INNOvation des clathrates HYDrates pour le stockage du gaz et de l'énergie – INNOHYD

En tant qu'équipe experte dans le domaine des clathrates hydrates, l’École des Mines de Saint-Étienne souhaite développer les connaissances fondamentales liées à la formation des hydrates, et notamment à leur formation hors-équilibre. Les objectifs principaux sont:

• Fournir des données précises sur la formation d'hydrates de gaz en présences de promoteur thermodynamiques, et de sels, pour des problématiques de gestion de l'énergie, et le traitement de l'eau,
• Mettre à disposition un logiciel de simulation de point de cristallisation d'hydrates, et leur formation hors-équilibre,
• Développer la technologie des hydrates à l’échelle du laboratoire.

Le centre SPIN, à l'école des Mines, travaille depuis longtemps sur la thématique clathrate hydrates, a participer à de nombreux projets (ANR SECOHYA, FUI ACACIA, projet européen iCap, ULCOS...), et a publier dans de nombreux domaines d’application des hydrates: capture du CO2, flow-assurance, climatisation, traitement de l'eau, planétologie. Le centre SPIN fait partie des rares laboratoires en mesure de mesurer des capacités de stockage des hydrates de gaz, y compris en présence d'additifs, et à travailler sur leur formation hors-équilibre. Pour aller plus loin, nous souhaitons engager un doctorant, ert améliorer nos techniques d'analyse, afin d'avoir enfin accès à la structure cristalline, et la composition locale de l'hydrate (spectroscopie RAMAN) . Les données obtenues permettrons d'améliorer notre logiciel de simulation, GasHyDyn, et de le proposer à la communauté scientifique.

Le programme plus détaillé du projet INNOHYD est le suivant:
•Obtenir des données sur les hydrates mixtes de gas, et notamment:
o les hydrates mixtes sans additifs à partir de mélanges CO2/CH4/N2, et éventuellement H2, afin de compléter la base de données existante incorporant les volumes d'hydrate et capacités de stockage,
o fournir de nouvelles données en présence d'électrolytes (Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Cl-, SO42-),
o améliorer nos techniques d'analyse pour la composition du gaz et la structure hydrate (RAMAN spectroscopie).
o tester des promoteurs thermodynamiques et apporter des données fiables de capacités de stockage,
• Développer des modèles hors équilibre de formation de la phase hydrate,.
• Améliorer notre logiciel GasHyDyn. Pour cela, nous devons :
o optimiser les paramètres manquants pour les molécules hôtes dans le modèle implémenté,
o proposer des corrélation simples pour simuler l'équilibre dans un système isochore fermé.
o coupler le modèle existant avec les approches impliquant des électrolytes, y compris jusqu'à la co-précipitation des sels.
• Tester la technologie de capture/séparation par colonne à bulle en fin de projet.

Le projet bénéficiera à :
• L'émergence de solution hydrates pour l'énergie, la capture et le stockage de vecteurs énergétiques,
• l'amélioration des procédé de capture du CO2 par voie hydrate,
• l'émergence de nouvelles applications pour le traitement de l'eau et la récupération de matières premières en voie aqueuse.
• l'implémentation d'un nouveau logiciel de simulation hors-équilibre de la formation des hydrates de gaz.
En quelques mots, INNOHYD est un projet qui soutient de développent industriel des clathrate hydrates, et apporte de précieuses données et outils à la communauté scientifique.

D'un point de vue industriel, les perspectives sont les suivantes:
• capture du CO2,
• stockage du gaz naturel,
• purification, séparation et stockage du dihydrogène,
• déssalement de l'eau,
• traitement des eaux usées,
• Récupération des métaux stratégiques des eaux usées,
• développement de solutions intégrées à base de technologies hydrates pour dépasser les limites énergétiques individuelles de chaque procédés : capture du gaz + transport du froid + traitement de l'eau.