Une collaboration entre universités et secteur industriel pour stocker le CO2 en sous-sol
Une capture et un stockage efficaces du CO2 contenu dans l'atmosphère exige une collaboration étroite entre les universités et le secteur industriel. Les universités possèdent une expertise expérimentale et analytique dans la quantification des taux et impacts des interactions entre liquides et solides riches en CO2 tandis que, pour sa part, l'industrie excelle dans la mise en application de ces travaux dans l'injection du CO2 dans le sous-sol. Le projet CO2-REACT (Geologic carbon storage), financé par l'UE, a réuni six équipes de recherche universitaires et industrielles pour mener à bien une série d'initiatives interconnectées axées sur la caractérisation des taux des réactions qui produisent des minéraux contenant du CO2. Les membres du consortium ont collaboré avec un autre projet associé financé par l'UE, CARBFIX, pour développer et procéder à la démonstration de méthodes de capture et stockage rapide de CO2 par minéralisation dans le sous-sol. Le projet CO2-REACT a combiné des observations de véritables carottes rocheuses à des expérimentations explorant les interactions entre minéraux et liquides pour prévoir l'évolution et l'impact du CO2 une fois celui-ci injecté dans le sous-sol. Les résultats ont été testés sur le terrain sur le site pilote de CARBFIX à Hellisheidi, en Islande, et sur des carottes de calcaire et de craie. «Nous avons mis au point une nouvelle technologie qui a accéléré la carbonatation du CO2 dans le sous-sol en dissolvant tout d'abord le CO2 dans de l'eau puis en l'injectant dans le sous-sol», déclare le Dr Eric Oelkers, coordinateur du projet. «Cette méthode présentait deux avantages: le premier est que l'eau chargée en CO2 elle a tendance à couler du fait qu'elle est plus dense que l'eau pure. Le deuxième avantage est que l'eau acide chargée en CO2 favorise les réactions dans le sous-sol, en particulier la dissolution du basalte, ce qui entraîne alors la fixation du carbone dans des phases minérales stables», explique-t-il. Sûr et économique Une fois minéralisé, le carbone est stable aux échelles géologiques et constitue donc une solution sûre et durable pour le stockage du CO2. Par ailleurs, des études économiques montrent que l'opération reviendrait à entre 30 et 40 dollars (USD) par tonne, un coût nullement supérieur à d'autres alternatives moins sûres. «Les résultats montrent une carbonatation rapide du carbone injecté dans le basalte réactif à l'échelle industrielle. L'injection initiale est parvenue à fixer plus de 90 % des 170 tonnes de CO2 pur injectées sous forme de minéraux carbonatés stables en moins de 18 mois», rapporte le Dr Oelkers. Des chercheurs ont également développé et testé sur le terrain de nouveaux instruments portables à membranes à gaz dans le but d'évaluer les fuites potentielles de CO2 à travers la roche couverture jusqu'à la surface. Les résultats ont servi à étalonner des modèles informatiques de transport du CO2 jusqu'au sous-sol. Des scientifiques ont également développé des modèles améliorés de transport réactif bidimensionnel pour prévoir l'évolution et les conséquences à long terme de l'injection de CO2 dans des aquifères courants du sous-sol. Les deux modèles contribueront à un stockage sans danger du CO2 à long terme. «La technologie mise au point au cours du projet CO2-REACT offre une alternative sûre de capture et stockage d'autres gaz acides tels que le sulfure d'hydrogène, et ceci pourrait constituer une application importante de nos recherches», souligne le Dr Oelkers. Le projet a formé 13 chercheurs dans les domaines de la synthèse des minéraux, l'énergie géothermique, la modélisation chimique et le stockage des déchets gazeux et radioactifs, tout en mettant l'accent sur le lien entre expériences en laboratoire et applications pratiques. Ces efforts aideront la prochaine génération de scientifiques des universités, du secteur industriel ou du gouvernement à relever les défis liés au stockage du carbone. Et le Dr Oelkers de conclure: «La communauté universitaire dans son ensemble doit comprendre l'intérêt d'une collaboration étroite avec l'industrie. Les universitaires peuvent proposer des idées et en faire la démonstration, mais seuls des partenaires industriels sont en mesure de les faire évoluer pour résoudre des problèmes de grande envergure.»
Mots‑clés
Injection de CO2, sous-sol, stockage du carbone, CO2-REACT, CARBFIX