A l'occasion d'accomplissement du module : SIG , Monsieur Maatouk nous a demandé de faire une étude pour d'Implantation d'un site potentiel pour le contrôle , le transport et le stockage de co2 dans la région de Lorraine(france).
Le document ci-dessus représente l’étude de j'ai réalisée.
2. 1
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
3. 2
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
4. 3
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%
Répartitiondes émissions de gaz à effetde serreen 2004
(% de 49 Gt C02 eq)
Répartition des émissions de gaz à effet
de serre en 2004
(% de 49Gt C02 eq)
Figure 1 : Répartition des sources anthropiques de gaz à effets de serres en 2004
5. 4
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
6. 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 )
7. 6
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.
8. 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
9. 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
10. 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.
11. 10
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.
12. 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.
13. 12
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.
14. 13
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.
15. 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.
16. 15
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.
17. 16
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
18. 17
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.
