Blanc SIMI 6 - Sciences de l'information, de la matière et de l'ingénierie : Système Terre, environnement, risques

Flux d'hydrogène naturel émis aux dorsales océaniques - quantification expérimentale – FLUXHYD

Résumé de soumission

L’utilisation de H2 en tant que vecteur énergétique est à la base de la filière hydrogène. Celle-ci comprend plusieurs étapes, notamment la production d’H2 qui est quasi-exclusivement envisagée à partir de processus industriels. En effet, l’hydrogène n’est pas considéré comme un gaz présent en quantités significatives dans les milieux naturels. Les découvertes, réalisées notamment par l’IFREMER au cours des 10 dernières années, de fluides hydrothermaux extrêmement riches en H2 sur la dorsale médio-atlantique sont susceptibles de remettre fondamentalement en cause certains aspects de la filière hydrogène. L’évaluation de l’impact sur le plan énergétique de ces systèmes hydrothermaux réduits constitue donc une question prioritaire. L’objectif de ce projet est de fournir des données de base permettant de calculer les flux d’H2 associés à ces systèmes hydrothermaux sous-marins.

Les données des campagnes océanographiques montrent que les systèmes hydrothermaux riches en H2 résultent d'un processus d'ensemble dont les principaux mécanismes sont maintenant bien décrits (dorsale lente, roches mantelliques, système géothermique, serpentinisation, fluides riches en H2). Néanmoins, la modélisation physique et chimique de ces systèmes hydrothermaux fait complètement défaut. Nous proposons dans ce projet une simulation expérimentale des mécanismes contrôlant la chimie des fluides. Les données expérimentales renforceront le cadre interprétatif des systèmes hydrothermaux océaniques et serviront à mieux définir les paramètres pour l'évaluation des flux d'H2.

Le projet repose sur une triple approche, descriptive, expérimentale et analytique. Sur la base d’une connaissance approfondie du cadre géologique et océanographique des systèmes hydrothermaux océaniques, un ensemble d’expérimentations et d'analyses cohérent et original est proposé. Par rapport à d’autres travaux, le projet est focalisé sur les fluides et sur l’hydrogène.

Nos expériences de serpentinisation seront basées sur une approche nouvelle de mesure de la PH2 à l’aide de membranes semi-perméables à l’hydrogène La PH2 est lue in situ, directement et en continu, l'évolution PH2-temps permettant d'accéder à la cinétique d’avancement de la réaction. Nos expériences porteront systématiquement sur des péridotites naturelles et seront seront réalisées à > 250°C. Elles seront complétées d'expériences de circulation de fluides (en conditions de pression de confinement à la fois hydrostatique et non-hydrostatique) dont le but sera de coupler serpentinisation, écoulement et régime de déformation, et de tester l'existence de rétrocontrôles entre ces facteurs. La détermination expérimentale du coefficient de partage de H2 entre phase liquide et vapeur chlorurées permettra de préciser le facteur de concentration de H2 lors de la séparation de phases. Des expériences de perméabilité de H2 dans des péridotites établiront la capacité des roches mantelliques à piéger l'H2 produit. Les compositions des fluides expérimentaux, complétées de données sur les inclusions gazeuses naturelles, seront comparées aux fluides des évents et les estimations des flux d’hydrogène réévaluées.

Ce projet fournira des données scientifiques originales sur un processus naturel complexe. En parallèle, il doit permettre d’éclairer la prise en considération éventuelle, par le monde socio-économique, de l’hydrogène naturel comme ressource énergétique. Il associe des partenaires internationalement reconnus dans l'étude des systèmes océaniques profonds, la simulation expérimentale des interactions fluides-roches, les mécanismes de migration des fluides, et la chimie des fluides naturels. Le financement demandé porte sur la réalisation des expérimentations, la couverture des besoins analytiques et de caractérisation des échantillons expérimentaux et naturels, et la coordination. Ce projet constitue une étape vers une éventuelle prise en compte de l’H2 naturel dans les politiques énergétiques au 21ème siècle.

Coordination du projet

Michel Pichavant (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - Délégation Centre - Poitou Charentes) – pichavan@cnrs-orleans.fr

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

ISTO CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - Délégation Centre - Poitou Charentes
IPGP INSTITUT DE PHYSIQUE DU GLOBE DE PARIS (IPGP)
G2R CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - Délégation Centre-Est
LGIT CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - Délégation Alpes

Aide de l'ANR 500 000 euros
Début et durée du projet scientifique : - 48 Mois

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