Le couplage réussi du stockage de CO2 et de la géothermie

22.07.2016
Stocker du CO2 sous forme dissoute dans des aquifères salins proches d'installations industrielles émettrices, c'est l'idée développée avec "CO2-Dissolved". Une solution très prometteuse, alternative aux stockages massifs.

 

Concept d’une installation de stockage de CO2 par dissolution en aquifère salin, couplée à la production de chaleur géothermique. © BRGM

Concept d’une installation de stockage de CO2 par dissolution en aquifère salin, couplée à la production de chaleur géothermique. © BRGM

Si la nécessité de recourir à la séquestration géologique de CO2 pour réduire les émissions de gaz à effet de serre ne fait pas de doute, les conditions de mise en oeuvre, de sécurisation et de suivi des stockages massifs posent des questions scientifiques, techniques, économiques et sociétales qui freinent un déploiement à court terme. La mise en place de stockages de petite taille près des sources d'émissions constitue donc une solution complémentaire sinon alternative. Le projet ANR CO2-Dissolved l'a explorée durant trois ans. Associant sept partenaires sous coordination BRGM, il a démontré la faisabilité d'associer le stockage de CO2 dissous en aquifère et la récupération d'énergie géothermique.

"Cette solution, explique Christophe Kervévan, responsable du projet au BRGM, présente plusieurs avantages. Il s'agit en effet de stocker le CO2 produit par une installation industrielle sur le lieu même des émissions, en l'injectant dans un aquifère salin profond sous forme dissoute. La récupération puis la réinjection d'eau chargée en CO2 s'opèrent au moyen d'un ensemble "puits injecteur / puits producteur" semblable aux doublets géothermiques utilisés pour des réseaux de chaleur." Stockage sur place du CO2, ce qui réduit les coûts et les risques liés au transport du gaz, plus récupération de chaleur, la solution est séduisante, sous réserve d'aquifères appropriés bien localisés et de maîtrise du procédé.

Carte de France illustrant la correspondance entre la localisation des petits émetteurs industriels de CO2 – les points jaunes – et les ressources géothermales en aquifères - bassins sédimentaires profonds en bleu. © BRGM

Carte de France illustrant la correspondance entre la localisation des petits émetteurs industriels de CO2 – les points jaunes – et les ressources géothermales en aquifères - bassins sédimentaires profonds en bleu. © BRGM

Faisabilité et maîtrise des risques

Du fait des limites de solubilité du CO2 dans la saumure et des débits généralement observés dans les doublets géothermiques (250-350 m3/h dans le bassin parisien), la solution s'avère pertinente pour des petits émetteurs industriels de CO2 (< 150 000 t / an). Les sites de stockage visés sont des aquifères profonds (1 500 à 2 500 m) dont la température atteint 60 à 80°C. En France, 650 sites industriels potentiellement compatibles (25 % des émissions nationales) ont été inventoriés.

"Nos partenaires américains, poursuit C. Kervévan, ont mis au point un procédé innovant de captage du CO2 utilisant l’eau comme seul solvant. L’intégration de ce dispositif au sein du système "CO2-Dissolved" a été étudiée en fonction de la teneur en CO2 des fumées et de la nécessité éventuelle d’une séparation préalable à l’injection. À la différence des stockages massifs, où le CO2 est injecté sous forme supercritique, il est ici totalement dissous dans la saumure de l'aquifère. On s’affranchit ainsi de tout risque de création d’une bulle de gaz en profondeur et donc de remontée potentielle de celle-ci."

L'impact de l'injection d’eau acidifiée sur la roche et les réactions chimiques induites en fonction des caractéristiques hydrogéologiques des milieux ont fait l'objet de simulations numériques et de nombreux tests sur une installation expérimentale. L’impact économique, sur le cas d'une sucrerie-distillerie du Loiret, a également été étudié, démontrant la viabilité de la majorité des scénarios simulés, du fait, notamment, du bénéfice lié à la récupération de chaleur.

"La prochaine étape est d’aller vers un pilote de démonstration sur un site industriel, conclut C. Kervévan. La démarche est engagée, dans le cadre du nouveau projet "Pilote CO2-Dissolved" financé par le groupement d'intérêt scientifique Géodénergies."

Dispositif expérimental MIRAGES-2 permettant l'injection d'un mélange eau-CO2 dissous dans une carotte dans les conditions de pression et de température typiques d'un aquifère profond. © Géoressources

Dispositif expérimental MIRAGES-2 permettant l'injection d'un mélange eau-CO2 dissous dans une carotte dans les conditions de pression et de température typiques d'un aquifère profond. © Géoressources

Tomographie 3D de la porosité créée (en bleu) après 20 jours d’injection d’eau acidifiée (par le tube vertical représenté)dans une carotte de roche calcaire initialement cylindrique et très homogène. © Géoressources

Tomographie 3D de la porosité créée (en bleu) après 20 jours d’injection d’eau acidifiée (par le tube vertical représenté)dans une carotte de roche calcaire initialement cylindrique et très homogène. © Géoressources

PARTENAIRES

  • BRGM (France, coordinateur)
  • BGR (Allemagne)
  • CFG Services (France)
  • Geogreen (France)
  • GeoRessources (France)
  • LEO (France)
  • Partnering in Innovation, Inc. (USA).

POUR ALLER PLUS LOIN

Visiter le site web du projet CO2-Dissolved