Les réservoirs poreux de grès, autrefois remplis de pétrole et de gaz naturel, pourraient bientôt devenir des sites de stockage d’un carburant décarboné : l’hydrogène. Les scientifiques des Sandia National Laboratories étudient actuellement la faisabilité de cette solution innovante, qui pourrait contribuer à la transition vers une économie plus durable.
L’hydrogène présente de nombreux avantages en tant que carburant propre. Il peut être produit par électrolyse de l’eau à l’aide de l’énergie solaire ou éolienne, et utilisé pour produire de l’électricité, alimenter l’industrie lourde et les véhicules à pile à combustible. De plus, l’hydrogène peut être stocké pendant plusieurs mois et utilisé lorsque les besoins énergétiques dépassent l’offre de sources d’énergie renouvelables.
Cependant, l’hydrogène est moins dense en énergie que les combustibles fossiles et plus difficile à compresser. Selon Tuan Ho, ingénieur chimiste chez Sandia, stocker de grandes quantités d’hydrogène dans des réservoirs métalliques en surface n’est pas réalisable.
Réservoirs d’hydrocarbures épuisés, solution de stockage souterrain
Bien que l’hydrogène puisse être stocké dans des cavernes de sel, ces formations géologiques ne sont pas courantes aux États-Unis. L’équipe de Tuan Ho étudie donc la possibilité de stocker l’hydrogène dans des réservoirs de pétrole et de gaz épuisés, en analysant les risques de fuite, de piégeage dans la roche ou de contamination.
Les chercheurs ont découvert que l’hydrogène ne reste pas piégé dans le grès après injection, mais qu’une petite partie (jusqu’à 10 %) peut rester adsorbée dans les échantillons de schiste. Les simulations informatiques de Tuan Ho ont confirmé ces résultats expérimentaux.
Interactions entre l’hydrogène et les minéraux argileux
En étudiant plus précisément les interactions moléculaires entre les couches d’argile de type montmorillonite, l’eau et l’hydrogène, Tuan Ho a montré que l’hydrogène ne s’insère pas préférentiellement dans les espaces interfoliaires hydratés de ce type d’argile. . Les pertes d’hydrogène par piégeage ou migration dans l’argile seraient donc minimes, ce qui est encourageant pour le stockage souterrain.
Risques de contamination par des hydrocarbures résiduels
Des expériences et des simulations ont révélé que du gaz naturel résiduel peut être libéré de la roche lors de l’injection d’hydrogène dans un réservoir de gaz naturel épuisé. Ainsi, l’hydrogène extrait contiendra une petite quantité de gaz naturel, générant du CO2 lors de sa combustion. L’équipe étudie actuellement les effets de l’hydrogène sur un réservoir de pétrole épuisé et les interactions potentielles avec les hydrocarbures résiduels.
Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour comprendre les interactions entre l’hydrogène stocké, les micro-organismes et d’autres composés chimiques présents dans les réservoirs de pétrole épuisés. Selon Don Conley, chef de projet SHASTA chez Sandia, ces travaux permettront d’orienter les essais de stockage souterrain d’hydrogène à grande échelle, essentiels pour démontrer la faisabilité de cette solution et décarboner le secteur énergétique.
Légende de l’illustration : Un ingénieur en géosciences travaille sur un système d’adsorption de gaz sous une hotte dans le cadre d’un projet visant à déterminer si des réservoirs de pétrole épuisés peuvent être utilisés pour stocker de l’hydrogène sans carbone. (Photo : Craig Fritz)
Article : « Étude de résonance magnétique nucléaire et de simulation moléculaire de l’adsorption de H2 et CH4 sur des schistes et des grès pour le stockage géologique de l’hydrogène » – DOI : 10.1016/j.ijhydene.2023.11.011
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