Organisé par le "Pôle Risques" sans être particulièrement orienté sur le risque, ce colloque a réuni plus d'une cinquantaine de participants, l'audience-cible d'un tel pôle de compétitivité: industriels, organismes de recherche, PME et collectivités territoriales. La matinée et le début d'après midi ont été consacrés à des présentations de projets ANR/ADEME réalisés ou en cours. La journée s'est achevée par la présentation des bilans des programmes ANR et ADEME, et les retours d'expériences de PME et de trois pôles de compétitivité.

J'ai présenté les résultats du sondage d'opinion 2010 montrant que la notoriété a progressé par rapport à 2007 mais pas la cote d'amour. Les rapports synthétique et détaillé sont disponibles sur le site du CIRED. Remarque: Dans le questionnaire, le texte de présentation des risques commence à dater, il faudra penser à le réviser si on refait le sondage.

Q/R sur la session introductive:

Q: Mme la conseillère régionale des Verts partage l'importance de mentionner la valorisation du CO2 pour intéresser les gens. C'est de meilleur goût que de commencer la conversation en parlant de nouvelles centrales au charbon. R: V et S sont indissociables car pour Valorisation il faut Captage, et pour Captage il faut Stockage.

Projet VASCO

But: Préparer un schéma directeur de la gestion du CO2 dans la région Paca à moyen terme.

Débuté hier, 13 mois. Coordinateur administratif&financier le Pôle Risque, coordinateur technique Geogreen.

Cofinancé par de grands industriels et adhérents du pôle, réalisé par Geogreen, BRGM, IFPen, IFREMER, Air Liquide, GDF-Suez (comme d'habitude...)

Initiative intégrée à l'échelle du bassin industriel, approche écologie industrielle. Enjeux: pérénisation des industries émettrices, planification territoriale, reconversion des tables salantes, augmentation de l'activité portuaire (évaluer le réalisme de l'export CO2), création de nouvelle filière.

Axes: - Optimisation d'une stratégie de mutualisation du captage (i.e. exploiter les sources chaudes ou froides disponibles) - Approfondir la géologie pour le stockage, onshore et offshore - Identification des solutions de valorisation industrielle (technologies existantes) - Développer la technologie de valorisation microalgues en bassin lagunaire: R&D en milieu naturel, pb fonciers

Q@VASCO: Qu'est-ce qu'une distance de stockage raisonnable ? R: on regarde à moins que 100km à terre, et proche off shore en mer.

Q@VASCO: Quid au delà de 10 mois ? R: On vise idéalement un pilote par axe, mais le financement sera >> 1M€ à voir donc.

Q: Jusqu'où peut on monter en % du CO2 valorisé ? R@VASCO: incluant l'export pour EOR, on vise une part "importante" valorisée soit donc 5-10 fois plus que les quelques pourcent de la feuille de route. Le stockage est conçu pour le surplus non valorisé. R@ADEME: La feuille de route est déjà 10x par rapport à la valorisation actuelle.

Projet TGR-BF

By Arcelor-Mittal, en collaboration inter-sidérurgistes dans le cadre d'ULCOS. Projet en route depuis >2 ans, à Florange (risque économique). Principe: Injecter en bas du haut fourneau de l'oxygène pur au lieu de l'air. Récupérer en haut CO+CO2+H2 sans azote. Séparer le CO2 et recirculer le CO+H2 en bas du fourneau. Même sans la capture, ce cycle évite 11% du CO2 émis et économise 8% de l'énergie, d'après les simulations.

Résultats:

  • Définition du "flow sheet": capture par un Pressure Swing Absorber et purification du CO2 par Cryogénie (Air Liquide).
  • Caractérisation par calcul et essai pilote (ailleurs en Europe) de l'état du haut fourneau en marche normale ou perturbées (balance énergie...).
  • Développements sur le dépoussiérage avant le PSA, les vannes, les lances à O2, les matériaux céramiques réfractaires.
  • Modèlisation géologique. Le permis d'exploration a été demandé en Avril 2010, à ce jour il est en instruction. - Début de communication essentiellement en région.

Perspectives: - Fin 2012: Ingénierie de détail finie - Mi 2012: Campagne sismique 2D - Fin 2012: Résultat de l'appel d'offre NER300 - Si OK, mise en place pour fin 2016.

C2A2

Captage CO2 par Amines Avancées C2A2. Sur la centrale EDF du Havre, avec Alstom et Dow. Projet rejoint par Véolia sur ses fonds propres.

Pourquoi EDF s'intéresse t il au CSCV ? Même si le parc est très nucléarisé en France, il reste que plus de 10% de la puissance est à flamme. Et bien plus dans le groupe à l'étranger.

Pourquoi la post-combustion ? C'est intégrable dans nos centrales actuelles ou en construction.

Pourquoi les Amines Avancées ? La technique est éprouvée industriellement, même si pour les centrales thermiques minimiser la dégradation des amines reste le challenge.

