Etude D’Implatation d’unSite Potentiel de CTS de CO2

Réalisé Par : Ahmed EL Atari

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TABLE DE MATIERES

Liste de Figures ..................................................................................................................................................... 2

Problématique ....................................................................................................................................................... 3

Solution..................................................................................................................................................................... 4

GENERALITES SUR LE STOCKAGE GEOLOGIQUE DU CO2 ................................................................. 6

Les enjeux liés au stockage de CO2 ............................................................................................................. 7

Zone de recherche et d’exploitation .........................................................................................................10

Conclusion .............................................................................................................................................................17

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LISTE DE FIGURES

Figure 1 : Répartition des sources anthropiques de gaz à effets de serres en 2004

Figure 2: Scenario IEA "Blue Map"

Figure 3: Enjeux liés au stockage de C02 en aquifère salin monoclinal

Figure 4 : Les différentes options de stockage géologique du CO2 dans les aquifères

salins profonds

Figure 5 : Carte d'Estimation de la profondeur des GTI sur les communes ciblées

Figure 6 : Carte d’Estimation des Epaisseurs des GTI au Sein de la Région LORRAINE

Figure 7: Carte d’Estimation des Emissions CO2 par Rapport la population dans la

Région LORRAINE

Figure 8 : Carte d'Estimation des Emissions CO2 par départements de la Région

LORRAINE

Figure 9 : Catre des Sites De Stockage du CO2 Potentiel

Figure 10 : Carte des Grands Emetteurs Co2

Figure 11 : Carte du Réseau des pipelines alimentant les usines

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PROBLEMATIQUE

Une grande partie de la communauté scientifique s’accorde aujourd’hui sur l’origine

humaine du changement climatique, constaté depuis les années 80, dû à la croissance

des émissions Anthropiques de C02.

Sont notamment en cause les grosses installations industrielles (centrales thermiques,

cimenteries ou raffineries, etc.) responsables de près de la moitié des émissions de gaz à

effet de serre dans le monde.

Or, la demande d'énergie va croître de façon significative dans les prochaines décennies,

Tirée par le développement de pays comme la Chine ou l'Inde. En particulier, les

combustibles fossiles vont continuer d'être utilisés pour produire de l’électricité en

attendant que les énergies renouvelables se développent et prennent progressivement

le relais.

3%

8%

13%

14%

17%

45%

43%

57%

Dechets et eaux usées

Résidentiel et Batiments commerciaux

Transport

Agriculture

Exploitation forestière

Sources concentrées

Industrie

Production d'énergie

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60%

Répartition des émissions de gaz à effet de serre en 2004

(% de 49 Gt C02 eq)

Répartition des émissions de gaz à effetde serre en 2004(% de 49Gt C02 eq)

Figure 1 : Répartition des sources anthropiques de gaz à effets de serres en 2004

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SOLUTION

Dans ce contexte, il apparaît important de maîtriser les émissions de C02 d’origine

humaine. L’ensemble des sources de C02 est concerné par les efforts à consentir pour

limiter l'ampleur du réchauffement climatique (déforestation, transport, isolation des

habitations...). Les émissions d’origines industrielles sont donc concernées comme

toutes les autres.

En plus delà nécessaire amélioration de l'efficacité énergétique, une solution apparaît

comme l’une des plus prometteuses pour limiter à grande échelle ces émissions et faire

face au risque de changement climatique : le Captage du C02 dès sa source de

production, son Transport puis son Stockage dans le sous-sol (CTS1).

Cette technologie qui tenait de la curiosité il y encore quelques années est aujourd'hui

unanimement étudiée et testée dans le monde. La technologie CTS fait partie de

l'arsenal des méthodes disponibles pour aider à stabiliser les émissions de C02 principal

contributeur du changement climatique.

Cette technologie permet de capter le C02 émis par des sources ponctuelles

importantes d’émissions fixes que sont les industries (cimenteries, aciéries, industrie

papetière,...) et les centrales électriques alimentées par des énergies fossiles (charbon,

gaz, fioul). Pour nombre de ces industries, le CTS est l'axe majeur de réduction des

émissions de C02 ce qui rend cette technologie indispensable dans la lutte contre le

changement climatique.

De nombreuses études réalisées par des ONG2 montrent que non seulement cette

technologie doit être rapidement déployée mais également que celle-ci comptera pour

une part importante des réductions d'émissions mondiales (entre 15 et 40 % selon les

scénarios) d'ici à 2050.

1 CTS : Captage, Transport et Stockage 2 ONG : Organisation non gouvernementale

5

Ce Projet coordonné par l’ANR3 a également montré que pour permettre à la France

d’atteindre les réductions d’un facteur 4 en France, la mise en place du CTS en France et

en particulier dans le bassin parisien était indispensable.

La figure suivante montre les contributions de diverses technologies ou changement

D’habitude de consommation afin d’atteindre les objectifs de réduction d’émissions du

Scénario « Blue Map » préconisé par l’Agence de l’Énergie en 2009. On y voit que le CTS

Compte pour 19% de réductions d’émissions en 2050 des 48 Giga tonnes5 de C02 qu’il

ne faut pas émettre par rapport au scénario de « Laisser faire ».

