Sandia teste avec succès un système alimenté par la chaleur

Séquestrer le dioxyde de carbone en profondeur est en passe de devenir une solution majeure dans la lutte contre les effets du changement climatique. Encore faut-il garantir que ce CO₂ reste efficacement stocké loin de notre atmosphère, où il contribue à l’effet de serre.

L’équipe de chercheurs des Laboratoires Nationaux Sandia a mis au point un dispositif innovant capable d’utiliser le différentiel de température créé par l’injection périodique de CO₂ dans un puits, afin de recharger des batteries destinées à alimenter des capteurs en profondeur.

« Idéalement, une surveillance souterraine continue, avec différents types de capteurs, nous informerait sur les mouvements du CO₂, sur ses réactions éventuelles avec les eaux souterraines ou les minéraux », explique Charles Bryan, ingénieur en géosciences chez Sandia et chef du projet. L’objectif principal est d’assurer que le CO₂ reste confiné.

Comment fonctionne ce dispositif ?

La technologie développée par Sandia s’inspire des générateurs thermoélectriques radioisotopiques utilisés pour alimenter les sondes spatiales de la NASA. Toutefois, au lieu d’utiliser le différentiel de température entre des pastilles de plutonium chaudes et le froid spatial, le dispositif de Sandia exploite la différence entre la chaleur terrestre et le CO₂ injecté.

Ramesh Koripella, scientifique des matériaux chez Sandia, précise : « Cette technologie n’est pas aussi efficace que les moteurs à combustion interne des voitures pour produire de l’électricité à partir de la chaleur, mais elle est idéale pour des lieux difficilement accessibles ».

Le dispositif est conçu sous forme d’un tube multicouche doté d’un réseau de générateurs thermoélectriques. Ces générateurs transforment la chaleur en tension électrique, puis en énergie. À l’intérieur, le tube est conçu pour résister aux températures et pressions du CO₂, tandis que le tube extérieur est adapté aux contraintes de l’environnement souterrain. Entre ces deux tubes, les composants électroniques convertissent la tension des générateurs pour recharger une batterie.

Des essais encourageants malgré des défis

Après une série de tests en laboratoire, l’équipe a mis au point un prototype pour un essai sur le terrain, intégrant plusieurs améliorations.

Pour le 1er essai sur le terrain, Tom Dewers, ingénieur en géosciences chez Sandia a inséré le prototype dans un trou de forage peu profond dans l’une des salles d’essai de l’APS. Les chercheurs ont descendu l’appareil à une profondeur de 2,5 mètres. Ils ont ensuite pompé de l’eau à 170 degrés dans le tube intérieur de l’appareil pour tester les générateurs thermoélectriques et le reste du système. Malheureusement, pendant le test, l’appareil a eu une fuite, ce qui a endommagé la carte de conditionnement d’énergie et la batterie, ont expliqué Dewers et Bryan. Le deuxième test, une répétition du premier, a été un succès.

La robustesse du prototype a également été testée dans des environnements à haute pression. Tom Dewers a affirmé : « Nous avons généré suffisamment de courant pour alimenter des capteurs souterrains ».

Quelle est la prochaine étape ?

Avant de lancer un essai à long terme sur un site de séquestration du carbone, Charles Bryan souhaite collaborer avec d’autres chercheurs spécialisés dans les capteurs souterrains. L’objectif ultime serait de pouvoir alimenter des capteurs reliés par fil en profondeur.

En synthèse

La capture et la séquestration du CO2 représentent un potentiel immense dans la lutte contre le changement climatique. Le développement d’une technologie capable d’alimenter des capteurs en profondeur est une étape cruciale pour garantir l’efficacité de cette approche. Les avancées des Laboratoires Nationaux Sandia pourraient bientôt révolutionner notre capacité à surveiller et gérer le stockage souterrain du CO₂.

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce que la séquestration du carbone ?

Il s’agit de la capture et du stockage souterrain du CO₂ afin de réduire sa présence dans l’atmosphère.

Comment fonctionne le dispositif développé par Sandia ?

Il utilise la différence de température entre la Terre et le CO₂ injecté pour produire de l’électricité destinée à alimenter des capteurs en profondeur.

Quels sont les avantages de ce dispositif par rapport aux méthodes traditionnelles ?

Il est autonome, n’a pas de pièces mobiles qui pourraient s’abîmer et est idéalement adapté aux conditions souterraines.

Quels défis l’équipe a-t-elle rencontrés lors des essais ?

Le premier essai sur le terrain a révélé un défaut, mais après correction, le second essai a été un succès.

Quelles sont les applications potentielles de cette technologie ?

Elle pourrait être utilisée pour la surveillance de l’extraction et de la production de pétrole et de gaz, à condition de maintenir une différence de température à l’intérieur du dispositif.

Le projet est financé par le ministère de l’énergie et géré par l’Office of Fossil Energy and Carbon Management et le National Energy Technology Laboratory. Crédit image : Max Schwaber (Video screen)