* Piégeage hydrodynamique

Dans un stockage en aquifère, ou éventuellement à la base d'un stockage en réservoir, les écoulements naturels d'eau, à l'échelle régionale, peuvent être responsables d'une migration du CO₂ dissous. Pour les aquifères profonds, l'écoulement est généralement très lent : le transport de l'eau vers les exutoires est ainsi retardé sur des dizaines ou centaines de milliers d'années. Ce processus constitue ainsi un piégeage du CO₂. En outre, la capacité de dissolution du CO₂ au contact aquifère / CO₂ injecté est limitée (par les équilibres de solubilité du gaz, voir solubilité). L'écoulement permet de renouveler l'eau saturée en CO₂ dissous par de l'eau fraîche : ainsi la dissolution du CO₂ peut se poursuivre. L'écoulement augmente donc la capacité de piégeage par dissolution dans l'eau du CO₂ injecté, d'où le terme de piégeage assisté par la migration rencontré dans la littérature anglo-saxonne.

Équivalents en anglais : hydrodynamic trapping, migration assisted storage ou MAS (Commission Européenne, 2011 a, b, c).

* Piégeage minéralogique

La dissolution de CO₂ dans l'eau modifie les équilibres entre l'eau et la roche. Certains minéraux constitutifs de la roche peuvent se dissoudre, en raison de l'augmentation de l'acidité, libérant dans la solution leurs éléments de base (calcium, silice, ...). Dans certaines conditions, les éléments en solution (particulièrement calcium, magnésium et fer) peuvent devenir suffisamment concentrés pour permettre la précipitation de minéraux secondaires incorporant du CO₂ sous forme de carbonates. Les minéraux ainsi formés ne migrent pas ; lorsqu'il se produit, l'incorporation de CO₂ dans des minéraux secondaires, ou piégeage minéral, constitue donc un piégeage extrêmement efficace.

Équivalent en anglais : mineral trapping.

* Piégeage par dissolution

Au contact de l'eau (saumure) de la formation réservoir, une partie du CO₂ supercritique se dissout dans l'eau. Les molécules de CO₂ ainsi solubilisées sont intégrées à la phase eau, et ne participent plus aux migrations vers le haut dues à la faible densité du CO₂ supercritique. En éliminant une partie du CO₂ des processus de migration vers le haut par densité, la solubilisation constitue ainsi un type de piégeage. Qui plus est, la saumure contenant du CO₂ dissous est plus dense que la saumure sans CO₂ : elle a donc même tendance à migrer vers le bas, ce qui augmente l'efficacité de ce piégeage.

Équivalent en anglais : solubility trapping.

* Piégeage résiduel

Voir Piégeage capillaire.

Équivalent en anglais : residual trapping.

* Poreuse (roche)

La porosité d'une roche est habituellement entre 5 % et 30 %. Une roche est dite poreuse lorsque sa porosité est jugée suffisante dans un contexte donné. Dans le cadre du stockage géologique de CO₂ et à titre indicatif, une roche sera considérée comme poreuse lorsque sa porosité sera de l'ordre de 10 % (voir également Porosité*).

Équivalent en anglais : porous (rock).

* Porosité

Ce terme désigne aussi bien : l'espace poreux, au sens de volume de vide délimité par de la matière solide, l'ensemble formant un matériau ; la fraction volumique de l'espace poreux, définie comme le rapport du volume de vide sur le volume du milieu poreux (en fonction des problèmes étudiés, certains auteurs utilisent le volume actuel du milieu poreux, il s'agit alors de porosité eulérienne, d'autres le volume initial du milieu poreux, avant toute déformation, c'est alors de la porosité lagrangienne). Dans tous les problèmes où il est question d'injection (ou de récupération) de phase(s) fluide(s) dans le milieu poreux, il est fondamental de distinguer porosité occluse (relative aux pores fermés, qui ne sont pas connectés avec l'extérieur du milieu poreux) de la porosité ouverte (relative aux pores connectés avec l'extérieur du milieu poreux, ces pores constituant ainsi une phase géométriquement continue au sein du corps poreux). C'est au travers de cette dernière qu'a lieu la percolation. En pratique, le terme de porosité se réfère à la porosité ouverte rapportée au volume du milieu poreux (Unité : vol.%).

