La plateforme Technique d’expérimentation hydrothermale
Responsable technique : Aurélien RANDI
Responsable Scientifique : Jérôme STERPENICH
Sommaire
La plateforme technique d’expérimentation hydrothermale
La plateforme technique d’expérimentation hydrothermale est :
♦ intégrée au sein du réseau RéGEF (Infrastructure de Recherche transversale regroupant des instruments de mesure, d’imagerie et d’expérimentation au service d’une recherche scientifique qui s’intéresse aux transferts et transformations des éléments chimiques et de leurs combinaisons moléculaires),
♦ intégrée au réseau européen ECCSEL ERIC (coordonne le développement européen d’installations de recherche et de service afin d’accompagner les industries vers le déploiement à grande échelle du CCUS (captage, utilisation et stockage du carbone) à l’échelle européenne),
♦ et en cours de labellisation Infra + via la plateforme ANATELo.
La plateforme technique d’expérimentation hydrothermale regroupe des installations permettant de reproduire les conditions en profondeurs de la croûte terrestre. Les techniques utilisées permettent à l’étude de la réactivité et la stabilité des phases dans les systèmes fluides-minéraux-solutions-gaz-matières organique.
Le laboratoire dispose d’un ensemble d’autoclaves à joints chauds et froids permettant de réaliser des prélèvements dans des conditions de pression, de température et d’oxydoréduction contrôlées. Les expériences sont réalisées dans des réacteurs batch de différentes tailles : cellules en or soudées et chambres en acier inoxydable et en titane (avec ou sans fenêtres en saphir) équipées pour la mesure Raman in situ des espèces moléculaires et le suivi du pH. Un laboratoire sécurisé est disponible pour les expériences utilisant des gaz dangereux (SOx, NOx, H2, H2S, CO). Des autoclaves spécifiques (IMAGES, MIRAGES, COTAGES) ont été conçus pour les applications d’injection de gaz (CO2 principalement) avec contrôle du débit et du gradient thermique. La miniaturisation a permis de développer des techniques de microchimie capillaire qui permettent de contrôler volumes, pression et température pour la mesure des propriétés thermodynamiques et cinétiques des fluides et des minéraux et d’accéder à la réactivité des systèmes fluide-roche.
Types de partenariats possibles :
♦ Recherche partenariale (prestation, étude, recherche, expertise)
♦ Formation
♦ Prototypage / Innovation
♦ Caractérisation
Expertises techniques
Domaines de recherche et d'applications
♦ Stockage géologique du CO2 (Réactivité minérale en milieu CO2 supercritique / Comportement réservoir, couverture, matériaux de puits / Changements propriétés pétrophysiques de la roche réservoir: K, f / Risques de colmatage, arrêt injectivité: précipitations minérales, sels / Dissolutions: effondrement en proximité du puits / Influence des paramètres physico-chimiques: P, T, force ionique (salinité) / Rôles des gaz annexes / Minéralisation en surface)
♦ Stockage géologique de l'Hydrogène (Rôle des bactéries hydrogénotrophes sur la composition des gaz en conditions de stockage souterrain de l’H2,...)
♦ Exploration de l'Hydrogène naturel (développement d'une méthode de mesure in situ en forage des gaz dissous à grandes profondeurs)
♦ Stockage des déchets radioactifs (Comportement des matériaux de remplissage cimento-bentonitiques dans les alvéoles Haute Activité,...)
♦ Étude de la genèse du pétrole par maturation artificielle (stabilité thermique des pétrole, mesures in-situ sur site de gaz naturel...)
♦ Transferts naturels ou anthropiques des métaux dans la croûte terrestre (Amélioration de la récupération de l'Uranium en ISR, fractionnement des métaux dans les différentes phases du sou-sol...)
♦ Réalisation de standards pour les appareillages de mesures (Inclusions fluides synthétiques: reconstitution des pressions fluides des réservoirs , mélanges de gaz à façon,...).
Quelles sont les expertises techniques de la plateforme technique d'expérimentation hydrothermale ?
♦ Simulation expérimentales des interactions Fluide-Roche
♦ Haute pression, haute température
♦ Mesures chimiques in situ : pH, Raman
♦ Modélisation géochimique
♦ Expérimentation 4D sous faisceau X
♦ Monitoring in-situ de gaz et liquide
♦ Expérimentations avec des gaz dangereux (SOx, NOx, H2, H2S, CO)
♦ Cartographie spatio-temporelle sur site des émissions de gaz naturel du sous-sol jusqu'à l'atmosphère
Voir toutes les expertises de GeoRessources en Expérimentations THMC (Thermiques, hydrologiques, mécaniques et chimiques).
Équipements et financeurs
Parmi les principaux équipements de la plateforme, on trouve :
♦ dispositif MIRAGES et MIRAGES 2 : Bancs d’essai dynamiques modélisant un puits d’injection à l’échelle 1/20ème sous pression et température élevées liées au stockage géologique en profondeur.
♦ dispositifs COTAGES : banc statique ou dynamique permettent de suivre l’influence d’un gradient thermique sous pression sur une colonne horizontale de 70 cm de long.
♦ Autoclaves pour synthèses hydrothermales : Volume utile de 10mL à 5Litres permettent de travailler sous des pressions maximales pouvant atteindre 2000 bar à 700°C.
♦ Autoclave avec capsules en or scellées permettant le chargement et l’analyse de gaz (HC, CO2, NO, H2S, SO2, CO) en conditions hydrothermales (1.5kbar à 650°C).
♦ Autoclaves instrumentés (sondes in-situ assurant le suivi continu du pH et et de la chimie via un couplage avec la spectroscopie moléculaire Raman) : Volume utiles de 50 à 500mL permettent de travailler sous des pressions maximales pouvant atteindre 200 bar à 200°C.
♦ Autoclave batch ATEX : Volume utile de 200mL permettent de travailler sous des pressions maximales pouvant atteindre 160 bar à 230°C.
♦ Capillaire en silice fondue pour l’étude gaz dangereux en conditions extrêmes (avec plateforme de pressurisation et platine thermique Linkam pour micro-thermométrie, micro-Raman : pression et température de travail 0 à 2kbar et -140° à 600°C).
♦ Chambre à flux pour mesure des émissions par le sol de gaz naturel sur site.
♦ Banc d’essai de Technologies de détection et captage des gaz en milieu aqueux
♦ cellules de calibration capteur infra rouge
Plusieurs organismes ont aidé GeoRessources à financer les équipements présents sur la plateforme. Parmi eux, on retrouve :
Plan d’accès de la plateforme technique d’expérimentation hydrothermale
La plateforme technique d’expérimentation hydrothermale est située à l’adresse suivante :
La plateforme technique de Géochimie organique est située à l’adresse suivante :
Faculté des Sciences et Technologies de Nancy
Entrée 2B
Campus, Bd des Aiguillettes,
Rue Jacques Callot,
54506 Vandœuvre-lès-Nancy
Coordonnées GPS :48.664688321401655, 6.160911794724312
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