Point clé du projet: Améliorer les performances énergétiques. Les centrales modernes tutoient 45% de rendement, mais avec le CCS on perdrait 12 points soit un retour au rendement très moyen du parc actuel. Pour cela le projet développe des combinaisons procédé (Alstom)/solvant (Dow) innovantes.

Avancement: Le génie civil est sur le site depuis mai 2011. L'équipement de capture 1tCO2/h, monté à blanc dans les usines d'Alstom, est livré sur le port du Havre. L'installation est imminiente, en fonction du planning opérationnel de la centrale. Ce jour le site accueille une exposition visitable dans le cadre de la fête de la science.

CICADI

Captage du CO2 postcombustion par contacteur membranaire en faisceau de fibres creuses (~des pailles de 1mm diamètre, liées en bottes). Avantage et inconvénients des contacteurs membranaires sur les colonnes à garnissage classiques:

  • + Surface d'échange++ -&larrow; échangeur 4-10 fois plus compact, pouvant être horizontal
  • + Séparation des phases gaz et liquide -&larrow; débits indépendants, pas de moussage ni de perte de solvant...
  • - sauf si détérioration des membranes: perçages à cause d'à-coups de pression au démarrage
  • - le téflon c'est cher

Innovation: membrane bicouche avec une couche dense hydrophobe CO2-perméable (peu épaisse donc économique) sur un support robuste et peu cher. Process: enduction d'une fibre support par un polymère liquide, greffe dans une chambre UV, rinçage.

Résultats obtenus: Développements process et tests de performance et de résistance. Développements sur les carters. Les 3 ans et demi du projet ont validé le concept, la suite passe aux questions d'optimisation pour l'industrialisation:

  • La couche dense qui fait 4 microns doit encore s'affiner d'un ordre de grandeur.
  • Optimisation de la fibre creuse support
  • Valider technique et économie sur fumées réelles

Q@CICADI: Est-ce qu'il faudra traiter les fumées ? R: la qualité de la fumée va être critique, la vapeur d'eau est colmatante. Il faudra soit un prétraitement, soit une régénération.

MECAFI

A étudié les matériaux et l'intégration technico-économique de capture du CO2 dans les fumées d'incinération (donc humides) par membrane céramique de nouvelle génération. La sélectivité et surtout la perméance n'ont pas été à la hauteur des objectifs initiaux. L'encrassement est aussi un problème, il faut régénérer pour retrouver la performance. Verrou non levé, le passage à la pré-démonstration industrielle n'est pas opportun. Les brevets pris sur les matériaux développéw sont en cours d'application à d'autres usages.

Q@CICADI+MECAFI: Est-ce que les pb des membranes céramiques vont pas être pareils ? A@CICADI: On vise 15-20€ / m² de membrane. On sait aujourd'hui faire des membranes de traitement de l'eau pour villes avec des volumes significatifs à 25€ / m² . Ensuite il faudra faire des démonstrateurs pour valider la confiance en traitement de gaz. A@MECAFI: En conditions réelles le gaz même bien filtré (<1 mg de poussières) contient encore des traces qu'encrassent. A: Les fumées de centrale thermique au gaz naturel sont de bonne qualité.

France Nord

(présenté par Dominique Copin, Total) Démarrage: 2009-12 pour 8.5 années. Coûts: total 54M€, aide ADEME 22M€. Marché visé: mondial et stockage massif en aquifères.

Objectifs: démontrer la faisabilité du captage en région France Nord et la capacité de stockage en aquifère du bassin de Paris. Etudie un stockage mutualisé, préfigurant une infrastructure.

  • Phase actuelle jusqu'en 2012: Étude. Sélection des sites (aquifère salin AND profond AND sans faille AND grand AND bien couvert).
  • Phase suivant, vers un pilote: Concertation, autorisation...
  • Injection visée pour 2016.

En accompagnement: Recherche et Développement sur les connaissances, méthodes et techniques dédiées au stockage géologique du CO2 en aquifères salins profonds.

Proche Puits

Durée 2007-12 / 2011-05. Coût 2.65M€ dont 1.16M€ d'aide ANR, une suite de Géocarbone. BRGM, IFPen, 6 autres partenaires dont 2 étrangers et 2 académiques (U Nancy et UPPA). Objectif: Trouver la formule P-T-Q-t pour maîtriser et maintenir l'injectivité des puits d'injection de CO2.

Méthodes: modélisation et expérimentation - PVT du CO2 et gaz co-injecté (colonne du puits) - conditions P&T (entrée dans le réservoir) - assèchements et dépots de sels (proche puits) - échanges de masse/chaleur et réactions géochimiques et géomécaniques (proche puits/champ proche) - fluides mobilisés

Résultats marquants: - Mise en évidence du blocage par les sels (alteration de la perméabilité dans un grès des Vosges). - Validation des modèles diphasiques en proche puits. - Développement d'un modèle mécanique par particules, qui calcule la fissuration. - Mise au point d'un dispositif expérimental d'injection radiale dans une carotte rocheuse.

Perspectives: Patcher les modèles de simulation avec les résultats, et voir l'extrapolation aux systèmes réels.

