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Principes du stockage

Concept

Schéma en grand format

Il s’agit de piéger le CO2 dans des roches réservoirs sous la surface de la Terre, on parle ainsi de stockage géologique. Les zones de stockage peuvent être de plusieurs natures: des aquifères salins profonds, des gisements pétroliers et gaziers en voie d’épuisement, et des veines de charbon.
 

Qu’est-ce qu’une roche réservoir ?

Les roches propices au stockage de CO2, dites roches réservoirs, se trouvent dans les bassins sédimentaires présents un peu partout dans le monde. Ceux-ci peuvent s'étendre sur des centaines, voire des milliers de kilomètres carrés, et ce sur plusieurs kilomètres d'épaisseur.

 
 

Légende : Échantillon de roche gréseuse réservoir pris au microscope électronique à balayage avec un grossissement de 54 fois : on y distingue les cavités de la roche dans lesquelles peuvent circuler l'eau, le pétrole ou le gaz.

 

 

Mécanismes de piégage

Lorsqu’il est injecté dans un réservoir, le CO2 remplit les pores de la roche pour remonter progressivement jusqu’au niveau de la couverture. Cependant des mécanismes naturels se mettent en œuvre, qui contribuent à différentes échelles à la séquestration permanente du CO2 et assurent la sécurité du stockage : l’accumulation du CO2 sous la roche couverture (piégage structurel), son immobilisation dans les pores (piégage résiduel), sa dissolution dans l’eau (piégage par solubilité), et enfin sa minéralisation (piégage minéral).

 

Légende : Le CO2 est plus léger que l’eau et a tendance à remonter vers la surface. Aussi, pour garantir l'étanchéité du stockage, il est nécessaire de vérifier la présence, au-dessus de la roche réservoir, d'une couverture imperméable composée d'argile ou de sel.

 

 

A quelle profondeur se fait le stockage ?

Le CO2 doit être injecté à une profondeur suffisante dans le sous-sol afin d'atteindre les conditions de pression et de température qui déterminent son passage à l'état supercritique (plus de 31 °C à 74 bars de pression). Dans cet état, le CO2 est plus dense et occupe moins de volume. La profondeur nécessaire pour atteindre l'état supercritique dépend de la température locale en profondeur ; elle se situe à au moins 800 mètres.

Schéma en grand format

 
 
 
 
Légende : Coupe schématique d’un stockage dans un aquifère salin, à au moins 800 mètres de profondeur. Le sous-sol est composé d’une alternance de couches imperméables et de couches poreuses et perméables.
 
 
 
 
 
 
 
 

3 possibilités de stockage géologique

Les aquifères salins profonds

Les aquifères (couches de roches poreuses et perméables gorgées d'eau salée impropre à la consommation) se trouvent dans les bassins sédimentaires un peu partout sur la planète. Ils offrent les capacités de stockage les plus importantes (capacité estimée par le GIEC à 10 000 milliards de tonnes de CO2).

Les gisements de pétrole et de gaz naturels épuisés

Il est possible d’injecter du CO2 dans les gisements d’hydrocarbure épuisés. Ceux-ci présentent un potentiel de stockage moindre que celui des aquifères salins, mais qui reste non négligeable.
Une autre possibilité se présente dans les gisements qui sont, eux, en fin d’exploitation: le CO2 sert ici à récupérer les Hydrocarbures. Il s’agit là de l’adaptation d’un procédé déjà largement expérimenté dans l’industrie pétrolière, appelé CO2-EOR (Enhanced Oil Recovery), et destiné à améliorer la productivité des champs de pétrole.

Les veines de charbon profondes inexploitées

Cette technique de stockage est viable grâce à l’affinité du charbon pour le CO2. Elle est basée sur la méthode dite de récupération ECBM (Enhanced Coal Bed Methane) pour exploiter le gaz naturel qui peut être piégé dans ces structures le cas échéant.

Potentiel de stockage

Il existe dans le monde un grand nombre de réservoirs propices au stockage géologique du CO2. Le potentiel de stockage européen dépasserait 800 milliards de tonnes, et au niveau mondial on pourrait atteindre les 10 000 milliards de tonnes de CO2. Plutôt intéressant quand on sait que les émissions mondiales de CO2 liées aux activités humaines atteignent 30 milliards de tonnes par an!

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