Stockage géologique de CO2 : Dynamique des éléments traces en contexte de fuite de CO2 proche surface et impact sur la qualité des eaux. Approche expérimentale en laboratoire et in-situ.

Thèse L. rossi : Cette thèse s’inscrit dans le cadre du projet Aquifer CO2 Leak. Ce travail de thèse a pour objectif principal d’évaluer l’impact d’une fuite de CO2 sur la chimie des eaux souterraines et d’étudier particulièrement la dynamique des éléments traces dissous dans un aquifère carbonaté d’eau douce peu profond situé à Saint-Emilion (France), par le biais d’une approche expérimentale in-situ et en laboratoire. Deux expériences de simulation de fuite de CO2 ont été menées sur le site expérimental située dans les carrières souterraines de calcaire à astéries de Saint-Emilion dans deux contextes hydrogéologiques (hautes et basses eaux). Le panache simulant la fuite a été monitoré dans sept forages d’environ 6 m de profondeur en aval du point d’injection. Ils étaient équipés de sondes CO2 et de sondes mesurant les paramètres physico-chimiques de la nappe. Des prélèvements d’eau à intervalles réguliers ont également été effectués pour déterminer les concentrations en éléments majeurs par chromatographie ionique et les concentrations en éléments traces par ICP. Afin de mieux caractériser les processus de relargage des éléments traces lors d’une fuite de CO2, trois séries d’expériences en batchs ont été réalisées à partir des calcaires du site expérimental de Saint-Emilion de trois granulométries différentes. Les résultats ont montré une réponse immédiate du système. Un travail de modélisation des données expérimentale in-situ et en batchs des concentrations en éléments majeurs et traces a permis de différencier les phases porteuses de certains éléments (sous forme de carbonates ou adsorbés à la surface des oxides de fer). L’ensemble des résultats présenté mettent en avant l’importance de la caractérisation précise de l’hétérogénéité physique et chimique de l’aquifère à risque, d’un suivi spatio-temporel régulier de la chimie des eaux-souterraines de l’aquifère à risque, de la caractérisation précise des chemins préférentiels d’écoulements, ainsi que la caractérisation précise de la minéralogie des sédiments.