Hydrates de gaz, montré ici sur le fond du golfe du Mexique, sont un matériau semblable à de la glace qui se forme naturellement sous une pression extrême dans des environnements à basse température où l'eau est abondante. Une nouvelle étude de l'Université du Texas à Austin a montré que les hydrates sous le fond du Golfe peuvent être exploités pour produire de l'énergie tout en assurant un stockage sûr des émissions de gaz à effet de serre. Crédit :NOAA
De nouvelles recherches à l'Université du Texas à Austin montrent que l'injection d'air et de dioxyde de carbone dans les dépôts de glace de méthane enfouis sous le golfe du Mexique pourrait libérer de vastes ressources énergétiques en gaz naturel tout en aidant à lutter contre le changement climatique en piégeant le dioxyde de carbone sous terre.
L'étude, publié le 27 juin dans la revue Recherche sur les ressources en eau , utilisé des modèles informatiques pour simuler ce qui se passe lorsque des mélanges de dioxyde de carbone et d'air sont injectés dans des gisements d'hydrate de méthane, une glace, composé chimique riche en eau qui se forme naturellement sous haute pression, environnements à basse température, comme au fond du golfe du Mexique et sous le pergélisol arctique.
Auteur principal Kris Darnell, un récent doctorat de l'UT Jackson School of Geosciences, a déclaré que la recherche est la prochaine étape dans la résolution de deux défis mondiaux importants :la sécurité énergétique et le stockage du carbone.
"Notre étude montre que vous pouvez stocker du dioxyde de carbone dans les hydrates et produire de l'énergie en même temps, " dit Darnell, dont les recherches ont été financées par l'Institut de géophysique de l'Université du Texas (UTIG).
Dans le processus, l'azote de l'air injecté entraîne le méthane vers un puits de production et permet au dioxyde de carbone de prendre sa place, les chercheurs ont dit. La beauté de cette approche est qu'elle extrait le gaz naturel des gisements d'hydrate de méthane et stocke en même temps le dioxyde de carbone, un gaz à effet de serre, dans un environnement profond où il est peu probable qu'il soit rejeté dans l'atmosphère où il pourrait contribuer au changement climatique.
Ce n'est pas la première fois que des dépôts d'hydrates sont proposés pour le stockage de dioxyde de carbone. Les tentatives précédentes ont échoué ou donné des résultats médiocres. La nouvelle étude décompose la physique derrière le processus pour révéler pourquoi les tentatives précédentes ont échoué et comment y parvenir.
L'étape suivante, dit Darnell, est de tester leurs découvertes dans un laboratoire. La Jackson School et le département d'ingénierie du pétrole et des géosystèmes de l'UT Hildebrand testent actuellement la méthode dans une installation spécialisée de la Jackson School, qui est l'un des rares au monde à pouvoir stocker et tester l'hydrate de méthane. Ce travail est dirigé par Peter Flemings, professeur à la Jackson School et chercheur principal à l'UTIG, et David DiCarlo, professeur au département Hildebrand. Tous deux sont co-auteurs de l'article.
L'auteur principal de l'étude, Kris Darnell, au Pressure Core Center de l'Université du Texas à la Jackson School of Geosciences, la seule installation universitaire qui peut étudier les carottes d'hydrate de méthane sous pression. Le laboratoire permet aux chercheurs d'étudier l'hydrate de méthane dans les mêmes conditions environnementales dans lesquelles ils se trouvent. Crédit : Institut de géophysique de l'Université du Texas
"Deux choses sont vraiment cool. Premièrement, nous pouvons produire du gaz naturel pour générer de l'énergie et séquestrer le CO2, " dit Flemings. " Deuxièmement, en échangeant l'hydrate de méthane par de l'hydrate de CO2, on perturbe moins la formation (géologique), réduire l'impact environnemental, et nous rendons le processus énergétiquement plus efficace."
S'il est possible de démontrer que le procédé fonctionne sur le terrain à l'échelle industrielle, il a un potentiel énorme.
L'hydrate de méthane fait partie d'un groupe de composés chimiques connus sous le nom d'hydrates de gaz dans lesquels les molécules de gaz sont piégées dans des cages de molécules de glace d'eau plutôt que de se lier chimiquement avec elles. L'UT et le département américain de l'Énergie (DOE) travaillent ensemble pour étudier les hydrates de méthane qui se forment naturellement dans le but de déterminer leur potentiel en tant que ressource énergétique. Ceci est important car les estimations suggèrent que le méthane extrait des gisements d'hydrates trouvés sous le golfe du Mexique à lui seul pourrait alimenter le pays pendant des centaines d'années.
Dans le journal, les auteurs ont montré qu'un processus dans lequel un type de molécule piégée dans l'hydrate est échangé contre un autre (appelé échange de molécules invitées) est un processus en deux étapes et non une seule, processus simultané, comme on le pensait auparavant.
D'abord, l'azote décompose l'hydrate de méthane. Seconde, le dioxyde de carbone se cristallise en une vague lente d'hydrate de dioxyde de carbone derrière le méthane qui s'échappe.
Les simulations informatiques indiquent que le processus peut être répété avec des concentrations croissantes de dioxyde de carbone jusqu'à ce que le réservoir devienne saturé. Les auteurs ont déclaré que contrairement à certaines méthodes de stockage du carbone, cela incite facilement l'industrie à commencer à stocker le dioxyde de carbone, un des principaux moteurs du changement climatique.
"Nous invitons maintenant ouvertement toute la communauté scientifique à sortir et à utiliser ce que nous apprenons pour faire avancer le ballon, ", a déclaré Fleming.
