Développement durable

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Développement durable : Quelles perspectives offre l’exploration des sous-sols ?

Que ce soit pour exploiter plus localement les ressources minières sous tension, développer des énergies décarbonées ou diminuer l’impact des industries fortement émettrices de CO2, l’innovation technologique ne se fera pas sans une exploration poussée des sous-sols. En cette semaine européenne du développement durable, voici un tour d’horizon de quelques pistes prometteuses.


Les techniques de capture et de séquestration de CO2 (CSC)

Les techniques de capture et de séquestration (CSC) consistent à capter le COavant qu’il ne soit libéré dans l’atmosphère et à l’injecter sous terre, soit dans des réservoirs naturels épuisés de gaz et de pétrole, soit dans des roches poreuses contenant des eaux salées (aquifères). Ces techniques concernent surtout les activités fortement émettrices de CO2 telles que les centrales électriques utilisant des ressources fossiles (charbon, gaz naturel, pétrole), l’industrie de l’acier et des engrais, les incinérateurs de déchets ou encore les unités de production d’hydrogène bleu (production d’hydrogène à partir du méthane ou du charbon, associée à des techniques de CSC).

Pourquoi est-ce intéressant en termes de développement durable ?

Les inquiétudes concernant le réchauffement climatique amènent actuellement à une volonté de décarbonation des activités industrielles. Cependant, pour un certain nombre d’entre-elles, peu de solutions alternatives existent. Les techniques de CSC pourraient permettre de les maintenir en diminuant leur impact négatif sur le climat.

Où en est-on aujourd’hui ?

Testées depuis de nombreuses années, les techniques de CSC arrivent aujourd’hui à maturité. Avec la mise en place du projet Northern Lights, qui devrait être opérationnel en 2024, la Norvège est pionnière en Europe. À terme, l’objectif de cette unité est d’injecter 5 millions de tonnes de CO2 par an dans un réservoir géologique situé en mer, sur la côte ouest du pays, à 2600 mètres de profondeur. D’autres projets sont également en cours comme les projets Porthos aux Pays-Bas ou Orca en Islande.

Quelles sont les perspectives de développement ?

Il faudrait 400 unités comme Northern Lights en Europe pour atteindre les objectifs de l’Accord de Paris sur le climat. Mais pour que ces technologies puissent être déployées largement, il y a urgence à identifier des lieux de stockages capables d’absorber de grandes quantités de CO2. Selon la feuille de route Net Zero by 2050 de l’IEA publiée le 18 mai 2021, les lieux de stockage devraient passer de 40 à 5 000 millions de tonnes par an (0,04 à 5 Gt/an) entre aujourd’hui et 2050, au niveau mondial.

 

Le lithium

On trouve le lithium dans les saumures de lacs salés, mais également dans les pegmatites (roches granitiques à gros cristaux) et certains granites. C’est un métal extrêmement léger dont les propriétés physico-chimiques en font un minéral indispensable dans de nombreuses applications industrielles, notamment la fabrication des batteries lithium-ion des voitures hybrides et électriques, et des appareils portables (téléphones, ordinateurs).

Pourquoi est-ce intéressant en termes de développement durable ?

Le lithium est indispensable à la mise en place d’une « mobilité bas carbone ». Mais le développement exponentiel du numérique et des véhicules verts a, en quelques années, amené à un doublement des besoins mondiaux en lithium qui peinent depuis quelques années à être satisfaits.

Où en est-on aujourd’hui ?

Le lithium est principalement raffiné en Chine, mais produit massivement en Australie et au Chili. De nombreux pays européens, dont la France, importent le lithium en occultant les conditions souvent insatisfaisantes dans lesquelles il est extrait (impacts environnementaux, conditions de travail des ouvriers, etc.). Pourtant, des ressources en lithium existent dans les sous-sols européens, et leur exploitation permettrait aux pays d’être plus autonomes et de mieux contrôler les conditions d’exploitation.

Quelles sont les perspectives de développement

La mise en place d’une filière lithium européenne implique de diversifier les sources d’approvisionnement pour faire face à la demande, et donc d’explorer les sous-sols. En France et en Europe, le potentiel pourrait dépasser les 200 000 tonnes de lithium métal (roches dures du Massif central, saumures géothermales d’Alsace). À la frontière franco-allemande, il existe par ailleurs une ressource dormante constituée par les eaux chaudes géothermales du fossé rhénan. Une exploitation européenne pourrait permettre, à partir de sources géologiques variées, de produire du lithium localement, durablement et de façon vertueuse.

 

L’hélium

L’hélium est produit en permanence dans la croûte terrestre à partir de la désintégration radioactive de l’uranium et d’autres éléments. Il est généralement exploité à partir des gisements de gaz naturel (méthane) dont une petite fraction contient de l’hélium. Son extrême rareté et ses propriétés physico-chimiques en font une ressource très recherchée par l’industrie de pointe, dans les domaines médical, électronique, aéronautique et spatial (écrans plats, fibre optique, semi-conducteurs, IRM, etc...).

Pourquoi est-ce intéressant en termes de développement durable ?

Les sites de production d’hélium sont actuellement limités et concentrés dans quelques pays : États-Unis, Qatar, Algérie, Australie, Russie et Pologne. C’est donc à grands frais énergétique que l’Europe l’importe sous forme liquéfiée à -270 °C. Produire de l’hélium en Europe et pour l’Europe permettrait de faire des économies d’énergie et de faire baisser son prix. Par ailleurs, la majorité des réserves sont liées à des champs de gaz naturel ; en faisant le choix de produire de l’hélium à partir d’autres gisements, par exemple ceux d’hydrogène naturel, il devient possible d’accompagner le mouvement vers la décarbonation de l’industrie.

