Avant de décider d’un emplacement géographique spécifique pour le stockage souterrain du carbone, il est bon de savoir exactement ce que vous mettez en mouvement, à la fois avec l’injection, c’est-à-dire le processus de pompage du gaz à effet de serre dans le sous-sol, et au fil du temps – jusqu’à des centaines d’années – pendant que le gaz est là-bas.
Cela nécessite la capacité de faire des prévisions assez précises basées sur la connaissance des conditions géologiques du sous-sol, ainsi que sur la façon dont le CO2 se comporte dans différentes conditions de pression et de température, et sur la façon dont le gaz à effet de serre peut réagir chimiquement avec d’autres substances dans le sous-sol.
Les prévisions nécessaires peuvent être réalisées à l’aide d’un simulateur, qui est un programme informatique très sophistiqué. Un groupe de chercheurs en chimie de la DTU est en train d’élargir le Simulateur de stockage de carbone GEOS pour inclure, entre autres, leurs connaissances spécialisées sur les réactions géochimiques. GEOS est un outil open source développé à l’origine par le Lawrence Livermore National Laboratory, l’Université de Stanford et TotalEnergies.
Les algorithmes calculent les réactions chimiques
Les travaux des chercheurs s’inscrivent dans le cadre du grand partenariat vert INNO-CCUS.
« Depuis de nombreuses années, notre groupe de chimie de la DTU a développé des algorithmes capables de calculer la progression des réactions chimiques. Dans ce projet, nous pouvons contribuer à des algorithmes qui calculent le comportement du CO2 sous différentes températures, pressions et en cas de rencontre avec d’autres substances du sous-sol, comme l’eau salée, les minéraux ou les hydrocarbures, qui sont des résidus typiques d’un réservoir de pétrole et de gaz déclassé », explique le professeur associé Wei Yan, qui dirige la contribution de la DTU au projet.
Grâce à ces simulations, il sera également possible d’évaluer si l’injection prévue peut être compromise par des phénomènes indésirables.
« Diverses réactions chimiques indésirables peuvent se produire lors de l’injection de CO2. Par exemple, en présence d’eau salée, un précipité de sel peut se produire et entraîner des blocages dans les puits qui donnent accès au sous-sol. Ces connaissances peuvent aider à fournir une image précise de la quantité de CO2 que vous pouvez stocker dans un certain endroit et de la rapidité avec laquelle vous pouvez effectuer la tâche. Ces informations peuvent en fin de compte déterminer si le site est adapté au stockage du carbone », ajoute Yan.
Prédire plusieurs centaines d’années dans le futur
Si le site s’y prête, les simulations permettent également de prédire la manière dont le CO2 se propage dans le sous-sol après l’injection, ainsi que la manière dont le gaz à effet de serre se stabilise au fil du temps (jusqu’à des centaines d’années), à la fois sur le plan géologique et chimique. La connaissance de ces deux aspects peut contribuer à maintenir le gaz à effet de serre piégé pendant une longue période, ce qui est précisément l’objectif de son stockage.
Les chercheurs ont jusqu’en 2027 pour développer le programme de simulation. Le programme sera ensuite publié et proposé comme un outil gratuit, qui pourra être utilisé par n’importe qui pour décider des futurs emplacements de stockage du carbone.