Noble gas geochemistry to monitor CO2 geological storages
Apports de la géochimie des gaz rares à la surveillance des sites de séquestration géologique de CO2
Résumé
According to the last IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) report, a probability of 90 % can be now established for the responsibility of the anthropogenic CO2 emissions for the global climate change observed since the beginning of the 20th century.
To reduce these emissions and keep producing energy from coal, oil or gas combustions, CO2 could be stored in geological reservoirs like aquifers, coal beds, and depleted oil or gas fields. Storing CO2 in geological formations implies to control the efficiency and to survey the integrity of the storages, in order to be able to detect the possible leaks as fast as possible.
Here, we study the feasibility of a geochemical monitoring through noble gas geochemistry. We present (1) the development of a new analytical line, Garodiox, developed to extract quantitatively noble gas from water samples, (2) the testing of Garodiox on samples from a natural CO2 storage analogue (Pavin lake, France) and (3) the results of a first field work on a natural CO2 accumulation (Montmiral, France).
The results we obtain and the conclusions we draw, highlight the interest of the geochemical monitoring we suggest.
To reduce these emissions and keep producing energy from coal, oil or gas combustions, CO2 could be stored in geological reservoirs like aquifers, coal beds, and depleted oil or gas fields. Storing CO2 in geological formations implies to control the efficiency and to survey the integrity of the storages, in order to be able to detect the possible leaks as fast as possible.
Here, we study the feasibility of a geochemical monitoring through noble gas geochemistry. We present (1) the development of a new analytical line, Garodiox, developed to extract quantitatively noble gas from water samples, (2) the testing of Garodiox on samples from a natural CO2 storage analogue (Pavin lake, France) and (3) the results of a first field work on a natural CO2 accumulation (Montmiral, France).
The results we obtain and the conclusions we draw, highlight the interest of the geochemical monitoring we suggest.
Le dernier rapport du GIEC (Groupe d'experts Intergouvernemental sur l'Evolution du Climat), a qualifié de très vraisemblable la responsabilité des activités humaines sur l'évolution de la température moyenne à la surface de la Terre, constatée depuis le début du vingtième siècle. Les émissions atmosphériques anthropiques, issues de la combustion des énergies fossiles, sont responsables chaque année de l'émission de quantités de plus en plus importantes de gaz à effet de serre, et notamment de dioxyde de carbone.
Afin d'être en mesure de respecter les engagements pris en matière de réduction des émissions atmosphériques, tout en permettant la poursuite raisonnée de l'exploitation des énergies fossiles, notamment pour les pays en plein développement économique, il est envisagé de stocker (séquestrer) le dioxyde de carbone produit au niveau de grandes plates-formes industrielles, dans des réservoirs géologiques, c'est-à-dire des roches poreuses et perméables. Bien qu'étant inspirée de nombreux exemples naturels, la séquestration géologique du dioxyde de carbone doit être étudiée en termes de faisabilité et d'intérêt, l'objectif étant de piéger durablement les gaz stockés.
Dans le cadre de ce doctorat, nous nous sommes concentrés sur la surveillance des sites de séquestration, afin d'être en mesure de contrôler la stabilité et l'efficacité des stockages géologiques dans le temps, et de détecter le plus rapidement possible les éventuelles fuites. Notre travail a consisté à développer une méthodologie de surveillance reposant sur l'étude des gaz rares. Nous avons été amenés à concevoir un nouvel outil pour l'analyse des gaz rares dissous dans des échantillons d'eau, la ligne Garodiox, puis à valider cet instrument sur l'étude d'un lac de cratère volcanique, le lac Pavin en Auvergne (France). Enfin, nous avons choisi d'illustrer la méthodologie de surveillance que nous proposons, à l'aide du contrôle de l'intégrité de l'accumulation naturelle de dioxyde de carbone de Montmiral, dans le département de la Drôme (France).
Les résultats obtenus soulignent la faisabilité et l'intérêt de la mise en place d'une telle méthodologie de surveillance au droit des sites de séquestration géologique du dioxyde de carbone.
Afin d'être en mesure de respecter les engagements pris en matière de réduction des émissions atmosphériques, tout en permettant la poursuite raisonnée de l'exploitation des énergies fossiles, notamment pour les pays en plein développement économique, il est envisagé de stocker (séquestrer) le dioxyde de carbone produit au niveau de grandes plates-formes industrielles, dans des réservoirs géologiques, c'est-à-dire des roches poreuses et perméables. Bien qu'étant inspirée de nombreux exemples naturels, la séquestration géologique du dioxyde de carbone doit être étudiée en termes de faisabilité et d'intérêt, l'objectif étant de piéger durablement les gaz stockés.
Dans le cadre de ce doctorat, nous nous sommes concentrés sur la surveillance des sites de séquestration, afin d'être en mesure de contrôler la stabilité et l'efficacité des stockages géologiques dans le temps, et de détecter le plus rapidement possible les éventuelles fuites. Notre travail a consisté à développer une méthodologie de surveillance reposant sur l'étude des gaz rares. Nous avons été amenés à concevoir un nouvel outil pour l'analyse des gaz rares dissous dans des échantillons d'eau, la ligne Garodiox, puis à valider cet instrument sur l'étude d'un lac de cratère volcanique, le lac Pavin en Auvergne (France). Enfin, nous avons choisi d'illustrer la méthodologie de surveillance que nous proposons, à l'aide du contrôle de l'intégrité de l'accumulation naturelle de dioxyde de carbone de Montmiral, dans le département de la Drôme (France).
Les résultats obtenus soulignent la faisabilité et l'intérêt de la mise en place d'une telle méthodologie de surveillance au droit des sites de séquestration géologique du dioxyde de carbone.
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