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Aquifères salins profonds

Qu’est-ce qu’un aquifère ?

Les bassins sédimentaires sont des zones où des particules d’origine minérale ou organique se sont déposées puis solidifiées. La sédimentation peut durer des dizaines de millions d’années, créant des couches différentes dues à la variation des conditions de sédimentation.  Certaines  de ces couches, les aquifères, sont constituées de roches poreuses et perméables qui sont gorgées d’eau. En surface, les aquifères sont souvent utilisés pour notre alimentation en eau potable (nappes phréatiques). Cependant, l’eau retenue dans la roche devient de plus en plus salée en profondeur, pour atteindre des salinités bien supérieures à celles de la mer qui la rendent impropre à la consommation.

Schéma en grand formatLe Bassin de Paris, particulièrement adapté au stockage du CO2, s’étendant de l’est de la Bretagne à l’Alsace, est vieux de 200 millions d’années. Il est constitué de nombreuses couches aquifères.
Légende: Le bassin parisien s’étend sur plus de 500km d’Est en Ouest, et sur 300km du Nord au Sud.

Quel potentiel ?

De tous les types de réservoirs envisageables, les aquifères salins sont ceux, situés à de grandes profondeurs, qui représenteraient le plus gros potentiel en matière de capacité de stockage (400 à 10 000 Gt CO2). Bien qu'étant largement répartis à la surface du globe, leur structure et leur capacité à piéger durablement le CO2 reste très difficiles à évaluer. Un effort important de recherche doit donc être engagé pour apprécier leur potentiel en terme de stockage géologique et leur capacité à confiner le CO2 sur le long terme.

Premières expérimentations

Sur le site de Sleipner (Norvège) en mer du Nord

Une première opération a vu le jour en 1996 avec l’injection en aquifère profond d'un million de tonnes de CO2 par an. Il s'agit de la première opération industrielle de stockage géologique de CO2 à des fins environnementales, pour lutter contre l'effet de serre.
Le CO2 provient du gisement de gaz naturel de Sleipner situé au centre de la mer du Nord à environ 200 km des côtes norvégiennes, exploité depuis 1996 par Statoil. Ce gaz naturel, essentiellement constitué de méthane, contient aussi 4% à 10 % de CO2, taux qui doit être réduit à 2,5 % pour respecter les critères de vente. Cette opération de réduction est réalisée offshore.
Le CO2 extrait est directement injecté dans le plus grand aquifère salin local, à près de 1 000 mètres sous le plancher océanique, dans la formation des sables d'Utsira. Chaque année, un million de tonnes de CO2 est enfoui dans le sous-sol marin, au lieu d'être rejeté dans l'atmosphère comme cela se pratique habituellement. Les frais d'injection sont compensés par l'existence en Norvège d'une taxe sur les émissions de CO2 offshore.



Légende : Premier site mondial de stockage de CO2 en aquifère salin profond à Sleipner en mer du Nord (Norvège). Le gaz naturel est extrait à 2 500m de profondeur depuis la plate-forme de forage et fait l’objet d’une séparation du CO2 qu’il contient sur la plate-forme de traitement du gaz. Le CO2 est alors injecté dans l’aquifère sableux d’Utsira, situé à 1 000m de profondeur.

Gisement de gaz naturel d’In Salah (Algérie)

In Salah est un champ de gaz naturel opéré par BP, Sonatrach et Statoil. Le CO2 est séparé du gaz produit et injecté dans une partie plus profonde de la couche géologique d’où est tiré le gaz, un aquifère dont la capacité de stockage serait de 17 Millions de tonnes de CO2. Depuis août 2004, plus de trois millions de tonnes de CO2 ont été injectées. Ce projet ne fut pas mis en place pour des raisons économiques, mais afin d’étudier le CSCV et affiner les compétences des industriels pour des futures mises en œuvre à plus grande échelle.
 
 
Légende: La société In Salah Gas, filiale de Sonatrach, BP et Statoil, a mis en place les infrastructures pour extraire le CO2 contenu dans le gaz naturel (de 1 à 9 %) et le stocker dans le gisement.

 

A Ketzin près de Potsdam (Allemagne)

Une installation pilote de captage et stockage du CO2 a été développée dans le cadre du projet européen CO2SINK, débuté en 2004. Depuis fin juin 2008, du CO2 a été injecté dans un aquifère salin situé à environ 800m de profondeur. Le projet a pour objectif d’étudier le comportement du CO2 dans le sous-sol en conditions réelles, et notamment les réactions du CO2 avec les minéraux avoisinants. Les observations vont également permettre d’améliorer les modèles numériques utilisés pour les simulations. Fin 2011, près de 60 000 tonnes de CO2 avaient été injectées sur le site de Ketzin (CO2SINK).

Le champ de gaz de Snøhvit en mer de Barents (Norvège)

A l’instar de celui de Sleipner, ce champ de gaz exploité par Statoil depuis fin 2007 contient des quantités non négligeables de CO2. Le gaz étant destiné à être liquéfié, l’extraction du CO2 est opérée à terre à Hammerfest, à environ 160km de la plateforme de production. Le CO2 est ensuite renvoyé par Pipeline jusqu’au lieu de stockage situé à proximité de la plateforme de production. L’injection d’environ 700 000 tonnes de CO2 par an est prévue dans une formation géologique à environ 2 600m de profondeur, sous le réservoir de gaz.

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