Francesca Locatelli

Migrazione di CO2 in strutture geologiche profonde: modelli e metodi numerici.

Rel. Andrea Moiola, Sauro Manenti. Università degli Studi di Pavia, Dipartimento di Matematica, Corso di Laurea magistrale in Matematica, A.A. 2019/2020.

In collaborazione con Eni S.p.A.

 

 

 

Abstract

Recentemente molti studi si stanno focalizzando sulla lotta al riscaldamento globale. Tra tutti gli approcci progettati per ridurre la quantità di CO2 atmosferica, la tecnica di cattura e sequestro dell’anidride carbonica (CCS) sta ricevendo molto credito.
Tuttavia non siamo ancora consapevoli di tutte le conseguenze che può avere lo stoccaggio di un’enorme quantità di CO2 all’interno di strutture geologiche profonde. Per questo motivo è importante essere in grado di simulare il comportamento che avranno a lungo termine miscele fluide contenenti CO2 una volta immagazzinate nel sottosuolo.
Nella tesi è illustrato il modello matematico che descrive il flusso di queste miscele all’interno di un mezzo poroso. Le equazioni in questo modello non possono essere risolte analiticamente. Viene adottato quindi un approccio numerico, basato sul metodo IFDM (Integrated Finite Difference Method). Questo porta ad un sistema di equazioni non-lineari accoppiate, risolvibile tramite il metodo Newton-Raphson, in cui il passo temporale è scelto attraverso un algoritmo adattivo.
Il software TMGAS sviluppato da ENI S.p.A. implementa l’IFDM. Tuttavia il metodo mostra instabilità numeriche che causano riduzioni ripetute del passo temporale. La causa di queste instabilità sembra risiedere nelle tecniche di media e upwinding utilizzate per valutare i parametri termodinamici all’interfaccia tra i blocchi della griglia.
Nella tesi descriviamo il modello sopra citato e raccogliamo i principali contributi stabiliti in questo campo.

Parole chiave

CCS, Carbon Capture and Sequestration, Riscaldamento globale, CO2, Anidride carbonica, Miscele fluide, Mezzi porosi, Strutture geologiche profonde, TMGAS, TOUGH2.