Comment se débarrasser définitivement du dioxyde de carbone
Des simulations informatiques très sophistiquées permettent de prédire le comportement à long terme du CO2 capturé lorsqu'il est pompé dans le sol
Nous devons cesser d'émettre du dioxyde de carbone (CO2) si nous voulons sauver le climat, cela ne fait aucun doute. Mais cela ne suffira pas. Il faudra également capturer leCO2 déjà présent dans l'atmosphère et le stocker de manière permanente, par exemple en le pompant profondément dans le sol. Cela soulève naturellement la question du devenir de ceCO2 à long terme. Est-il garanti de rester dans le sol ou est-il possible qu'il s'échappe au fil des décennies ou des siècles ?
Des simulations numériques très sophistiquées effectuées sur des superordinateurs montrent pour la première fois ce qui se passe exactement lorsquele CO2 se mélange aux eaux souterraines : dans une interaction complexe entre les zonesplus riches en CO2 et les zonesplus pauvres en CO2, l'eauplus riche en CO2 s'enfonce lentement vers le bas, ce qui permet auCO2 d'être stocké de manière permanente dans le sous-sol.
LeCO2 augmente - mais leCO2 dissous dans l'eau s'enfonce
Dans les profondeurs du sous-sol, la pression est si élevée que le dioxyde de carbone reste liquide, mais sa densité est nettement inférieure à celle de l'eau. On pourrait donc penser que leCO2 remonte immédiatement lorsqu'il est pompé dans la nappe phréatique. Mais les choses sont un peu plus compliquées.
"LeCO2 pur a une densité inférieure à celle de l'eau, mais la situation change lorsquele CO2 est dissous dans l'eau. Lorsque les deux sont mélangés, le volume total diminue, ce qui crée un liquide plus dense", explique Marco De Paoli, responsable du projet de recherche. L'eau à forte teneur enCO2 a une densité plus élevée que l'eau à faible teneur enCO2 et coule donc.
Marco De Paoli travaille actuellement à l'université de Twente à Enschede, aux Pays-Bas, et à l'institut de mécanique des fluides et de transfert de chaleur de l'université technique de Vienne. En 2024, il a reçu une bourse ERC du Conseil européen de la recherche, et il mettra en œuvre ce projet à l'Institut de mécanique des fluides et de transfert de chaleur de la TU Wien à partir de l'automne 2025.
Des structures irrégulières qui coulent
"Comme l'eau à forte teneur enCO2 a une densité plus élevée que l'eau à faible teneur enCO2, la dynamique dans la roche poreuse est très intéressante", explique Marco De Paoli. "Là où la concentration enCO2 est la plus élevée, le mélange s'enfonce plus rapidement, ce qui assure un meilleur mélange. Il en résulte un réseau de zones où les concentrations deCO2 sont plus élevées et plus faibles.
Dans l'ensemble, l'équipe a pu montrer, grâce à ses simulations informatiques, que leCO2 s'enfonce vers le bas et y reste - pour des périodes de temps illimitées. À partir de ces calculs, l'équipe a pu dériver des modèles simples qui peuvent désormais être utilisés par les ingénieurs pour prévoir le flux deCO2 dans le sol et concevoir des stratégies d'injection sans devoir effectuer des simulations informatiques complexes et massives pour chaque situation.
Des conditions géologiques adaptées
Bien sûr, cela ne fonctionne pas partout. Il faut tout d'abord une couche de roche aussi imperméable que possible, sous laquelle leCO2 peut d'abord s'accumuler jusqu'à ce qu'il se dissolve dans l'eau. La roche située en dessous doit être aussi poreuse que possible afin que l'eaucontenant le CO2 puisse facilement s'écouler vers le bas. Une fois que cela s'est produit, la couche de roche imperméable située au-dessus ne joue plus aucun rôle. Même les changements géologiques, tels que les tremblements de terre ou les activités anthropiques, n'ont plus d'incidence sur la situation. LeCO2 est stocké en toute sécurité dans le sol.
"De telles conditions géologiques ne sont pas si rares", explique Marco De Paoli. "On pourrait utiliser des réservoirs de pétrole épuisés. Il existe également de vastes zones appelées aquifères salins, situées sous les fonds marins ou à l'intérieur des terres, où le stockage duCO2 serait possible selon ce schéma. Au moins six aquifères salins sont également présents en Autriche".
Au cours des prochaines années, Marco De Paoli prévoit de répondre à d'autres questions importantes dans le cadre de son projet de recherche ERC à la TU Wien. Il s'agira par exemple de déterminer comment la roche se modifie lorsqu'elle est traversée par de l'eaucontenant du CO2. Certaines réactions chimiques peuvent entraîner la dissolution des minéraux de la roche, ce qui permettrait un flux deCO2 encore plus important vers le bas. "Toutes ces questions doivent trouver une réponse détaillée si nous voulons atténuer les effets du changement climatique à grande échelle en capturant leCO2", déclare Marco De Paoli.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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