Date : 2012
Editeur / Publisher : [S.l.] : [s.n.] , 2012
Type : Livre / Book
Type : Thèse / ThesisLangue / Language : français / French
Résumé / Abstract : Le captage et le stockage du CO2 dans des formations géologiques est aujourd’hui reconnu comme étant une des voies à mettre en oeuvre pour réduire les émissions de CO2 anthropiques. Pour pouvoir garantir l’efficacité à long terme de ces projets, il est indispensable de développer des outils de monitoring efficaces permettant de s’assurer que le CO2 reste bien confiné pendant et après la période de stockage. Du fait de leur caractère inerte, les gaz rares peuvent être utilisés comme traceurs du CO2 injecté. La première étape de ce travail de thèse a été d’automatiser une ligne d’analyse des gaz rares dissous dans l’eau pour en augmenter le rendement afin de pouvoir être capable d’assurer le suivi continu d’un site de stockage. La méthode de monitoring utilisant les gaz rares a d’abord été appliquée pour réaliser le niveau de base de deux sites pilotes de stockage de CO2 : Rousse dans le sud de la France, et Hellisheidi en Islande. Cela a permit de souligner l’importance d’un contraste dans la signature en gaz rare entre le gaz injecté et l’aquifère de surveillance ainsi que celle d’avoir un aquifère de surveillance suffisamment isolé de l’atmosphère. Nous avons ensuite étudié un analogue naturel de fuite de CO2 : la caldeira de Furnas aux Açores. Il s’agit d’un complexe volcanique présentant de fortes émanations naturelles de CO2 ainsi qu’un grand nombre de sources de type varié avec une large gamme de température et de pH. Pour chaque source échantillonnée, nous avons mesuré le contenu en CO2 (DIC et δ13C), la composition en gaz rares dissous (He et Ne) ainsi que la chimie des ions majeurs. Les teneurs en CO2 mesurées dans les échantillons d’eau peuvent être expliquées comme étant le résultat d’un mélange à trois composants entre les eaux hydrothermales provenant de l’aquifère profond, les eaux météoriques équilibrées à la matière organique du sol et les remontées de gaz profond provenant d���une intrusion magmatique. Le but de cette étude est de déterminer la contribution de chaque composant à l’aide des gaz rares et des données d’ions majeurs. L’application de cette technique sur un site de stockage réel sera facilitée car alors tous les composants sources seront bien contraints grâce à la caractérisation chimique et isotopique des compartiments à l’état initial ainsi que par celle du gaz injecté.
Résumé / Abstract : Storage of anthropogenic CO2 in some geological formations is an accepted way to be developed in the purpose of reducing the anthropogenic emissions. To certify the efficiency and the stability of a storage site it is essential to be able to detect a CO2 leakage. Due to their inertness, noble gases can be used as tracers of the injected CO2. The first stage of this work was to plan how to increase the efficiency of the dissolved noble gases analytic line. Then, the noble gases monitoring was applied to make the base level on two pilot storage sites. Those two sampling missions have shown the importance of a contrast between the monitoring aquifer noble gases signal and the one of the injected gas and also the need for a monitoring aquifer disconnected enough from atmosphere. The noble gas measurements have been applied to an analogue of a leaked geological storage too: the active caldera of Furnas (Azores) where gas discharges with high CO2 content are naturally observed. There are various kinds of water springs across the caldera with a large range of temperature and pH. For each sampled spring, we measured CO2 contents (DIC and δ13C), noble gas isotopic compositions (He and Ne) and major ions chemistry. CO2 composition measured in the springs can be explained as the result of a three-component mixing between the hydrothermal waters coming from the shallow depth aquifer, the meteoric waters equilibrated with caldera soil, and the deep gas emanation, from a magmatic intrusion. The aim of this study was to determine the contribution of each using noble gases and major ions data. An application to a CO2 storage system would be easier: all the source terms would be well constrained by the initial isotopic characterization of the natural compartments and the injected gas.