Un projet pilote visant à démontrer que les émissions de dioxyde de carbone pourraient être bloquées en les transformant en roches semble être un succès. Les essais réalisés dans le cadre du projet CarbFix en Islande indiquent que la plus grande partie du CO 2 injecté dans le basalte s'est transformée en minéraux carbonatés en moins de deux ans, bien moins que les centaines, voire les milliers d'années, que les scientifiques pensaient jadis à un tel procédé.
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«Ce projet montre qu’en réalité, le CO 2 se transforme très probablement en carbonates en un temps relativement modeste», note David Goldberg, géophysicien à l’Observatoire de la Terre Lamont-Doherty de l’Université de Columbia, qui n’a pas participé au projet. "C'est un résultat significatif."
La plupart des projets classiques de captage et de stockage du carbone injectent du dioxyde de carbone liquéfié dans les roches sédimentaires, le type de roches dans lesquelles se trouvent du pétrole et du gaz naturel. Parce que les sociétés pétrolières et gazières ont beaucoup d'expérience dans l'utilisation de ce type de roches, elles constituent un lieu naturel de stockage du CO 2 . Mais ces types de formations ne peuvent que stocker le gaz, pas le transformer en roche. Et il y a toujours un risque que le gaz s'échappe de l'atmosphère et aggrave le changement climatique mondial.
La minéralogie des basaltes, cependant, est très favorable pour emprisonner le dioxyde de carbone, explique Juerg Matter, géochimiste de l’Université de Southampton, qui a commencé à travailler sur le projet CarbFix à Lamont-Doherty. Pour que le dioxyde de carbone se transforme en carbonate, les roches dans lesquelles le gaz est injecté doivent contenir des minéraux silicatés riches en calcium, magnésium ou fer. Une réaction chimique se produit alors qui convertit le dioxyde de carbone et les minéraux en un carbonate minéral calcaire. Les roches sédimentaires ne contiennent pas beaucoup de ces minéraux, mais les basaltes - un type de roche volcanique qui constitue la majeure partie du fond de l'océan, ainsi que les roches de certains autres endroits sur terre - en contiennent beaucoup. Les scientifiques ont estimé qu'ils devraient pouvoir retenir le CO 2 dans des roches telles que le carbonate, mais ils devaient d'abord prouver que cela fonctionnerait - et dans un délai raisonnable.
Cette section de carotte extraite du projet CarbFix contient une petite section de dioxyde de carbone minéralisé (la roche blanche au centre). (Annette K. Mortensen) En 2012, les scientifiques ont injecté 230 tonnes de dioxyde de carbone dans des roches basaltiques situées près de la centrale géothermique Hellisheidi, à l'est de Reykjavik. Contrairement aux installations de stockage de carbone plus conventionnelles, le gaz a d'abord été dissous dans de l'eau (créant quelque chose comme Perrier, note Goldberg).
Parce que voir ce qui se passe sous terre est difficile, les scientifiques ont également inclus un ensemble de traceurs qui leur permettrait plus tard de voir le sort de ce CO 2 . Premièrement, ils incluaient deux produits chimiques, l'hexafluorure de soufre et le pentafluorure de trifluorométhyle soufre, qui leur permettaient de suivre le mouvement du fluide injecté sous terre. Et ils ont également ajouté une petite quantité de carbone 14 radioactif à leur mélange de dioxyde de carbone.
«C'est un peu un traceur intelligent», dit Matter. «Dans les réservoirs profonds, comme celui que nous utilisions pour stocker le CO 2, tout le carbone qui existait déjà dans le réservoir avant l'injection ne contient pas de radiocarbone. C'est trop vieux. »Ainsi, lorsque l'équipe a cherché plus tard du carbonate, s'il avait du radiocarbone, les chercheurs ont compris qu'il provenait très probablement du gaz injecté.
Ces traceurs ont permis aux scientifiques de quantifier ce qui était advenu du dioxyde de carbone après l'injection. Plus de 95% se sont transformés en carbonate au cours des deux années suivantes, rapportent-ils aujourd'hui dans Science .
«Les résultats sont très encourageants», déclare Peter McGrail, ingénieur en environnement au Pacific Northwest National Laboratory. «Ils ont fait un excellent travail en termes de conception de cette étude de terrain», dit-il, et en particulier avec l'utilisation des deux méthodes de traçage du devenir du carbone.
McGrail dirige un projet similaire qui consiste à injecter du dioxyde de carbone supercritique - liquide - dans des roches basaltiques près de Wallula, dans l'État de Washington. Les résultats de ce projet seront publiés prochainement, mais McGrail indique que son groupe enregistre des résultats similaires à ceux du projet CarbFix.
Juerg Matter se tient près du puits d’injection dans le projet pilote CarbFix. (Photo de Sigurdur Gislason) Bien que ces résultats soient prometteurs, des questions subsistent quant à savoir si la technologie peut être étendue au stockage de taille industrielle, permettant de stocker un million de tonnes de dioxyde de carbone ou plus. (Ce n'est pas beaucoup en termes d'émissions mondiales globales, qui oscillent autour de 38 milliards de tonnes par an.) La méthode CarbFix nécessiterait beaucoup d'eau à cette échelle. Et les deux projets pilotes de basalte ne peuvent pas prédire si les réactions chimiques nécessaires seront maintenues sous terre avec tellement plus de dioxyde de carbone, dit McGrail.
Matter note que 10 000 tonnes de dioxyde de carbone ont maintenant été injectées sur un autre site en Islande, mais il serait difficile d'en tester de plus grandes quantités car «il n'y a pas beaucoup de CO 2 en Islande». C'est un petit pays avec des émissions de carbone relativement faibles.
Le coût reste également une préoccupation. La méthode CarbFix coûte beaucoup plus cher que les méthodes classiques de captage et de stockage du carbone, mais elle ne nécessiterait pas le même type de surveillance approfondie car il y aurait peu de risque de fuite de gaz. Sans aucune sorte de cadre politique ou économique pour stocker le carbone, tout est théorique. Pour le moment, remarque Matter, «il est libre de polluer l’atmosphère».
Mais si de telles incitations étaient mises en place, le captage et le stockage du carbone, sous toutes leurs formes, pourraient jouer un rôle plus important dans la manière dont les êtres humains gèrent le problème des gaz à effet de serre, affirment Goldberg et Matter. «Ce n’est pas une solution miracle», déclare Matter, mais elle pourrait constituer un pont entre notre passé d’énergie fossile et un avenir énergétique renouvelable.
