Une prison à sécurité maximale pour le CO2

Incolore et inodore : le CO2 est longtemps passé inaperçu comme l’homme invisible du romancier britannique H. G. Wells ; Ce gaz à effet de serre s’est nourri de l’activité humaine, contribuant avec force au réchauffement de la planète.

Bien que des chercheurs aient déjà mis au point des moyens de le capturer, on ignore encore dans quelle prison le transférer pour éviter qu’il ne s’échappe, à perpétuité, dans l’atmosphère. C’est précisément l’objectif du géophysicien Bernard Giroux : trouver l’Alcatraz du CO2, qui pourrait bien se trouver quelques pieds sous terre.

« Le projet consiste à mettre au point une méthode de monitoring – de mesure – pour l’injection du CO2 dans des réservoirs géologiques à des profondeurs de 800 m à plus de 2 km », explique le professeur au Centre Eau Terre Environnement de l’INRS, à Québec, et membre de la Chaire de de recherche sur la séquestration géologique du CO2, dont le titulaire est Michel Malo, lui aussi professeur au centre. Ironiquement, les technologies d’injection du CO2 sont déjà employées, depuis une trentaine d’années, par un des plus grands émetteurs de gaz à effet de serre, l’industrie pétrolière, qui recourt à cette technique pour faciliter l’éjection du pétrole des roches réservoirs. « Un bienfait collatéral, note Bernard Giroux. On veut utiliser cette technologie pour réduire l’empreinte carbone. Or, pour avoir un effet sur le climat, il faut stocker le CO2 en plus grande quantité que ce qu’il est possible de faire dans les sites pétroliers. En faisant un inventaire des bassins sédimentaires, on constate que l’étendue des aquifères salins profonds est beaucoup plus grande. »

Les aquifères salins : un terrain de prédilection

Formés de roches souvent poreuses et perméables, les bassins sédimentaires constituent un environnement géologique propice au stockage du CO2. À l’état naturel, ces roches contiennent soit du pétrole ou du gaz naturel et, majoritairement, de l’eau salée.

Lorsqu’il est injecté dans ce type de sol, le CO2, moins dense que l’eau, tend à remonter à la surface. Les roches sédimentaires sont idéales pour empêcher cette ascension, puisqu’elles sont disposées en strates et que plusieurs de ces « étages de roches » sont imperméables. C’est ce que les spécialistes appellent une roche couverture.

Au fil du temps, le CO2 qui est séquestré se mêle graduellement à la saumure. Et comme la densité de ce mélange de saumure et de CO2 est plus élevée, il plonge plus creux dans le sous-sol. Les risques que le gaz s’échappe deviennent alors presque nuls.

C’est donc dire que les aquifères salins pourraient très bien servir de prison pour le CO2. Mais avant d’investir le terrain, il faut le connaître parfaitement. C’est là que l’équipe de Bernard Giroux entre en scène avec leur projet financé par Gestion du carbone Canada.

Balayage en profondeur

Le modèle que ses confrères et lui élaboreront devrait permettre de générer des images des sous-sols géologiques un peu à la manière d’un « scan du cerveau » et de prédire avec exactitude la capacité de stockage des réservoirs. C’est en étudiant certaines propriétés du sol et en faisant se croiser différents paramètres que le géophysicien prévoit développer cet outil de mesure qui balayera les sous-sols géologiques avec une précision extrême. Pour parvenir à ses fins, il collabore avec deux éminents chercheurs d’Alberta et d’Allemagne.

Doug Schmitt, professeur à l’Université de l’Alberta à Edmonton, travaillera en laboratoire afin de saisir les relations qui existent entre les propriétés quantifiables de la roche : la température, la pression, la conductivité, la vitesse et l’atténuation sismique ainsi que la saturation en CO2.

« Un des problèmes que nous avons présentement est l’ambiguïté entre l’effet de l’augmentation de pression due à l’injection du CO2 et celui attribuable au remplacement de la saumure par le CO2. Ces deux phénomènes modifient les propriétés sismiques, généralement utilisées pour faire le suivi de l’injection », raconte le chercheur.

En revanche, la conductivité électrique est quasi insensible au changement de pression engendré par l’injection de gaz, mais elle diminue quand la concentration de CO2 grimpe dans le sol. Mesurer la conductivité électrique des roches avant et après injection du gaz à effet de serre permettrait de dire où il est allé se nicher. Klaus Spitzer, professeur à la Technische Universität Bergakademie Freiberg, tentera donc de déterminer par des études numériques si les différences de conductivité électrique sont suffisamment importantes pour être mesurées sur le terrain.

De son côté, Bernard Giroux se chargera de mettre à l’épreuve les modèles numériques émanant des résultats obtenus en laboratoire par une série de mesures dans des forages existants, en Saskatchewan. « On va évaluer si le modèle colle à la réalité, mais sans injection de CO2 . Dans l’état actuel des choses, c’est impossible de le faire au Québec; le coût d’un projet pilote de la sorte se chiffrerait entre 30 et 50 millions de dollars », précise-t-il.

Si les recherches du géophysicien et de ses pairs portent leurs fruits, les sous-sols québécois serviront peut-être de pénitencier au CO2 d’ici quelques années. Loin d’être une échappatoire pour l’industrie pétrolière, « ce serait une solution transitoire intéressante pour donner le temps aux industries de développer des technologies plus propres », avance Bernard Giroux. Après tout, ce n’est pas parce qu’on sait construire des prisons qu’on souhaite voir se multiplier les malfrats!