
Brentella e Cavalla: le uniche sorgenti «calde» della provincia di Verona
www.geologiaveronese.it
Relatore: Geol. Enrico Castellaccio
29
IL BILANCIO IDROLOGICO
La falda termale è alimentata da acque
meteoriche cadute in area prealpina (q.
1.000-1.500 m) il cui ciclo idrologico
permette la continuità e la rinnovabilità
della risorsa.
L’area di alimentazione è dotata di
requisiti di elevata naturalità per
condizioni bio-geografiche
Affinché il sistema sia sostenibile è
necessario che i prelievi artificiali si
mantengano quantitativamente inferiori
alla portata di ricarica del bacino
idrotermale
www.geologiaveronese.it
Relatore: Geol. Enrico Castellaccio
30
Portate e temperature misurate presso Le Antiche Terme di Giunone
Considerazioni idrogeologiche:
1 – forte riduzione dell’artesianesimo e quindi della portata delle storiche sorgenti
e dei pozzi termali nell’arco degli ultimi 100 anni;
2 – sul fronte pedemontano le quantità idriche estratte sono complessivamente
superiori alla portata di ricarica del bacino idrotermale.
www.geologiaveronese.it
Relatore: Geol. Enrico Castellaccio
31
Il chimismo delle acque dipende da diversi fattori
Le acque delle acque calde del veronese orientale sono caratterizzate da una
particolare composizione salina la cui natura e concentrazione è riconducibile a:
o alla tipologia delle rocce attraversate
o ai lunghi tempi di giacenza nel sottosuolo
o ai valori di temperatura e di pressione dell’acquifero
o ai mescolamenti tra acque di circuiti idrodinamici diversi
o alla composizione idrica iniziale prima dell’infiltrazione nel sottosuolo
www.geologiaveronese.it
Relatore: Geol. Enrico Castellaccio
32
ASPETTI CHIMICI DELLE ACQUE DELLE TERME DI GIUNONE
www.geologiaveronese.it
Relatore: Geol. Enrico Castellaccio
33
Diagramma di Piper con le
possibili facies geochimiche
Bicarbonato-calcica-magnesiaca
Bicarbonato-calcica-magnesiaca
Antiche
Antiche Terme
Terme di
di Giunone
Giunone
www.geologiaveronese.it
composizione relativa dell’acqua in
termini di accoppiamento cationianioni per fornire il “carattere” e non
il contenuto salino
Relatore: Geol. Enrico Castellaccio
34
ASPETTI CHIMICI DELLE ACQUE DELLE ANTICHE TERME DI GIUNONE
I cationi (Mg, Ca, Na, K)
evidenziano acque calciche
moderate in alcali (sodio e potassio)
ma con valori significativi di
magnesio.
Gli anioni (HCO3, SO4, Cl) denotano
acque bicarbonate, tendenzialmente
solfatiche.
www.geologiaveronese.it
Relatore: Geol. Enrico Castellaccio
35
ASPETTI CHIMICI DELLE ACQUE DELLE ANTICHE TERME DI GIUNONE
Il carattere chimico delle acque calde evidenzia
analogie con quelle fredde del sistema carsico
«superficiale» solo in riferimento alle stesse rocce
serbatoio.
Le differenze sono per lo più dovute ai maggiori tempi di
giacenza e alle condizioni di temperatura che
controllano gran parte delle reazioni di dissoluzione.
www.geologiaveronese.it
Relatore: Geol. Enrico Castellaccio
36
ASPETTI CRENOTERAPICI E CLINICI DELL’ACQUA TERMALE
Riconoscimento curativo nel D.M. Sanità n. 2762/1992
•
Acqua neutra con pH = 7,3
•
Ipotermale
•
Oligominerale
•
Debolmente radioattiva – azione sul sistema nervoso, trattamento diuretico, attività
estrogenica migliorando le funzioni genitali femminili
•
Integratore salino del potassio (4,8 mg/l)
•
Prevenzione della carie dentaria (fluoro 0,55 mg/l)
•
Aumento della diuresi
•
Azione protettiva delle mucose e riduce la motilità gastrica
•
Debole azione lassativa
•
Indicata per le calcolosi urinarie e biliari, gastropatie, coliti spastiche
•
Problematiche di ordine dermatologico (eczemi, seborrea, dermatiti, …)
•
Psoriasi
www.geologiaveronese.it
Relatore: Geol. Enrico Castellaccio
37
Grazie per l’attenzione
Enrico Castellaccio
www.geologiaveronese.it
www.geotermiaveronese.it
38