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Des problèmes du stockage des gaz carbonés

Publié en ligne le 23 novembre 2013 -
par Georges Jobert

Le stockage du gaz naturel (méthane…) dans des cavités naturelles ou vidées de leur gaz ou de leur pétrole, est maintenant une pratique courante 1. On a évidemment pensé à y stocker aussi les énormes quantités de dioxyde de carbone produit dans les centrales thermiques, et considéré comme une cause probable de l’évolution du climat. Dans les deux cas des problèmes se posent.

Séismes induits

Du sud de la Catalogne à la province de Valence, depuis la fin de septembre, de nombreux séismes inquiètent la population. Le 2 octobre se sont produits une vingtaine de séismes, dont les plus importants dépassent la magnitude 4, les plus forts ressentis depuis 1975. Ils ont été aussitôt mis en relation avec le "Projet Castor" 2. Celui-ci prévoit l’injection de 1,3 Gm3 de gaz à partir du réseau d’alimentation national, dans les cavités d’une ancienne exploitation pétrolière, située dans le delta de l’Ebre, à 22 km des côtes. Ceci correspond 3 à environ 7% de la demande de pointe du pays. Le ministre espagnol 4 de l’industrie, de l’énergie et du tourisme a reconnu le bien-fondé de cette interprétation. L’inquiétude est d’autant plus forte que la centrale nucléaire de Vandellòs n’est qu’à une cinquantaine de km au nord. Les autorités ont aussitôt fait procéder à l’arrêt de l’injection de gaz.

Le gaz naturel se dissout mal et lentement à la température du milieu où il est injecté et il faut dépasser notablement la pression lithostatique due à la charge des terrains. On sait que la modification des contraintes dans une zone sismique – qu’elle soit due à la présence d’un liquide qui diminue le frottement entre les lèvres des failles ou, comme ici, à l’injection d’un gaz qui les écarte – peut déclencher une crise sismique. S’il existe bien une faille connue dans cette région, la sismicité y est très faible en comparaison de celle du sud de la péninsule et de la chaîne des Pyrénées. Vu l’importance économique du projet, on peut penser qu’il reprendra, avec une surveillance renforcée de l’activité sismique.

Une solution économiquement viable pour le stockage du CO2 ?

Pour éviter les difficultés de la dissolution du dioxyde de carbone dans la saumure chaude présente dans les anciens gisements pétroliers ou gaziers, le professeur S.L.Bryant, de l’Université du Texas à Austin, a proposé un programme qu’il expose dans le N° de novembre du Scientific American. Le dioxyde peut être plus facilement dissout dans de la saumure froide. Contrairement à ce qui se passe pour des solutions d’autres gaz, il en augmente d’ailleurs la densité. De la sorte, réinjectée, la solution tendra à s’enfoncer. L’auteur propose donc d’extraire la saumure, de la mettre sous pression en y injectant le gaz et de les renvoyer en profondeur. Comment diminuer le coût de la manipulation d’énormes quantités d’eau et de gaz ? Bryant suggère d’utiliser les champs de forages trouvés au voisinage du Golfe du Mexique. On injecte de l’eau (10 Gt par an) dans une partie des puits et on récupère dans les autres le pétrole qu’elle remplace en profondeur. Il suffirait donc de charger cette eau salée en gaz carbonique.

Il est cependant évident que les compagnies pétrolières n’ont aucun intérêt à cette opération, qui ne serait pas financée par un programme "écologique". C’est là qu’est intervenu G.Pope, un collègue de Briant. On pourrait brûler le méthane dissout dans la saumure remontant, spontanément et à haute température, d’aquifères profonds (3 km), pour produire une énergie qui s’ajouterait à la chaleur de l’eau, récupérée dans des échangeurs.

Le stockage en un an de 1 Gt de CO2 impliquerait la manipulation de 48 Mm3 de saumure par jour 5. Ce qui pourrait être réalisé avec 100 000 puits 6 d’injection et d’extraction. L’auteur estime au sixième de la consommation annuelle de gaz aux EUA la production correspondante de gaz.

Solidifier le dioxyde de carbone ?

Des essais sont en cours pour stocker le dioxyde de carbone, non plus dans des roches sédimentaires d’où il pourrait s’échapper, mais dans des roches basaltiques. Celles-ci sont riches en minéraux (Mg, Ca, Fe…) qui pourraient réagir avec CO2 pour former des cristaux de carbonates. Ceux-ci seraient ensuite piégés dans les fissures ou les pores des roches.

Dans l’État de Washington 1 Gg de gaz a été envoyé à plus de 800 m de profondeur. En Islande des masses analogues de gaz ont déjà été injectées. Il est essentiel de déterminer le temps nécessaire à la minéralisation : siècles ou plus, décennies ou moins. Par ailleurs on peut aussi craindre que l’eau circulant dans les fissures ne dissolve les cristaux et ne libère le gaz.

Si les contrôles montrent que le procédé est valable, ce ne sont pas les zones de stockage qui manqueront : trapps du Deccan, du Brésil, du Canada…

Reste à amener le gaz sur place. Le coût de l’installation de pipelines est élevé. Mais dans les années 80, on a déjà installé des milliers de km de pipelines pour amener du CO2 dans les champs de pétrole pour en provoquer la remontée. De plus le risque de séismes induits serait probablement faible puisqu’il n’y aurait pas de changement de pression en profondeur. Ce n’était pas le cas pour d’autres opérations, comme le signale un rapport 7 de la National Academy of Sciences of the USA, ni dans le cas du projet Castor.

Schéma du projet de  stockage du CO<sub>2</sub>

C’est là un projet exceptionnel. Sera-t-il mis en route ?

Mis à jour le 2-3-2014

2 Le budget provisionnel de l"ensemble du projet est de 1,4 G€

4 Se greffe sur le sujet la protestation des autorités des régions de Catalogne et de Castellón, qui dénoncent la non-prise en considération par le gouvernement espagnol de leurs réserves lors du lancement du projet.

5 Des ordres de grandeur aux EUA :
- production annuelle de CO2 : 7Gt, de pétrole brut : 4 Gt, de gaz : 2 Gt - Consommation annuelle de gaz 500 Gm3
- Energie utilisée pour la climatisation : 10 % du total

6 Environ 1 million de puits ont déjà été forés au Texas


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