Maîtriser les impacts environnementaux et sanitaires, et ce sur toute la chaîne du captage, transport et stockage géologique du CO2, est un enjeu prioritaire pour assurer la sécurité et donc la pérennité de la technologie.

Quels risques en cas de fuite ?

Les risques liés au captage sont les risques chimiques des procédés industriels, de ce fait les usines sont soumises à la réglementation des Installations Classées pour la Protection de l’Environnement (ICPE). Les risques liés au transport, quant à eux, reposent sur l’état supercritique du CO2, dont les réactions en cas de rupture de canalisation sont encore peu connues. A l’étape du stockage, il s’agit d’éviter tout impact sur l’environnement, prévenir et maîtriser les remontées de CO2 vers la surface, tout en limitant les perturbations du milieu souterrain.

Impacts sur la santé

Le CO2 n'est ni explosif ni inflammable. C’est un gaz présent dans l’air que nous respirons chaque jour. Il est inoffensif à basse concentration mais a des effets dangereux (perte de conscience, asphyxie) quand les concentrations dans l’air dépassent 5%. S’il s’échappe dans une zone ouverte ou plane, le CO2 se dispersera rapidement, même sans l’aide du vent. Ainsi, le plus gros danger potentiel réside dans les milieux confinés ou les reliefs en cuvette.

Impacts sur l’environnement

Sur les sites de stockage sous-marins, les impacts d’une fuite de CO2 porteraient sur le pH de l’eau, et sur le milieu aquatique à proximité de la fuite.

Dans le cas d’une fuite de stockage sous-terrain, le CO2 pourrait affecter la flore avoisinante (impact très localisé), l’acidité des eaux potables ou l’intégrité de la roche (faible probabilité). L’effet du gaz sur les eaux souterraines reste à l’étude.

Le temps est néanmoins un acteur favorable du stockage géologique, car grâce aux phénomènes naturels de dissolution et de minéralisation du CO2, les risques de migration du CO2 se font de plus en plus faibles avec le temps.

Objectif : contrôle des impacts à long terme

Des mesures de contrôle sont réalisées tout au long d’un projet de stockage : depuis la phase de conception, pendant la phase d’injection, et jusqu’à quelques décennies après la fermeture du site

Afin de capter le CO2 et le stocker dans le sous-sol, il est possible de s’appuyer sur les technologies déjà existantes des industries pétrolière et gazière. Cependant le CO2 doit être stocké durant de longues périodes de temps : plusieurs siècles, voire millénaires, et ce sans risque pour l'environnement. Cela impose donc de nouvelles contraintes en termes de durée et d’étendue de la surveillance.

Les stades de surveillance

Les premières recherches se font lors de la sélection du site de stockage : avant l’injection du CO2, la zone envisagée est étudiée afin de s’assurer qu'elle présente toutes les garanties de sécurité, notamment une stabilité géologique (faible risque sismique) et une roche couverture étanche.

Ensuite, chaque site est surveillé de la phase d’exploitation jusqu’à sa fermeture et post-exploitation, afin de suivre l'évolution du stockage et de suivre, sur le long terme, l’évolution et la migration potentielle du CO2.

Les niveaux de surveillance

La surveillance du stockage géologique du CO2 doit faire appel à une combinaison de techniques afin de garantir la sécurité du stockage dans le temps. Elle s'articule autour d'une association étroite entre mesures sur site et modélisation pour prédire le comportement du gaz, identifier ses chemins potentiels de migration, et ainsi anticiper ses éventuels impacts sur la population environnante, la faune et la flore.

Outre l’évolution du CO2, il est aussi nécessaire de contrôler la modification des propriétés de la roche réservoir et de la couverture, les concentrations de CO2 en surface, et la qualité des eaux dans les aquifères supérieurs entre le stockage et la surface. Enfin, il est indispensable d’étudier le rôle des substances annexes  injectées avec le CO2, les éléments traces potentiellement remobilisés dans le réservoir ou les couvertures à la suite des perturbations chimiques, et, le cas échéant, les gaz natifs chassés par le CO2 injecté (méthane ou hydrogène sulfuré). Ces points sensibles font l'objet d'un suivi par des systèmes de mesures permanents ou récurrents.

L'apport de la modélisation

Grâce à la modélisation numérique, les chercheurs peuvent réaliser des prédictions à long terme sur l’évolution du CO2, simuler différents scénarios et identifier les risques potentiels de migration du CO2 (par la couverture, le puits ou une faille).

Les modélisations se font à deux échelles : au niveau du réservoir et pour le Bassin sédimentaire dans son ensemble. Plusieurs modèles statiques ou dynamiques sont utilisés :

Au moment de la caractérisation des sites potentiels, les modèles géologiques statiques servent à l’évaluation de l’aptitude d’un site à recevoir du CO2.

Les modèles d'ingénierie de réservoir, utilisés pour comprendre les gisements d'Hydrocarbures, renseignent sur l'écoulement des fluides et des échanges entre eau, gaz et pétrole.

Ils peuvent être couplés à des modèles géomécaniques, qui apportent des données sur les possibles déformations ou fractures de la roche réservoir et de la couverture.

Les modèles géochimiques, eux, prennent en compte les interactions chimiques entre les eaux chargées en CO2 dissous et les minéraux.

Pour rester pertinents, ces modèles doivent être réactualisés avec les différentes mesures réalisées sur le site, notamment sismiques, qui permettent de surveiller dans le temps l’évolution géomécanique du réservoir et de cartographier les déplacements du CO2.

Légende : Modélisation de l'hydrodynamisme à l'échelle régionale (longueur de 50 km, largeur de 36 km et hauteur de 5 km)