Où en est-on aujourd’hui ?

Les gisements d’hélium notamment nord-américains — d’où proviennent environ 75 % de l’hélium mondial — s’épuisent à mesure que la demande augmente avec pour conséquence une flambée des prix. D’où l’importance de mettre en place de nouvelles études d’exploration des sous-sols destinés à identifier les gisements.

Quelles sont les perspectives de développement ?

Il existe en France et en Europe des remontées naturelles d’hélium qui proviennent des sous-sols situés à quelques centaines de mètres de profondeur. Celles-ci pourraient être exploitées afin de rendre les pays indépendants pour cette ressource. C’est dans cette démarche que la société 45-8 Energy travaille en collaboration avec Eliis sur le volet caractérisation des sous-sols en question.

 

La géothermie

La géothermie consiste à récupérer l’énergie stockée sous la surface de la terre et de s’en servir soit pour chauffer ou refroidir les bâtiments, soit pour produire de l’électricité. Il s’agit d’exploiter des poches souterraines d’eau chaude ou de faire circuler de l’eau dans la roche pour en récupérer la chaleur. On distingue la géothermie de surface (à moins de 200 m) de la géothermie profonde (aquifères profonds, zones volcaniques, fossés d’effondrement).

Pourquoi est-ce intéressant en termes de développement durable ?

La géothermie a deux atouts majeurs : elle émet très peu de gaz à effet de serre et c’est une source d’énergie renouvelable. De plus, à la différence des énergies fossiles, ces réserves de chaleur ne sont pas situées dans quelques sites particuliers ou au fond des mers, mais sur tous les continents.

Où en est-on aujourd’hui ?

En ce qui concerne la génération d’électricité par géothermie profonde en Europe, 130 centrales étaient exploitées en 2019 avec, en tête, trois pays : la Turquie, l’Italie et l’Islande. En Europe, 36 projets sont en développement et 124 en phase de planification. En ce qui concerne la géothermie pour l’alimentation des réseaux de chaleur, la Turquie, l’Islande et la France sont en tête. En France, c’est le Bassin parisien qui a le potentiel le plus élevé, avec une soixantaine de sites de production. L’Allemagne est également dans la course avec 25 sites en services et 35 en projet.

Quelles sont les perspectives de développement ?

La géothermie devrait se développer dans les prochaines années pour devenir fer de lance de la transition énergétique. À l’heure actuelle, elle est financièrement moins rentable que les sources d’énergie fossiles et doit donc être soutenue, ce qui implique une volonté politique forte et le développement de la recherche. La découverte de lithium dans certaines nappes d’eau chaude souterraines exploitées par des centrales géothermiques pourrait représenter un atout en offrant des revenus supplémentaires et en attirant de nouveaux investisseurs.

 

L’hydrogène naturel

C’est quoi ?

Qualifié également de « blanc » ou de « natif », l’hydrogène naturel est un gaz extrêmement léger (H2) qui se forme via des phénomènes physico-chimiques ayant lieu naturellement dans la roche. Ces réactions libèrent en continu des molécules de H2 à partir des molécules d’eau (H20). L’hydrogène natif est donc une énergie renouvelable qui pourrait être utilisée comme carburant vert pour la mobilité « bas carbone », le chauffage, la production d’engrais, le raffinage, etc.

Pourquoi est-ce intéressant en termes de développement durable ?

L’exploitation de l’hydrogène naturel pourrait concurrencer les autres catégories d’hydrogène, notamment le gris et le brun dont la fabrication à partir du pétrole et du charbon est certes rentable, mais fortement émettrice de CO2, mais aussi le vert et le jaune dont la fabrication, à partir des énergies renouvelables ou du nucléaire, a un impact quasiment nul sur le plan des émissions de carbone mais reste peu rentable sur le plan énergétique.

Où en est-on aujourd’hui ?

À l’heure actuelle, un seul puits est exploité ; il se trouve au Mali. Mais les chercheurs ont recensé de très nombreuses émanations de surface, en Russie, aux États-Unis, en Europe, en Australie, au Brésil, etc. Celles-ci ne demandent qu’à être explorées.

Quelles sont les perspectives de développement ?

La demande mondiale en hydrogène est appelée à être multipliée par 8 d’ici 2050. Selon les scientifiques, entre 50 et 1900 kg/km2/jour d’hydrogène naturel seraient produits par la Terre. Actuellement, le potentiel réel reste mal connu, et seuls les forages et l’exploitation permettront d’avoir des données plus précises. Par ailleurs, l’hydrogène est parfois associé à des émissions d’hélium, gaz rare et donc cher ; la co-valorisation de l’hélium pourrait permettre de financer l’exploitation de l’hydrogène.


Véronique Molénat, rédactrice scientifique.

Sources:

https://www.renouvelle.be/fr/leurope-prepare-la-capture-et-le-stockage-de-co2-a-grande-echelle/

https://www.iea.org/events/net-zero-by-2050-a-roadmap-for-the-global-energy-system

https://www.egec.org/wp-content/uploads/2021/06/MR20_KF_Final.pdf

https://www.egec.org/wp-content/uploads/2020/06/MR19_KeyFindings_new-cover.pdf

https://theconversation.com/relocaliser-lextraction-des-ressources-minerales-en-europe-les-defis-du-lithium-138581 

http://infoterre.brgm.fr/rapports/RP-68321-FR.pdf

https://lelementarium.fr/element-fiche/helium/

https://www.hnatsummit.com/natural-hydrogen-a-geological-curiosity-or-the-primary-energy-source-for-a-low-carbon-future/


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