Stockage du dioxyde de carbone sous l'océan

Une façon de lutter contre le changement climatique mondial est de capter directement le dioxyde de carbone, le principal gaz à effet de serre, tel qu'il est émis, et de le stocker en toute sécurité. Mais les méthodes de séquestration du dioxyde de carbone, notamment le pompage du gaz dans des structures géologiques souterraines telles que les réservoirs de pétrole épuisés, ne sont pas pratiques dans de nombreuses régions et font craindre que le dioxyde de carbone stocké ne s'échappe.

Une meilleure façon de stocker le dioxyde de carbone : le pomper dans le fond marin sous forme liquide. Là, la haute pression et les températures froides la rendent plus dense que l'eau de la roche environnante, l'empêchant de remonter à la surface. (Source : Daniel Schrag. Artiste : Jared T. Williams)

Des chercheurs de l'Université Harvard et de l'Université Columbia ont proposé une nouvelle méthode pour piéger des quantités presque illimitées de dioxyde de carbone - une technique qui, selon eux, sera sûre, ainsi qu'une option pratique pour les zones situées loin des réservoirs souterrains.

Les chercheurs, dans un article publié en ligne cette semaine dans les Actes de la National Academy of Sciences, proposent que le dioxyde de carbone soit pompé dans les sédiments poreux à quelques centaines de mètres du fond marin dans les parties profondes de l'océan (plus de 3 000 mètres de profondeur ), dans ce que l'un des chercheurs, Dan Schrag, professeur de géochimie à Harvard, appelle une solution assez simple et permanente.

La clé était de trouver un point idéal, où la pression et la température de l'environnement ambiant rendent le dioxyde de carbone plus dense que les fluides environnants, le piégeant ainsi en place. Cette situation se produit au fond de l'océan en raison d'une combinaison de haute pression et de basses températures - un fait que d'autres ont également noté dans les propositions de stockage du dioxyde de carbone dans les parties profondes de l'océan.

Mais de telles injections tueraient la vie océanique et, à moins d'être séquestré dans des tranchées profondes, le dioxyde de carbone pourrait être transporté par les courants vers des zones peu profondes, où il pourrait réintégrer l'atmosphère.

L'idée des chercheurs était que les injections dans le fond marin pourraient tirer parti de la pression et de la température de l'océan, tout en évitant les effets secondaires négatifs des propositions antérieures. Le dioxyde de carbone, sous forme liquide, serait amené au site de séquestration par bateau ou pipeline, et acheminé dans le fond marin avec des équipements comme ceux utilisés par l'industrie pétrolière pour le forage de puits en eau profonde. Une fois sous le fond marin, le dioxyde de carbone interagirait avec les fluides environnants et produirait des cristaux de glace hydratés, qui boucheraient les pores de la roche, servant de capuchon secondaire au dioxyde de carbone. Sur des centaines d'années, le dioxyde de carbone se dissoudrait dans l'eau environnante, puis n'aurait le potentiel de s'échapper que par diffusion, un processus lent qui prendrait des millions d'années, selon les chercheurs. Au cours des cinq prochaines années, ils espèrent effectuer un test sur le terrain à grande échelle de cette nouvelle approche.

Alors que les inquiétudes concernant l'impact des émissions de dioxyde de carbone sur le changement climatique mondial montent en flèche, les chercheurs cherchent de plus en plus des moyens de débarrasser l'atmosphère des gaz à effet de serre. Mais, jusqu'à présent, les projets à l'échelle industrielle ont été limités. Parmi eux, les géants pétroliers BP et GE ont récemment annoncé un projet de construction de centrales électriques en Écosse et en Californie qui extraient l'hydrogène des combustibles fossiles et séquestrent le sous-produit du dioxyde de carbone. Et Statoil à Stavanger, en Norvège, sépare l'excès de dioxyde de carbone dans le gaz naturel extrait dans ses opérations minières en mer du Nord et l'injecte dans des réservoirs souterrains. Bien que ces réservoirs soient sous l'océan, ils sont sous trop peu d'eau et trop profondément sous le fond marin pour utiliser les mécanismes décrits par Schrag et ses collègues.

La méthode de stockage la plus répandue de nos jours (le projet de Statoil en est un exemple) consiste à déposer du dioxyde de carbone dans des formations géologiques souterraines telles que des champs de pétrole épuisés. Ici, la dynamique entre le dioxyde de carbone et les fluides environnants est différente de celle du fond marin, où l'océan maintient les fluides au frais. Au contraire, ces formations sont chauffées par la croûte terrestre, et la température élevée rend le dioxyde de carbone moins dense que l'eau dans la roche environnante, ce qui le rend susceptible de remonter à la surface, explique Schrag de Harvard.

Les injections au fond de la mer offrent également une immense capacité de stockage. Si tous les réservoirs géologiques connus pour le stockage conventionnel étaient utilisables, ils pourraient stocker tout le dioxyde de carbone actuellement produit chaque année, et continuer à le faire pendant 80 ans aux taux d'émission actuels. En revanche, le stockage au fond de la mer autour des États-Unis à lui seul pourrait stocker des milliers d'années de production de dioxyde de carbone aux États-Unis, estiment les chercheurs.

Robert Socolow, codirecteur de la Carbon Mitigation Initiative de l'Université de Princeton, note que la méthode d'injection au fond de la mer a l'avantage d'être intrinsèquement sûre. Mais il dit que les réservoirs bien cartographiés, loin des zones sismiques actives, peuvent être efficacement plafonnés pour empêcher les gaz à effet de serre de s'échapper, et donc ces méthodes continueront d'avoir leur place.

En effet, les coûts de la nouvelle méthode au fond de la mer varieront, dit Schrag, mais seront probablement légèrement supérieurs à ceux du stockage terrestre. Il pourrait cependant être plus économique pour les zones proches de l'océan, en particulier celles éloignées d'un réservoir géologique connu. Si vous êtes assis juste à côté d'un grand bassin, c'est probablement un peu plus cher. Si vous êtes dans le New Jersey et que vous devez pomper le dioxyde de carbone sur 300 miles pour atteindre un tel bassin, alors je dirais non. Il note que le coût de toute méthode de séquestration à grande échelle n'est toujours pas clair.

Le besoin de programmes de séquestration du carbone robustes et potentiellement peu coûteux est énorme, déclare Nathan Lewis, professeur de chimie à Caltech. Bien que cela nécessite encore plus de validation expérimentale, il dit que le travail de Schrag est potentiellement très important. Il doit être considéré très sérieusement.

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