Figure 2: Scenario IEA "Blue Map"

Elle ne rentre pas en compétition avec d'autres gisements de réduction de gaz à effets

de serre et doit être utilisée conjointement aux technologies permettant l'augmentation

de l'efficacité énergétique et en cohérence avec les politiques énergétiques.

C'est une technologie qui permet de limiter les impacts de la consommation d’énergies

Fossiles en attendant d'évoluer vers un monde décartonné.

3 ANR : Agence Nationale de la Recherche (France )

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GENERALITES SUR LE STOCKAGE GEOLOGIQUE DU CO2

Le captage, le transport et le stockage du CO2 dans des formations géologiques

Profondes est une solution largement étudiée au plan international pour réduire les

Émissions de gaz à effet de serre.

En France, une étude prospective nationale sur la stratégie de la politique énergétique

a été menée en 2001 par divers organismes de recherche (ADEME, BRGM, CEA,

CNRS, IFP). Parmi les mesures de réduction des émissions de gaz à effet de serre

Préconisées, la priorité aux technologies de stockage géologique du CO2 a été

Considérée comme une option forte face aux problèmes du changement climatique

Mais également pour créer de la valeur ajoutée industrielle (BRGM, 2005).

A l’heure actuelle, il n’existe qu’une dizaine de sites de stockage de CO2 en

Fonctionnement dans le monde, dont les plus importants sont : Sleipner (Norvège),

Weyburn et Zama (Canada), In Salah (Algérie), Snovit (Norvège), K12b (Pays-Bas),

Blue Lake (Etats-Unis) et Ketzin (Allemagne). Cependant, plusieurs dizaines d’autres

Sites sont à l’étude dont, en France, le site de Rousse (dans le bassin de Lacq), et les

Sites de Claye-Souilly, de Massy-Palaiseau ou de St-Martin-de-Bossenay, dans le

Bassin parisien.

Bien que le site de Sleipner soit en activité depuis 1996, la technologie CTS est

Encore émergente. De ce fait, la problématique de l’évaluation des risques souffre

D’un cruel manque de retour d’expérience et reste encore assez théorique.

La prise en compte de l’aspect sécurité (sanitaire et environnementale) dès la phase

Préliminaire d’un projet de stockage est pourtant nécessaire au développement

Durable de la filière ainsi qu'à son acceptation par la population. De nombreux travaux

Témoignent d’un besoin de renforcement de la recherche portant sur les risques, la

Sécurité et l’impact environnemental. Par ailleurs, la réglementation à venir demandera

Des études fiables de risque et d’impact pour l’ensemble de la filière de CSC sur

Lesquelles le législateur devra s’appuyer.

7

LES ENJEUX LIES AU STOCKAGE DE CO2

Après sa séparation, il faut pouvoir stocker le C02 pour des durées importantes, pouvant

au minimum couvrir la période pendant laquelle le problème des émissions de C02

risque de demeurer critique, période qui ne devrait pas dépasser un à deux siècles. Par

ailleurs il faut également considérer que le cycle du carbone est régi par les échanges

entre l'atmosphère et l'océan d'une part, la biosphère et l'atmosphère d'autre part. Si les

échanges avec la biosphère se font sur des échelles décennales, le cycle de l'océan

s'étend sur plusieurs siècles.

Une stabilisation des teneurs en C02 dans l’atmosphère impose donc de conserver le

C02 dans le sous-sol sur des durées compatible avec le cycle océanique. Par mesure de

précaution, on envisage des solutions qui permettent d'effectuer ce stockage sur des

périodes pouvant atteindre des milliers d'années.

On peut toutefois estimer qu'il suffira de dépasser l'ère d'utilisation massive des

énergies fossiles, c'est à dire de l'ordre de deux à trois siècles. C'est principalement en

cela que la problématique du stockage géologique du C02 diffère considérablement de

celle des autres types de stockage, notamment le stockage de déchets radioactifs.

Figure 3: Enjeux liés au stockage de C02 en aquifère salin monoclinal

8

Le stockage du C02 en aquifère salin profond peut s’effectuer dans des aquifères

ouverts, ayant une structure plane ou peu inclinée. Du fait de leur absence de

confinement latéral, le C02 peut migrer. Cependant la faible vitesse d'écoulement limite

la migration effective du C02 vers l’amont pendage (migration antigravitaire), cette

migration étant compensée par les mécanismes de dissolution du C02 dans la saumure

qui ont tendance à alourdir l'eau, et donc, à faire migrer vers l’aval pendage l’eau

chargée en C02 dissous. Le piégeage vertical suppose cependant la présence d'une

couverture de qualité suffisante pour prévenir toute migration vers les couches sus-

jacentes.

D’autre part, les interactions avec les affleurements assurant la recharge de l’aquifère

doivent être caractérisées, contrôlées, afin que l’impact du C02 sur le long terme soit

nul.

