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Systèmes Energétiques et Décarbonés (SEED) 2012
Projet CGSµLab

Micro-laboratoires géologiques sur puce pour l'étude des processus clés du transport réactif multiphasique appliqués au stockage géologique du CO2.

Le projet recherche fondamentale CGSµLab est basé sur des approches originales de microfluidique supercritique appliquées au stockage géologique du CO2 (CGS) en aquifère salin. Il met en œuvre le concept innovant de micro-laboratoires géologiques sur puce (GLoC : Geological Laboratories on Chips) pour reproduire la complexité des réservoirs géologiques. Ce nouvel espace d’observation et d’analyse des mécanismes élémentaires permet d’opérer finement les couplages pertinents entre les processus thermo-hydro-chimio-bio-géologiques (THBC). Le but principal du projet CGSµLab est de fournir une échelle d’observation de la microcomplexité du milieu géologique poreux, adaptée pour enrichir et valider les outils de modélisation numérique, et offrant un nouveau regard sur des verrous scientifiques identifiés par les nombreuses études précédentes, dont celles soutenues par l’ANR.
Le projet CGSµLab se structure autour de la compréhension et de la description des processus aux échelles micrométrique et submicrométriques pouvant impacter les propriétés physico-chimiques, thermocinétiques, géobiochimiques et l’hydrodynamique macroscopique d’un réservoir aquifère salin profond, pendant et après la phase initiale d’injection de CO2.
Dans ce contexte, le déploiement synergique des équipes du projet portera sur :
- L’acquisition des données hydrodynamiques des écoulements sous des régimes non-Darcéens ;
- L’étude des écoulements préférentiels, de la ré-imbibition et des phénomènes d’hystérèse dans un micro-réseau dont les pores et les croisements créent des zones multiphasiques fortement réactives ;
- L’acquisition des données thermocinétiques pour tester la capacité des modèles à reproduire des réactions de dissolution/précipitation minérales en présence de phases aqueuses salines ;
- L’étude des propriétés interfaciales et la mouillabilité des minéraux en contexte capillaire, pour différents régimes d’écoulement et de connexion dans le réseau poreux ;
- La caractérisation du comportement et du rôle potentiel des microorganismes bactériens dans des conditions de CGS ;
- L’étude de la répartition spatiale du CO2 dans le réseau poral soumis aux conditions extrêmes d’assèchement et de ré-imbibition, et évaluation de la capacité de stockage ;
- L’intégration progressive et à différentes échelles des résultats du projet à l’aide des approches et des schémas numériques des couplages adaptés en vue d’extrapolation/extension aux domaines du proche puits d’injection et du réservoir.
Le consortium dispose des compétences, équipements et infrastructures de caractérisation avancées innovantes, des logiciels de calculs et des bases de données thermocinétiques permettant de contribuer à lever les verrous précités. Le but est de réduire les incertitudes afin d’accélérer/soutenir le déploiement industriel de la technologie du stockage des gaz à effet de serre. Les observations faites sur des objets complexes (percolation en colonnes monolithiques cartographiée par µTomographie X) viennent enrichir la conception des laboratoires sur puces. Des systèmes expérimentaux complémentaires (capillaires ouverts ou scellés) couplés à des techniques de caractérisation des fluides et des interfaces apporteront, pour les approches théoriques implémentées dans les modèles numériques, des connaissances complémentaires. Les résultats des applications numériques et d’extrapolation selon des scenarios d’exploitation basés sur le retour d’expériences des pilotes et des opérations industrielles en cours devront permettre d’évaluer et d’identifier les progrès et les avancées apportés par le projet ainsi que les perspectives et les recommandations.
Le projet CGSµLab associe une université US participant à un projet commercial de CGS en Alabama, des laboratoires Français de recherche académique et appliquée et un groupe industriel. La complémentarité de leurs savoir-faire respectifs garantit leur interaction et la couverture des champs scientifiques et techniques du projet.


Partenaires

BRGM Bureau de Recherches Géologiques et Minières

GR - CNRS DR Centre Est GéoRessources

ICMCB-CNRS DR Aquitaine  Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux

IMMM - CNRS DR Bretagne et Pays de la Loire Institut des Molécules et Matériaux du Mans

ISCR - Université de Rennes 1 Institut des Sciences Chimiques de Rennes

ILM - UCBL1 Institut Lumière Matière

LFC - UPPA Laboratoire des fluides complexes et de leurs réservoirs - Université de Pau et Pays de l'Adour

TOTAL TOTAL

UA - USA University of Alabama - USA

Aide de l'ANR 1 356 885 euros
Début et durée du projet scientifique décembre 2012 - 48 mois

 

Programme ANR : Systèmes Energétiques et Décarbonés (SEED) 2012

Référence projet : ANR-12-SEED-0001

Coordinateur du projet :
Monsieur Yves GARRABOS (Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux)
garrabos@nullicmcb-bordeaux.cnrs.fr

 

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L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.