Équivalent en anglais : porosity.

* Pression d'entrée

Voir pression de déplacement capillaire*.

Équivalents en anglais : capillary entry pressure.

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* Quantiles Q10, Q50, Q90

La plage d'incertitude des volumes stockables et/ou potentiellement stockables de CO₂ peut être représentée par des scénarios déterministes ou par une distribution de probabilité. Lorsque la plage d'incertitude est représentée par une distribution de probabilités, l'estimation "basse", la "meilleure" estimation et l'estimation "haute" des quantités de CO₂ stockables sont définis par les probabilités suivantes (à noter qu'une convention inverse est souvent choisie dans le secteur pétrolier) :

(a) Il doit y avoir une probabilité d'au moins 90 % (Q10) que les quantités effectivement stockables soient égales ou supérieures à l'estimation basse.

(b) Il doit y avoir une probabilité d'au moins 50 % (Q50) que les quantités effectivement stockables soient égales ou supérieures à la meilleure estimation.

(c) Il doit y avoir une probabilité d'au moins 10 % (Q90) que les quantités effectivement stockables soient égales ou supérieures à l'estimation la plus élevée.

Équivalents en anglais : P10, P50, P90

* Récupération assistée des hydrocarbures (EOR en anglais)

Technique, souvent basée sur l'injection d'un gaz ou d'une substance active, qui permet d'accroître les quantités d'hydrocarbures extraites d'un gisement. L'injection de CO₂, qui en est un exemple, fournit un intéressant retour d'expérience notamment sur les puits d'injection. Dans certains cas de gisements en fin d'exploitation, une étape d'injection de CO₂ préalablement au stockage à des fins de récupération assistée peut se révéler économiquement attrayante.

Équivalent en anglais : enhanced hydrocarbon (gas / oil) recovery (CO₂-EGR/EOR).

* Réservoir

Sédiment dont la porosité*, la perméabilité*, la continuité hydraulique*, la position stratigraphique et la situation structurale permettent d'y injecter et d'y confiner un stockage de CO₂. Le réservoir, inclus dans le complexe de stockage*, fait en général partie d'une formation sédimentaire (entité litho-stratigraphique) beaucoup plus étendue que le complexe.

Équivalent en anglais : reservoir rock.

* Retour d'expérience

Recensement et analyse des événements pertinents relatifs à la sécurité survenus sur le site étudié ou sur des installations comparables (en termes de procédés, substances utilisées...), afin d'en tirer les leçons pour améliorer la sécurité des opérations.

Équivalent en anglais : return on experience.

* Salinité

Ce terme est synonyme de Total Dissolved Solids (TDS) et s'exprime généralement en mg/L ou en gramme de sels par kilogramme de solution. La salinité peut être déterminée directement par la somme des concentrations mesurées en éléments dissous ou par le poids du résidu solide après évaporation et, indirectement et approximativement, à partir de la conductivité électrique (mS/cm) ou le potentiel électrique spontané (mV). Usuellement, sont considérées en fonction de leur salinité les eaux douces, saumâtres, salines et les saumures.

Équivalent en anglais : salinity.

* Saturation

la saturation est en chimie des solutions la concentration maximale à partir de laquelle une substance ne peut plus se dissoudre dans un solvant. Ce point de saturation dépend de la température, et de la nature du solvant et du soluté ainsi que de la force ionique de la solution.

Équivalent en anglais : saturation.