Figure 4 : Les différentes options de stockage géologique du CO2 dans les aquifères salins profonds

9

Ainsi, les enjeux techniques suivants paraissent majeurs (voir Figure 3) :

1. Comprendre et modéliser le comportement à court terme (quelques dizaines

d'années) des stockages potentiels. On citera les effets géochimiques,

Géomécaniques, et Thermodynamiques induits par l’injection de C02, ou encore

les effets de corrosion sur les matériels et équipements spécifiques (surface et

fond).

2. Comprendre et modéliser le comportement à long terme (quelques centaines

et/ou Milliers d'années) des stockages souterrains. On citera les effets

géochimiques de minéralisation, Géomécaniques, et thermodynamiques de

l'injection de C02, induits tant au niveau du réservoir que dans les roches

couverture, comme par exemple la dissolution ou les migrations verticales et

latérales.

3. Se doter de moyens efficaces de mesure et de contrôle du stockage et de son

environnement.

Le mécanisme principal de piégeage est ici la dissolution du gaz dans l'eau, qui

S’alourdissant, entraîne le C02 vers le bas de l'aquifère en compensant la migration

Antigravitaire du C02 gazeux. De plus, afin de maximiser le rapport volume injecté sur

énergie dépensée pour le stockage, le C02 doit être (en condition réservoir) à l'état

supercritique. Les conditions limites requises sont au minimum P = 73.8 bar et T = 31°C.

Ce critère implique que le C02 soit stocké à une profondeur minimum entre 700 et 1000

mètres selon les gradients normaux de pressions et températures.

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ZONE DE RECHERCHE ET D’EXPLOITATION

La zone demandée pour effectuer les travaux de recherche et d’exploration prend en

compte plusieurs paramètres cités ci-dessous :

Profondeur du réservoir pressenti pour l’injection de C02 (les Grès du Trias Inférieur

GTI):

Afin d’être stocké sous forme supercritique, le C02 doit être injecté à des

profondeurs suffisantes par rapport au sol .Il faut noter que est de l’ordre de

800m par rapport au niveau de la mer d’une zone potentielle. (voir figure 5)

Figure 5 : Carte d'Estimation de la profondeur des GTI sur les communes ciblées

On constate que le plus part des grandes GTI se trouve dans la région voisine

CHAMPAGNE ARDENNE.

11

Les zones présentant le plus grand intérêt sont celles où le GTI a une épaisseur

plus importante.

Figure 6 : Carte d’Estimation des Epaisseurs des GTI au Sein de la Région LORRAINE

On retiendra :

Plus quand se déplace vers le nord ou vers la région CHAMPAGNE

ARDENNE plus que le GTI est plus épaisse. Alors, ça sera très intéressant

de mettre un site de stockage a l’extérieur de la région LORRAINE.

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La proximité de la source de CO2 par rapport au stockage est un paramètre

essentiel pour limiter les coûts de la technologie.

Figure 7: Carte d’Estimation des Emissions CO2 par Rapport la population dans la Région LORRAINE

On constate :

L’ensemble des grands émetteurs sont situé dans les régions les plus

peuplées d’où vient l’intérêt de la mise en place d’une telle technologie.

D’autre Part, la position des émetteurs provoque plus de risque alors on

doit essayez d’éloigner le site de stockage le plus possible.

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Proximité d’autres émetteurs susceptibles de rejoindre le projet de stockage si les

travaux de confirmation de capacité s’avèrent positifs.

Figure 8 : Carte d'Estimation des Emissions CO2 par départements de la Région LORRAINE

On constate :

L’ensemble des grands émetteurs sont situé dans les deux départements

MOSELLE et MEURTHE-ET-MOSELLE.

14

Les sites de stockage qui répond aux contraintes d’environnement et de sécurité

des habitants de la région LORRAINE.

Figure 9 : Catre des Sites De Stockage du CO2 Potentiel

On Conclure :

Les Grands Grés Trias Inferieurs en termes d’épaisseurs qui répondent aux

critères précédents sont ceux qui se situent hors la région LORRAINE.

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Le Plus gros émetteur situé dans le triangle Saint-Avold / Thionville / Pont –

Mousson.

Figure 10 : Carte des Grands Emetteurs Co2

On retiendra :

14 Etablissements qui sont les grands émetteurs du Co2 au sein de la région

LORRAINE.

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Conclusion :

Le Site de stockage sera hors situé hors la région LORRAINE pour qu’il

réponde aux critères précédents et il sera lié à 14 Etablissements d’émissions.

Les Etablissement d’émission sont nombreux mais les plus grands émetteurs

se situent dans le triangle Saint-Avold / Thionville / Pont – Mousson.

L’ensemble des éléments ci-dessus conduit à demander la zone délimitée en noir sur la

Figure suivante :

Figure 11 : Carte du Réseau des pipelines alimentant les usines

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CONCLUSION

Partant de nos modestes connaissances en réalisation des projets SIG, notre objectif

était de profiter et de bénéficier de ce qu’on acquit durant le semestre dans le module

SIG. Afin de trouver un site optimal pour le stockage du CO2 dans la région LORRAINE

et de minimiser l’impact des grands émetteurs au sein de la région d’une part.