Impact d'un stockage géologique de CO2 sur les écosystèmes profonds des basaltes

Impact of a geological CO2 storage on deep basaltic ecosystems

• Auteur / Autrice : Paul Le Campion
• Direction : Bénédicte Ménez, Emmanuelle Gérard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la terre, de l'environnement [et des planètes]
• Date : Soutenance en 2014
• Etablissement(s) : Paris 7
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la terre et de l'environnement et physique de l'univers (Paris ; 2014-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biosphère

Basalte

Diversité microbienne

Captage et stockage du dioxyde de carbone

Séquençage des acides nucléiques

Mots clés libres

Pyroséquençage

Sideroxydans lithothrophicus

Résumé

Les basaltes sont reconnus pour abriter des populations microbiennes diverses et actives lorsque les températures associées sont compatibles avec leur développement. Toutefois celles-ci sont rarement considérées dans la mise en oeuvre de technologies de capture et stockage du carbone (CCS), alors qu'elles peuvent potentiellement modifier les conditions physico-chimiques du stockage et donc le devenir en profondeur du gaz stocké. Ce travail de doctorat consiste en la réalisation du premier suivi de la diversité microbienne dans un aquifère basaltique profond sur le site pilote de stockage de CO2 d'Hellisheidi en Islande. Les communautés microbiennes ont été décrites avant l'injection puis elles ont été suivies au cours de deux injections successives de 174,6 t de CO2 pur et de 65 t de CO2 + H2S + 2. Avant les injections, la réalisation d'une phylogénie suggère que la plupart des microorganismes détectés sont endémiques de l'aquifère. Les métabolismes inférés aux différentes OTUs identifiées sont en accord avec la géochimie de l'eau, un résultat renforcé par une analyse statistique pointant un lien potentiel entre le système carbonaté et la structure des populations microbiennes. Au cours des injections, les analyses permettent de mettre en évidence des variations de composition des communautés microbiennes, celles-ci semblant n'être impactées que par l'injection de CO2 pur. On enregistre notam ment un « bloom » d'une séquence affiliée à une bactérie autotrophe réalisant l'oxydation du Fe(II), Sideroxydans lithotrophicus, qui actualise la question de savoir si une partie du CO2 injecté a été convertie en biomasse, offrant une voie alternative au stockage de CO2

Basaltics rocks harbor diverse and active microbial populations when associated temperatures are consistent with their development. However, they are rarely considered in engineering operations as carbon capture and storage technology (CCS), white they can potentially alter the storage conditions and hence the fate at depth of the injected gas. During this PhD work the first monitoring cf the microbial diversity hosted in a deep basait aquifer (400-800 m depth) was carried out on a CCS pilot site at Hellisheidi in Iceland. Microbial communities have been described before gas injection and their evolution was monitored during two successive injections of 174. 6t of pure CO2 and 65t of CO2+112S+H2. Before the injections, phylogenetic affiliations suggest that most of the detected microorganisms are endemic to the aquifer. Metabolisms inferred for the OTUs identified are consistent with the geochemistry of wi ter, a result reinforced by statistical analysis, pointing out a potentiel link between the carbonated system and the structure of the microbial populations. Over the injections, analyses highlight variations in the composition of microbial communities that seem to be impacted only by the injection of pure CO2. Particularly, it records a ''bloom'' of a sequence affiliated to an autotrophic bacterium oxidazing Fe(II), Sideroxydans lithotrophicus. The stimulation of autotrophic metabolisms during the injection of pure CO2 updates the question of whether some of the CO2 was converted into biomass in the subsurface, hence providing an alternative way for CO2 storage.