Microfluidique supercritique pour la compréhension des systèmes CO2 / eau sous pression et en température : Application à la gestion durable de la filière CO2

Supercritical Microfluidics for understanding CO2 / water systems under pressure and temperature : Application to the sustainable management of the anthropogenic CO2

• Auteur / Autrice : Na Liu
• Direction : Samuel Marre, Yves Garrabos
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physico-Chimie de la Matière Condensée
• Date : Soutenance le 22/11/2013
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de chimie de la matière condensée de Bordeaux (Pessac) - Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux / ICMCB
• Jury : Président / Présidente : Mario Maglione
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mohamed Azaroual
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Ryan L. Hartman, Jean Dubessy

Mots clés

Mots clés contrôlés

Hautes pressions

Captage et stockage du dioxyde de carbone

Fluides supercritiques

Microfluidique

Mots clés libres

Stockage géologique du CO2

Laboratoires géologiques sur puce

Micromodèles hautes pression et température

Saturation en milieux poreux

CO2 geological storage

Geological Labs on a Chip

High pressure and temperature micromodels

Porous media saturations

Résumé

Le stockage géologique du CO2 est une stratégie prometteuse pour limiter la concentration de CO2anthropique dans l’atmosphère. Les aquifères salins (AS) ont été identifiés comme des optionsviables car ils possèdent de grandes capacités potentielles de stockage. Toutefois, les processusrelatifs au piégeage du CO2 souffrent d’un manque de connaissances fondamentales car il existe peude méthodes d’expérimentation rapides et reproductibles, travaillant dans les conditions du stockagegéologique. Ainsi, nous avons développé des microréacteurs haute pression, véritables laboratoiresgéologiques sur puce (GLoCs), recréant les conditions de porosité et de perméabilité des AS pour :(i) Mesurer la solubilité du CO2 dans l’eau et les saumures via un couplage microsystèmes /spectroscopie Raman ;(ii) Etudier les mécanismes d’invasion du CO2 dans les formations géologiques, incluantnotamment les écoulements diphasiques en milieux poreux, les séparations de phases etla précipitation des carbonates.

CO2 geological storage is a promising strategy to control the anthropogenic CO2 concentration in theatmosphere. Deep saline aquifers (DSA) were identified as viable options since they exhibit largestorage capacity. However, processes inherent to CO2 trapping suffer from a lack of fundamentalknowledge, since there are too few fast and reproducible experimental approaches able to work atgeological storage conditions. Therefore, to address these limitations, we have developed highpressure microreactors, so-called “geological labs on a chip” - GloCs – allowing mimicking porosityand permeability conditions of DSA for:(i) Measuring solubility of CO2 in water and brine through the combination of microsystemsand confocal Raman spectroscopy,(ii) Studying invasion mechanisms of CO2 in geological formations, including in particularbiphasic flows in porous media, phase separation and carbonates precipitation.