La ventilazione sotterranea è una di quelle cose a cui nessuno pensa, finché qualcosa non va storto. E qualcosa, effettivamente, non tornava al Sanford Underground Research Facility (SURF), un enorme laboratorio scientifico scavato nelle profondità del South Dakota. Durante i temporali più violenti, il flusso d’aria nelle gallerie si indeboliva o, peggio ancora, invertiva completamente direzione. Un comportamento che per anni ha lasciato perplessi gli ingegneri minerari del sito.

Jason Connot, ingegnere minerario al SURF dal 2019, è stato tra i primi a notare l’anomalia. Le ventole impazzivano, i sensori registravano letture assurde, e nessuno riusciva a capire il perché. La struttura funziona con un sistema preciso: l’aria fresca entra da due pozzi principali e viene espulsa da altri due. Uno di questi, il cosiddetto 5 Shaft, viene usato anche per convogliare l’acqua piovana in eccesso verso una vasca profonda, quando le pompe non riescono a smaltire tutto il volume in arrivo.

Ed è proprio lì che si nascondeva la risposta.

L’acqua che spinge l’aria come un pistone

La svolta è arrivata quando sono stati installati dei sensori Maestro al livello 2000 della struttura, nell’ambito di un sistema automatizzato di controllo della ventilazione. I dati raccolti hanno finalmente offerto un quadro chiaro di quello che succedeva. Un indizio importante era già emerso durante un test del sistema di scarico d’acqua nel pozzo: i sensori al livello 4850 avevano registrato un aumento anomalo del movimento d’aria. Sensori costruiti, tra l’altro, da un insegnante di scienze di un liceo locale insieme ai suoi studenti. Dettaglio che rende la storia ancora più affascinante.

L’ipotesi che ha preso forma era tanto semplice quanto sorprendente. La colonna d’acqua che precipitava lungo il pozzo agiva come una specie di siringa gigante, trascinando con sé enormi quantità d’aria verso il basso. L’acqua, cadendo, funzionava da pistone naturale, alterando completamente il sistema di ventilazione sotterranea.

Connot ha cercato conferme nella letteratura scientifica e ha trovato studi che descrivevano un fenomeno simile nei grandi impianti fognari cittadini. Le equazioni di fluidodinamica usate in quei contesti sono state adattate alle condizioni specifiche del SURF, con la collaborazione dei colleghi del South Dakota Mines. I risultati del modello hanno combaciato perfettamente con le osservazioni sul campo. Come ha commentato lo stesso Connot: nessuno avrebbe immaginato che il peso di semplici gocce d’acqua potesse spostare così tanta aria.

Perché questa scoperta conta davvero

Le implicazioni vanno ben oltre i temporali estivi. In caso di incendio sotterraneo, una pratica comune è scaricare acqua nei pozzi dall’alto. Sapere che questa operazione può alterare drasticamente il flusso d’aria è un’informazione vitale per la sicurezza di chiunque lavori sottoterra. La ricerca di Connot, pubblicata sulla rivista Mining, Metallurgy and Exploration, offre agli operatori minerari di tutto il mondo uno strumento concreto per prevedere e gestire queste variazioni.

Bryce Pietzyk, direttore delle operazioni sotterranee al SURF, ha sottolineato come questo studio permetta ora di anticipare i problemi di flusso d’aria e configurare i controlli di ventilazione nel modo corretto, prima che la situazione diventi critica. Un risultato notevole, considerando che Connot ha portato avanti la ricerca mentre lavorava a tempo pieno, completava il suo master e faceva il pendolare da Rapid City.

Il fatto che una struttura di ricerca scientifica come il SURF abbia dato spazio a un’indagine del genere dimostra quanto certi ambienti possano essere fertili per scoperte inattese. Nelle miniere operative, difficilmente qualcuno avrebbe avuto il tempo di approfondire un’anomalia così. Eppure, quella anomalia nascondeva una lezione fondamentale sulla ventilazione sotterranea che potrebbe salvare vite.

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