Il lago Kivu è uno dei corpi d’acqua più strani dell’Africa. Un insieme insolito di proprietà lo rendono un argomento intrigante per gli scienziati, nonché una potenziale fonte di pericolo e prosperità per i milioni di persone che vivono nelle vicinanze.

Kivu non si comporta come la maggior parte dei laghi profondi. In genere, quando l’acqua sulla superficie di un lago viene raffreddata, ad esempio dalle temperature dell’aria invernale o dai fiumi che trasportano lo scioglimento della neve primaverile, l’acqua fredda e densa affonda e l’acqua più calda e meno densa sale dal più profondo del lago. Questo processo, noto come convezione, mantiene generalmente le superfici dei laghi profondi più calde delle loro profondità.

Ma al lago Kivu, le circostanze hanno cospirato per bloccare questa miscelazione, dando al lago qualità inaspettate — e conseguenze sorprendenti.

A cavallo del confine tra il Ruanda e la Repubblica Democratica del Congo, il Kivu è uno di una serie di laghi che costeggiano la Rift Valley dell’Africa orientale dove il continente africano viene lentamente separato dalle forze tettoniche. Le sollecitazioni risultanti assottigliano la crosta terrestre e innescano l’attività vulcanica, creando sorgenti calde sotto il Kivu che alimentano acqua calda, anidride carbonica e metano negli strati inferiori del lago. I microrganismi usano parte dell’anidride carbonica, così come la materia organica che affonda dall’alto, per creare energia, producendo metano aggiuntivo come sottoprodotto. La grande profondità di Kivu — più di 1.500 piedi nel suo punto più profondo-crea così tanta pressione che questi gas rimangono disciolti.

Questa miscela di acqua e gas disciolti è più densa della sola acqua, il che la scoraggia dall’aumento. L’acqua più profonda è anche più salata a causa dei sedimenti che piovono dagli strati superiori del lago e dai minerali nelle sorgenti calde, che aumentano ulteriormente la densità. Il risultato, dice il limnologo Sergei Katsev dell’Università del Minnesota Duluth, è un lago con diversi strati distinti di acqua di densità nettamente diverse, con solo sottili strati di transizione tra.

Gli strati possono essere separati approssimativamente in due regioni: una di acqua superficiale meno densa sopra una profondità di circa 200 piedi e, al di sotto, una regione di acqua salina densa che è a sua volta ulteriormente stratificata, dice Alfred Wüest, un fisico acquatico presso l’Istituto federale svizzero di tecnologia di Losanna. C’è miscelazione all’interno di ogni livello, ma non interagiscono tra loro. “Basti pensare all’intera massa d’acqua seduta lì per migliaia di anni e senza fare nulla”, afferma Wüest, autore di un articolo del 2019 nell’Annual Review of Fluid Mechanics surveying convection in vari laghi del mondo, inclusi strani valori anomali come il lago Kivu.

Ma il lago Kivu è più di una semplice curiosità scientifica. La sua stratificazione insolita e l’anidride carbonica e il metano intrappolati nei suoi strati più profondi hanno i ricercatori preoccupati che potrebbe essere un disastro in attesa di accadere.

Pericolo in agguato

Circa 1.400 miglia a nord — ovest di Kivu, un lago craterico in Camerun noto come Lago Nyos accumula e intrappola allo stesso modo grandi quantità di gas disciolto — in questo caso anidride carbonica-da una bocca vulcanica sul fondo del lago. Il 21 agosto 1986, il potenziale letale di quel serbatoio di gas fu dimostrato in modo spettacolare. Probabilmente a causa di una frana, una grande quantità di acqua è stata improvvisamente spostata, causando l’anidride carbonica disciolta a mescolarsi rapidamente con gli strati superiori del lago e rilasciare nell’aria. Una grande nube mortale di gas ha asfissiato circa 1.800 persone nei villaggi vicini.

Eventi come questo sono chiamati eruzioni limnic, e gli scienziati temono che Kivu può essere maturo per un evento simile, anche più mortale. Nyos è un lago relativamente piccolo, che misura poco più di un miglio di lunghezza, poco meno di un miglio di larghezza e meno di 700 piedi di profondità. Kivu è 55 miglia di lunghezza, 30 miglia attraverso al suo punto più largo e più di due volte più profondo di Nyos. A causa delle sue dimensioni, Katsev dice, Kivu “ha il potenziale per una grande, catastrofica eruzione limnic dove molti chilometri cubi di gas sarebbero rilasciati.”

Circa 14.000 persone vivevano vicino a Nyos al momento dell’eruzione; più di 2 milioni vivono nelle vicinanze del lago Kivu oggi, tra cui circa 1 milione di residenti della città di Bukavu, nella Repubblica Democratica del Congo. Se Kivu dovesse sperimentare un’eruzione limnic, dice limnologist Sally MacIntyre della University of California, Santa Barbara, “sarebbe completamente catastrofico.”

Questa non è solo una preoccupazione teorica. Gli scienziati hanno trovato ciò che potrebbe essere la prova di almeno una precedente eruzione limnic a Kivu che probabilmente si è verificato tra 3.500 e 5.000 anni fa, e forse diversi più recenti. I nuclei di sedimenti prelevati dal fondo del lago hanno rivelato caratteristiche note come strati marroni che sono diversi dai sedimenti circostanti. Queste bande di sedimenti sono “strati molto insoliti e ricchi di organici”, dice Katsev, che potrebbero essere il risultato di eruzioni.

