Projet ANR-08-PCO2-0005 – OPTIQUE-CO2 : Capteurs infrarouges à fibres optiques innovantes appliqués au monitoring du stockage géologique du CO2
Programme : Capture et Stockage du CO2 (PCO2) 2008
Année de financement : 2008
Coordinateur du projet : CNRS - DR BRETAGNE ET PAYS- DE-LA-LOIRE (CNRS - DR BRETAGNE ET PAYS- DE-LA-LOIRE)
Partenaires : Photonics Bretagne; Bureau de recherches géologiques et minières; Centre national de la recherche scientifique; Centre national de la recherche scientifique; TPE; Université de Rennes 1
Montant : 775774.0 euros
Durée : 36 mois
Résumé : L’augmentation de la concentration des gaz à effet de serre dans l’atmosphère terrestre est reconnue comme étant la cause principale du changement climatique. Parmi les solutions envisagées pour réduire les émissions de gaz à effet de serre dans l’atmosphère, la séquestration géologique du CO2 est considérée comme étant une solution viable pour maintenir le réchauffement climatique dans des limites acceptables. Pour que le stockage géologique du CO2 soit une solution cohérente dans la stratégie mondiale de réduction des gaz à effets de serre, il doit répondre à des exigences de sûreté et de surveillance qui ne peuvent être contournées. Dans ce contexte, la surveillance et le monitoring du stockage du CO2 auront pour but de détecter les fuites et de prendre les mesures correctives nécessaires. Ce projet vise à explorer le potentiel des techniques infrarouges pour détecter et quantifier l’importance des fuites de CO2 in situ et en temps réel. Ce projet, basé sur le savoir faire de l’équipe Verres et Céramiques dans le domaine des matériaux pour l’optique infrarouge, propose des voies nouvelles de détection qui demande une étude amont importante en sciences des matériaux. 
Les recherches entreprises auront pour objectif principal le développement de fibres et de guides optiques innovants en verre de chalcogénures. Ceux-ci présentent l’intérêt de guider la lumière dans l’infrarouge permettant de déporter le signal de la source, en surface, vers la zone de stockage. Le monitoring des fuites s’effectuera grâce à la détection de la bande d’absorption du CO2 à 4,2µm. Deux modes de fonctionnement sont envisagés.
 Le premier mode, qualifié de «passif», consiste à mesurer le signal infrarouge absorbé par le CO2 lorsque le faisceau optique traverse (transmission) ou est mis en contact (ondes évanescentes) avec le gaz. Le faisceau infrarouge est celui directement émis par la source et transporté par les fibres optiques.
Le second mode, qualifié d’«actif», consiste à créer une source fluorescente dans la gamme 3 - 5µm par excitation d’ions de terres rares. La fibre optique a alors pour rôle de transporter un signal optique de plus haute énergie (visible ou proche infrarouge) qui viendra stimuler les terres rares diluées dans une fibre ou un guide « source secondaire » positionné au plus près des fuites potentielles. Cette seconde voie permet d’utiliser des fibres de silice pour guider le signal excitateur. Seule la partie source secondaire fait intervenir des verres de chalcogénures dopés terres rares, sous forme de guide planaire ou de fibre optique.
 Des travaux préliminaires ont déjà été réalisés au sein de notre consortium et sont très encourageants quant au potentiel des technologies envisagées. Au cours du projet, le mode de détection le plus efficace (passif ou actif) et la géométrie de guide la plus performante (fibre ou guide planaire) seront sélectionnés. Dans l’étape finale, un capteur optique de CO2 sera réalisé et validé.