Q@Proche puits: Points clés de la mise à l'échelle? R: L'hétérogénéité des perméabilités relatives n'est pas facile à emboiter. Il y a des hystérésis, tout est évolutif quand on fait des cycles successifs. Q@France Nord: Quel périmètre d'émetteurs ? R: Le Havre, la Lorraine, Dunquerke y sont, les sources sont variées.

HPPP-CO2

Contexte: on veut connaitre le comportement mécanique dans un réservoir (re)pressurisé, avec les problèmes de microfracturation et grandes hétérogéneités à l'échelle métrique. Innovation: Validation d'une nouvelle sonde de mesure de pression/déformation en forage (HPPP alpha 1). La sonde isole le puits au dessus et au dessous d'une fracture, on pressurise la chambre cylindrique ainsi créée en injectant de l'eau et on mesure les déformations du cylindre. Pour cela le haut et le bas de la sonde sont reliés par des tubes capteurs déformables. Expérimentation au laboratoire souterrain bas bruit. Développement d'un protocole de test hydromécanique: on mesure, on fracture, on remesure. Après avoir craqué la roche, on sait comment la roche craque. Perspectives: développement sonde alpha 2 financé par l'ADEME, puis beta 1 et beta 2 avec utilisations au delà des sites de stockage de CO2.

Q@HPPPP: La lubrification des roches intervient elle dans l'explication des fracturs ? R: Pas dans nos expériences de 30mn avec des calcaires. C'est même l'inverse, les fractures se referment et se recimentent. Q2: On échantillonne à 500Hz, on peut capter des déformations de 10-6 m. On voit nettement la limite de la déformation statique, plastique, qui arrive plusieurs minutes avant la seismissité (rappel: on force la montée en pression par rapport à un stockage IRL). On a donc la loi couplage qui permet de prédire la fuite. C'est utile parce que la seismissité n'explique d'une petite partie de l'endommagement du réservoir.

SENTINELLE

Monitoring de surface, terrain Lacq-Rousse 2007-12 / 2012-8 , suites d'ANR Géocarbone Monitoring

Finalités: - État initial géo-bio-atmo sphère - Suivi durant l'injection - Méthode de surveillance

Axes: - Métrologie, surtout télédétection terrestre (!= satellite) - Monitoring, intégration des mesures - Modélisation couplée des compartiments (de -100m à +5000m, on ne suit pas le réservoir ni le puits)

  • Puits sentinelle dédié de 80m près du puits d'injection, noyé jusqu'à -46m, équipé de sondes diverses.
  • Mini puits de 3m aussi équipé de sondes de débit, température, concentrations. Affichage déporté sur internet.
  • Réseau de points de mesure par campagnes. Exemple de résultat: flux de CO2 sol/air, données de panel sur 7 campagnes, #40 points.
  • Mât de 5m de haut, mesure en continu (vent 3D, T, P, humidité, CO2) portée 1 km.
  • Télédétection par IR qui permet de mesurer et représenter les panaches atmosphérique de CO2.
  • Télédétection laser LIDAR, appareil en construction au LMD. Mesure en même temps le CO2 et le vent. Résolution temporelle 1mn, spatiale 100m indépendant de la distance de visée, précision 4ppm CO2. Marche quand il y a des nuages pour servir de miroir. Container avec le laser qui sort du toit.

Actuellement: en phase d'intégration des données et de reporting.

Q@Sentinelle: Déconvolution de l'état mis en commun pour comprendre les évolutions du CO2 observées ? R: Oui, on développe des modèles prédictif de transfert de gaz entre les compartiments (dans le sol, dans la biosphère, dans l'atmosphère). Les modèles de diffusion atmosphérique actuel sont théoriques, on vise (à terme) à les valider par des expérimentations de télédétection.

Optique-CO2

Développement d'un capteur à fibre optiques pour la surveillance de sites de stockage du CO2. Capteur souterrain, mesure déportée en surface, instantanée, réversible, continue, ne modifiant pas le milieu mesuré.

Mise au point d'un verre transparent à 4.3µ ; Filage des fibres ; Mise au point du système capteur. Le rayonnement infrarouge est émis par une fibre spéciale excitée par un laser conduit par une fibre normale. ; Test terrain: précision 5-10%

Perspectives: miniaturiser, retester, industrialiser, médicaliser, généraliser à d'autres gaz à effet de serre.

Q@Optique: Est-ce que que la sonde peut pour servir d'alerte sur longue période ? R: Selon ce que le BRGM va vouloir en faire. Ca devrait tenir dans le temps, modulo l'électronique: la fibre ne bouge pas, donc plusieurs mois sûr, plusieurs années probablement. Mais on a pas d'essais de longue durée.

MANAUS

(présenté par Yann Le Gallo, Geogreen) 2011-12-23, 12 mois, ADEME But: Méthodologie d'analyse de risque du stockage. Rédaction d'un référentiel fonctionnel commun, listant les cibles et les modes de défaillance possibles. Puis rédaction d'un guide à l'usage du stockeur. Etapes: Cartographie des méthodes et outils, analyse qualitative des logiciels, retour sur les cas pratiques. Perspective: offre de service commune aux industriels.