Le eruzioni limnic possono verificarsi per due motivi. Se l’acqua diventa completamente satura di gas disciolti, qualsiasi anidride carbonica aggiuntiva o metano iniettato nel lago sarà costretto a fuoriuscire dalla soluzione, salire e essere rilasciato nell’aria. Le eruzioni possono anche essere causate quando qualcosa costringe l’acqua profonda con i suoi gas disciolti a mescolarsi con gli strati sopra, riducendo la pressione sui gas e permettendo loro di uscire rapidamente dalla soluzione e fuoriuscire, simile all’effetto di scuotere una lattina di soda e poi aprirla.

Mentre una frana della scala sospetta nell’eruzione Nyos potrebbe non causare abbastanza miscelazione a Kivu, a causa delle dimensioni e della profondità del lago, ci sono molti altri possibili trigger. Kivu si trova in un’area sismicamente attiva, quindi un terremoto potrebbe generare onde nel lago che mescolerebbero gli strati abbastanza da rilasciare i gas intrappolati. Il clima è anche un potenziale colpevole. Almeno una eruzione passato scoperto nel record sedimenti sembra essere stato causato dalla siccità che evaporato abbastanza acqua dalla cima del lago per ridurre la pressione ai livelli più bassi e rilasciare i gas disciolti. I livelli dell’acqua abbassati durante i periodi di siccità potrebbero anche lasciare il Kivu più vulnerabile alle perturbazioni causate da eventi di pioggia particolarmente forti. Potrebbero lavare abbastanza sedimenti accumulati dalle decine di corsi d’acqua che si alimentano nel lago per far sì che gli strati si mescolino, dice MacIntyre.

Le probabilità di una tale sequenza di eventi possono salire mentre il pianeta si scalda, dice MacIntyre. Il cambiamento climatico porterà più pioggia in Africa orientale e “arriverà sotto forma di eventi di pioggia più estremi con intervalli più grandi di siccità in mezzo.”

Un altro possibile innesco è l’attività vulcanica sotto il lago o dai vulcani circostanti, ma gli scienziati pensano che il rischio sia basso. Un’eruzione del 2002 del vicino Monte Nyiragongo non ha portato abbastanza materiale per distruggere gli strati inferiori del Kivu. E studi di modellazione hanno dimostrato che il vulcanismo sotto il lago non causerebbe un’interruzione abbastanza grande, dice MacIntyre.

Qualunque sia il colpevole, l’effetto sarebbe lo stesso: i gas accumulati vengono rilasciati dal loro stato disciolto, creando dense nubi di anidride carbonica e metano che, come è successo con l’anidride carbonica a Nyos, potrebbero spostare l’ossigeno e asfissiare persone e animali allo stesso modo. E se abbastanza metano viene rilasciato nell’aria a Kivu, c’è il rischio aggiuntivo che possa accendersi.

Katsev dice che il lago è monitorato regolarmente per i segni di upticks nella concentrazione di gas, quindi un improvviso upwelling “non ci coglierà di sorpresa.”Più di una dozzina di stazioni sismiche misurano l’attività vicino al lago anche in tempo reale. E nel 2001, uno sforzo ha iniziato a ridurre il rischio di un altro disastro a Nyos sifonando l’acqua dal fondo del lago attraverso un tubo in superficie, dove l’anidride carbonica viene rilasciata nell’aria a un ritmo sicuro. Sforzi simili sono in corso a Kivu.

Mining le profondità

Come concentrazioni di gas aumentano nelle profondità di Kivu, così fa il rischio. Wüest e colleghi hanno scoperto che dal 1974 al 2004 la concentrazione di anidride carbonica è aumentata del 10%, ma la preoccupazione più grande a Kivu è la concentrazione di metano, che è aumentata dal 15 al 20% durante lo stesso periodo.

Potrebbe esserci un modo per trasformare il rischio di Kivu in ricompensa, però. Lo stesso gas che potrebbe alimentare un disastro naturale mortale ha un potenziale come fonte di energia rinnovabile per la regione. Nel 2008, il Ruanda ha lanciato un programma pilota prendendo il metano dal lago per bruciare come gas naturale e l’anno scorso ha firmato un contratto per esportare metano in bottiglia. Un programma molto più grande, chiamato KivuWatt, è venuto online nel 2015.

I progetti pompano acqua dagli strati profondi del lago e, man mano che la pressione viene ridotta su quell’acqua, i gas vengono rilasciati. Il metano viene estratto per essere utilizzato come combustibile e l’anidride carbonica viene pompata sul fondo del lago. “Prendono questo gas, lo spediscono via gasdotto a terra e lo bruciano nel modo in cui bruceresti combustibili fossili per generare elettricità”, dice Katsev.

Questa raccolta potrebbe aiutare a ridurre il rischio di gas accumulato nel lago, anche se non lo eliminerà. Eppure, per un lago con così tanto pericolo in agguato sotto, tutto aiuta. E per la regione intorno al lago, potrebbe essere un’importante fonte di energia. Una volta che KivuWatt sarà completamente online, i 100 megawatt di energia prodotti da quel progetto da soli faranno una differenza significativa per il Ruanda, un paese in via di sviluppo che punta all’accesso universale all’elettricità.