Modélisation de la consommation d'hydrogène en stockage

Étude intégrée de la consommation microbienne de l’hydrogène

Approche expérimentale multi-échelles et modélisation réactive en conditions de stockage géologique

Contexte : Stockage Géologique et Risques Biologiques

Transition énergétique : Le stockage géologique assure la disponibilité du H₂.

Problématique : Instabilité à long terme due aux microorganismes hydrogénotrophes.

Conséquences : Interactions fluide-roche-biofilms modifiant les propriétés du réservoir.

Objectifs de la Stratégie Intégrée

Quantifier la consommation microbienne et extrapoler à l'échelle du réservoir.

Expériences Biologiques Contrôlées

Dispositifs en Milieux Poreux

Modélisation Biogéochimique

Méthodologie 1 : Batchs Anaérobies

Protocole Experimental

• Flacons hermétiques en conditions strictement anaérobies.

• Incubation de communautés profondes avec H₂, salinités variables, sulfates.

• Suivi phase gazeuse (H₂) et phase aqueuse (pH, métabolites).

Méthodologie 2 : Colonnes en Milieux Poreux

Reproduction des conditions réelles (grès/quartz) avec circulation contrôlée de fluides.

Objectif : Analyser la formation de biofilms et l'impact sur le transport du gaz.

Paramètres suivis :

Cinétique H₂ • Mouillabilité • Propriétés d'écoulement

Méthodologie 3 : Analyses Microbiologiques & Moléculaires

Quantification (qPCR)

Mesure précise des populations hydrogénotrophes.

Séquencage

Caractérisation de la diversité des communautés.

Interface Roche-Fluide

Mise en évidence des biofilms structurés.

Méthodologie 4 : Modélisation Réactive Couplée

Données Expérimentales (Cinétiques, Paramètres bio)

Modèle Couplé (Réactions Bio + Géochimie + Transport)

Prédiction Long Terme (Évolution H₂, Réservoir)

Avantages de la Stratégie

Approche Multi-échelles : Du micro-organisme isolé à l'échelle du réservoir.

Précision : Quantification directe des cinétiques biologiques.

Intégration : Prise en compte explicite des interactions Fluide / Roche / Microorganismes.

Limites Actuelles

• Complexité réelle du réservoir simplifiée en laboratoire.

• Temps expérimentaux courts vs échelles géologiques.

Perspectives

• Expériences sous haute pression.

• Durées d'incubation étendues.

• Intégration de données de sites pilotes.

Conclusion : Vers un stockage sécurisé

Cette stratégie fournit les outils prédictifs essentiels pour sécuriser le déploiement du stockage géologique de l'hydrogène à long terme.