Thèse soutenue

Réactivité expérimentale au CO2 de roches d'une couverture argileuse et d'un réservoir carbonaté du bassin de Paris

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Auteur / Autrice : Gaëtan Hubert
Direction : Jacques PirononFrédéric VilliérasJudith Sausse
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Géosciences
Date : Soutenance le 23/01/2009
Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL
Ecole(s) doctorale(s) : RP2E - Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Géologie et gestion des ressources minérales et énergétiques (Vandoeuvre-lès-Nancy, France)
Jury : Président / Présidente : Bertrand Fritz
Examinateurs / Examinatrices : Jacques Pironon, Frédéric Villiéras, Judith Sausse, Bertrand Fritz, Olivier Vidal, Jordi Bruno, Agnès Vinsot, Michel Jullien
Rapporteurs / Rapporteuses : Olivier Vidal, Bertrand Fritz

Résumé

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L’augmentation constante du dioxyde de carbone dans l’atmosphère est considérée comme étant la cause principale du réchauffement climatique actuel. La séquestration géologique du CO2 semble être une des meilleures solutions envisageable pour réduire les rejets des gaz à effet de serre (dont le CO2) dans l’atmosphère, seulement si l’intégrité de la couverture du réservoir est préservée sur des centaines ou des milliers d’années. Des simulations expérimentales en batch ont été réalisées afin d’observer la réactivité d’une roche de couverture argileuse et d’une roche réservoir carbonatée en présence de CO2 à 80°C et 150°C pour une pression de 150 bar avec une eau équilibrée. Le protocole analytique mis en place a permis de comparer les roches avant et après expérimentation concluant à une réactivité très faible, centrée sur l’aluminium au niveau des phyllosilicates. Les analyses texturales montrent que le CO2 n’a pas d’incidence sur les propriétés d’adsorption et sur la surface spécifique. L’étude des carbonates du réservoir par la microscopie confocale a permis de mettre en évidence des phénomènes de dissolution-précipitation qui n’ont cependant pas d’impact important sur la chimie et la structure du réservoir. Les simulations numériques réalisées sur des minéraux de référence comme la montmorillonite calcique ou le clinochlore montrent une réactivité importante en présence de CO2 non atteinte expérimentalement, certainement due à des lacunes dans les bases de données thermodynamiques ou à la cinétique des réactions. Les simulations sur Bure ne montrent pas de réactivité sur les minéraux majeurs de la marne argileuse confirmant les résultats obtenus en expérimentation batch