CADRE SCIENTIFIQUE DE RECHERCHE

Le développement des énergies renouvelables et intermittentes éolienne et solaire a poussé les scientifiques à chercher une solution prometteuse à l’image du stockage de l’H2 dans des formations géologiques, à l’état pur ou en mélange avec d’autres gaz (CH4, CO2, ….). En raison de son fort potentiel énergétique, H2 est capable de remplacer jusqu’à 60 % du gaz naturel utilisé pour les activités non industrielles. Le stockage souterrain de H2 dans des réservoirs géologiques tels que les aquifères et les réservoirs de gaz naturel épuisés est probablement le moyen le moins cher pour stocker de grandes quantités de H2.

Cependant, toute fuite d’H2 provenant d’un stockage souterrain peut avoir un impact sur le réservoir lui-même et l’environnement proche surface (aquifère et zone non saturée associée). En plus du fait que le H2 est explosif lorsqu’il est mélangé avec de l’air/O2, il peut affecter la qualité de l’eau douce dans les aquifères peu profonds. En effet, dissous dans les eaux souterraines, l’H2 est activement consommé par les micro-organismes pour leur métabolisme et transformé en d’autres gaz (H2S, CH4, etc.) ou produits (acétate, etc.), qui peuvent être néfastes pour l’environnement. Le H2 peut modifier les conditions redox dans l’eau, les concentrations de gaz dissous, la salinité et le pH, ce qui peut déclencher d’autres réactions et affecter gravement la qualité de l’eau douce. D’autre part, la forte hétérogénéité géologique et pétrophysique des aquifères/réservoirs carbonatés impactent, dans le temps et dans l’espace, le déplacement du panache d’H2.

De plus, un aquifère peu profond est un excellent objet pour étudier les fuites d’H2. En effet, la très grande mobilité de l’H2 et la très faible concentration d’H2 qui fuit rendent la surveillance très difficile. Cependant, H2 est très peu soluble dans l’eau, en particulier à basse pression, de sorte que tout aquifère à faible profondeur (basse pression) est une excellente barrière à H2. Un tel aquifère peut ralentir la migration de H2.

Le projet de doctorat s’inscrit dans le cadre scientifique du projet ANR HyStorEn « Stockage d’hydrogène dans un hydrosystème souterrain: comportement physico-chimique, monitoring et impact environnemental » qui a pour objectif la compréhension du comportement physico-chimique de l’H2 (associé à d’autres gaz tel que CO2, CH4, gaz rares) au sein d’un aquifère/réservoir carbonaté d’Oligocène (Bassin aquitain) simulant une fuite en environnement proche surface lors d’un stockage géologique. Pour répondre à cet objectif scientifique les travaux de doctorat vont se réaliser à deux échelles : i) à l’échelle du site expérimental de Saint-Emilion où des expériences de simulation vont se réaliser ; ii) à l’échelle du laboratoire sur des carottes prélevés. Il s’agira d’effectuer plusieurs simulations expérimentales de fuites avec des concentrations d’H2 et de CO2, CH4, gaz rares associés dissouts variables et dans des conditions hydrodynamiques extrêmes (basses eaux, hautes eaux).

Au-delà, le doctorant cherchera à comprendre le rôle sur les processus physico-chimiques de la propagation des panaches d’H2, des facteurs géologiques (hétérogénéité réservoir), hydro-climatiques, variations de la nappe, changements du gradient hydraulique, modifications des paramètres réservoirs porosité-perméabilité etc…

La mise en place de traceurs physico-chimiques (conductivité, pH), isotopiques, gazes rares pour prédire et suivre ces panaches d’H2 associé à CO2-CH4 à l’échelle de l’aquifère carbonaté fait partie des recherches à mener en collaboration avec IFPEn, Glincs, Térèga, Inéris, Université de Lorraine et de Pau. Le doctorant aura la possibilité d’effectuer une partie de ces recherches au sein de ces partenaires et d’augmenter ses compétences. Il mènera des recherches complémentaires au laboratoire, à l’échelle de la carotte, pour compléter les observations terrain notamment en matière de comportement pétro-physico-chimique des roches carbonatées en relation avec le H2-CO2-CH4 dissout.

La thèse s’effectuera dans le cadre de l’UMR EPOC et de l’ED « Science et Environnement » où des formations complémentaires seront proposées chaque année au doctorant. Le doctorant aura l’occasion de participer dans des réunions de projet en présence d’autres partenaires.

PROFIL DU CANDIDAT :

Il s’agit d’un profil de formation géosciences avec de bonnes bases solides en physique et géochimie appliqués à l’hydrogéologie et au système réservoir, maîtrise des interactions gaz (H2-CO2-CH4)-eau–roche en milieu carbonaté, pétrophysique, hydrogéologie. Ce poste requière également des qualités de communication et d’ouverture d’esprit au travail dans une équipe pluridisciplinaire. Le candidat devra travailler en collaboration avec les autres partenaires du projet : IFPEn, INERIS, Térèga, Glincs, etc…

Financement (acquis): 100% ANR

Adrian CEREPI : 05 56 84 69 15, adrian.cerepi@ipb.fr

Corinne LOISY : 05 56 84 69 31, corinne.loisy@ipb.fr

Début des dépôts de candidature : 01/02/2023

Fin des dépôts de candidature : 1/05/2023

Début de thèse : octobre 2023

Toutes les candidatures doivent comporter les documents suivants : a) un CV; b) une lettre de motivation; c) le nom et les coordonnées de trois personnes pouvant recommander le candidat.