* Saumure

Une saumure est une solution chargée en sel, généralement de chlorure de sodium. Au cours de leur migration dans les roches, les eaux des aquifères solubilisent une partie des minéraux rencontrés, et se chargent en différents éléments : calcium, silice, carbonates, ... En fonction de l'histoire de l'aquifère, les eaux peuvent également être fortement chargées en chlorure de sodium, jusqu'à des concentrations dépassant celles de l'eau de mer, c'est-à-dire plus de 35 g/L TDS (3,5 · 10⁴ mg/L TDS). Ces eaux se nomment ainsi des saumures. Leur charge en sel les rend impropres à la consommation, ce qui constitue une certaine assurance contre un risque futur d'utilisation du réservoir à des fins de production d'eau potable. D'après cette définition 1, la majorité des eaux des champs de pétrole sont des saumures. Cependant, seulement une faible fraction d'entre elles pourrait être classée comme saumures conformément aux définitions de Davis (1964) qui place la limite inférieure de salinité des saumures à 100 g/L TDS (1·10⁵ mg/L TDS).

Équivalent en anglais : brine.

* Site de stockage

Au sens réglementaire (Directive Européenne 2009/31 ; Code de l'Environnement, L229-34), « un site de stockage géologique de dioxyde de carbone est constitué d'un volume défini au sein d'une formation géologique, celle-ci s'entendant d'une division lithostratigraphique au sein de laquelle s'observent des couches de roche distinctes pouvant faire l'objet d'une cartographie ainsi que des installations de surface, d'injection et de surveillance qui y sont associées ». Parallèlement à

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l'emploi réglementaire, le terme « site de stockage » est aussi une expression du langage courant, qui restera utilisée dans un sens commun pour désigner la localisation du stockage.

Équivalent en anglais : storage site.

* **Solubilité (du CO₂ dans la saumure)**

La solubilité d'un corps dans un fluide, dans des conditions définies de température et de pression, est la quantité maximale qui peut s'y dissoudre. Solubilité du CO₂ dans l'eau salée : à titre indicatif, dans les conditions du stockage géologique, il est à retenir que la solubilité est de 1 à 5 % en fraction massique de la saumure. La densité et le volume molaire de celle-ci se trouvent alors légèrement augmentés. Dans ces conditions, la majeure part du CO₂ dissous est sous forme de molécules [CO₂] non appariées, et le reste pour l'essentiel sous les formes d'acide carbonique [H₂CO₃] et d'ion hydrogénocarbonate [HCO₃⁻].

Équivalent en anglais : CO₂ solubility.

* **Surveillance**

Terme utilisé pour toute opération consistant à mesurer ou détecter des variations de paramètres consécutives au stockage. Son rôle est d'aider à comprendre ce qui se passe dans le sous-sol et à la surface, à améliorer les modèles, à vérifier que tout se passe comme prévu et à détecter des fuites ou des défauts du complexe de stockage. C'est un élément fondamental de la sécurité et de la gestion des risques.

Équivalent en anglais : monitoring.

* **TDS**

Terme utilisé comme synonyme de salinité.

* **Toit d'un réservoir**

Le toit d'un réservoir est constitué d'une couche de roche très difficilement perméable, ce qui lui permet d'agir comme un scellement qui empêche les liquides et les gaz de s'écouler hors du réservoir. Des roches argileuses ou marneuses peuvent former le toit d'un réservoir (appelées roches couverture ou cap rock en anglais, voir ci-dessus).

Équivalent en anglais : seal (also referred to as a cap rock).

* **Unité hydraulique**

La Directive européenne 2009/31/CE désigne ainsi « un espace poreux lié à l'activité hydraulique, dans lequel on observe une conductibilité de pression techniquement mesurable, et qui est délimité par des barrières d'écoulement, telles que failles, dômes salins, barrières lithologiques, ou par un amenuisement ou un affleurement de la formation ». Il s'agit d'un ensemble des terrains géologiques qui se trouvent en **continuité hydraulique*** avec le réservoir hôte du stockage. L'unité hydraulique peut déborder largement hors du **complexe*** de stockage.

Équivalent en anglais : hydraulic unit.

* **Unité de stockage**

Un espace poreux dans une formation qui est délimité soit par les contraintes physico-chimiques fixées (ex. salinité, pression hydrostatique dans la section 2.1) soit par d'autres barrières physiques, telles que failles, dômes salins, barrières lithologiques, ou par un amenuisement ou un affleurement de la formation.

Équivalent en anglais : storage unit.

* **Veine de charbon**

Couche géologique riche en charbon, en général déposée entre deux couches encaissantes plus ou moins horizontales.

Équivalent en anglais : coal.

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RÉPUBLIQUE
FRANÇAISE

Liberté
Égalité
Fraternité

ADEME

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AGENCE DE LA
TRANSITION
ECOLOGIQUE

EXPERTISES

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## L'ADEME EN BREF

À l'ADEME - l'Agence de la transition écologique -, nous sommes résolument engagés dans la lutte contre le réchauffement climatique et la dégradation des ressources.

Sur tous les fronts, nous mobilisons les citoyens, les acteurs économiques et les territoires, leur donnons les moyens de progresser vers une société économe en ressources, plus sobre en carbone, plus juste et harmonieuse.

Dans tous les domaines - énergie, économie circulaire, alimentation, mobilité, qualité de l'air, adaptation au changement climatique, sols... - nous conseillons, facilitons et aidons au financement de nombreux projets, de la recherche jusqu'au partage des solutions.

À tous les niveaux, nous mettons nos capacités d'expertise et de prospective au service des politiques publiques.

L'ADEME est un établissement public sous la tutelle du ministère de la Transition écologique et de la Cohésion des territoires, du ministère de l'économie, des finances et de la souveraineté industrielle et numérique et du ministère de l'Enseignement supérieur et de la Recherche.

## LES COLLECTIONS DE L'ADEME

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### FAITS ET CHIFFRES

L'ADEME référent : Elle fournit des analyses objectives à partir d'indicateurs chiffrés régulièrement mis à jour.

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### CLÉS POUR AGIR

L'ADEME facilitateur : Elle élabore des guides pratiques pour aider les acteurs à mettre en œuvre leurs projets de façon méthodique et/ou en conformité avec la réglementation.

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### ILS L'ONT FAIT

L'ADEME catalyseur : Les acteurs témoignent de leurs expériences et partagent leur savoir-faire.

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### EXPERTISES

L'ADEME expert : Elle rend compte des résultats de recherches, études et réalisations collectives menées sous son regard.

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### HORIZONS

L'ADEME tournée vers l'avenir : Elle propose une vision prospective et réaliste des enjeux de la transition énergétique et écologique, pour un futur désirable à construire ensemble.

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ESTIMATION DES
CAPACITES DE STOCKAGE
GEOLOGIQUE DE CO₂ EN
FRANCE METROPOLITAINE

L'étude EVASTOCO2 a estimé les capacités de stockage de CO₂ en France métropolitaine à partir de l'état des connaissances actuelles et selon une méthodologie commune en utilisant deux méthodes distinctes M1 et M2.

Les capacités totales pour les réservoirs déplétés sont estimées à 667 Mt en utilisant la méthode la plus adaptée parmi M1 et M2.

Concernant les aquifères salins profonds terrestres, le plus grand potentiel de stockage se trouve hors structure, notamment dans le Bassin parisien et Bassin lorrain. Dans le Bassin aquitain, le potentiel est moins important mais est estimé dans des structures fermées. Il existe des capacités significatives mais plus théoriques à ce stade en mer que ce soit dans le golfe du Lion ou sur la façade Atlantique. Les capacités de stockage selon la méthode la plus adaptée sont de 2 343 Mt à terre (dont 117 Mt en structures fermées) et de 1 740 Mt en mer (dont 309 Mt en structures fermées). La fourchette d'incertitude avec la méthode M2 est inférieure à ± 20 %. Cependant, il existe au moins un ordre de grandeur entre les deux méthodes M1 et M2 pour les aquifères salins.

EVASTOCO2 mentionne aussi les interférences possibles avec d'autres usages du sous-sol à partir d'un recensement des usages existants ou passés. Ces estimations de capacités de stockage sont aussi fournies dans une cartographie au format SIG (shapefile) accompagnant ce rapport de synthèse.

Les résultats de l'étude, dénommée EVASTOCO2, ont permis d'estimer une ressource d'environ 1,1 Gt (milliard de tonnes) de stockage de CO2 dans des structures fermées et de 3,7 Gt additionnelles dans des unités de stockage hors pièges géologiques.