SYNTHÈSE. Pourquoi un projet pilote dans le bassin de Lacq?

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1 SYNTHÈSE D U Pourquoi un projet pilote dans le bassin de Lacq? Le changement climatique est un constat qui ne fait plus de doute et, de l avis de la communauté scientifique, ce changement climatique est très probablement lié aux activités humaines et aux fortes émissions de gaz à effet de serre (GES) dont le gaz carbonique (CO 2 ). Plusieurs alternatives se présentent à nous pour freiner le réchauffement : en complément de la maîtrise de l énergie, d une meilleure efficacité énergétique et du développement des alternatives non fossiles, la technologie du captage et stockage géologique du CO 2 (CSC) suscite des espoirs considérables et constitue une solution de transition prometteuse. Cette technologie permettrait, en effet, de réduire les sources concentrées d émissions de CO 2, issues de la combustion des énergies fossiles. Pour la réaliser à grande échelle, des expériences pilotes, comme celle du bassin de Lacq, sont nécessaires.

2 MécanisMe de l effet de serre sur la terre ATMOSPHÈRE TERRESTRE énergie RééMise chaleur Piégée 95% énergie RéFlécHie (INFRAROUGES) 5% gaz À effet de serre (H 2O, CO 2, N 2O,CH 4, etc.) ESPACE 70% DE L ÉnERGiE SOLAiRE ATTEinT LA SURfACE DU GLObE 30% SOLEIL RécHauFeMent du sol SOL 15 (La température de la Terre sans athmosphère serait de -19 ) LE ChAnGEmEnT CLimATiqUE ET LES GAZ À EffET DE SERRE Depuis 1861, la température de la Terre a globalement augmenté de 0,74 C et de 0,9 C en France. En effet, depuis le début de l ère industrielle, le recours croissant aux énergies fossiles charbon, pétrole, gaz naturel engendre des émissions de gaz carbonique à des niveaux jamais atteints. Ces émissions s élèvent à 29 milliards de tonnes (Gt) par an et la concentration dans l air continue d augmenter chaque année, notamment parce que la moitié seulement des émissions générées par les activités humaines est absorbée par la planète. LES EnGAGEmEnTS internationaux POUR LUTTER COnTRE LE COnTRE LE ChAnGEmEnT CLimATiqUE La mobilisation de la communauté internationale pour lutter contre les émissions excessives de CO2 et ses effets sur le climat commence en 1988, avec la création du Groupe d experts intergouvernemental sur l évolution du climat (GIEC). Après le premier Sommet de la terre, à Rio de Janeiro en juin 1992, le Protocole de Kyoto entre en vigueur en février Il prévoit, uniquement pour les pays développés, des objectifs de réduction des gaz à effet de serre (GES) de 5% entre 2008 et 2012 par rapport à L Europe a été parmi les signataires les plus engagées, en acceptant un objectif de réduction de 8% de ses émissions. Une révision du Protocole de Kyoto doit être négociée d ici Selon le GIEC, il faudrait aller plus loin : une limitation du réchauffement planétaire à 2 C en moyenne par rapport au début de l ère industrielle permettrait d éviter des catastrophes majeures et nécessiterait une baisse de 50 à 85%, d ici à 2050, des rejets de CO2.

3 Plate-forme du champ gazier de Sleipner en mer de Norvège Les solutions mises en œuvre pour diminuer l effet de serre La première solution consiste à maîtriser la consommation d énergie en incitant les usagers à modifier leurs comportements, à choisir des équipements plus économes et les industriels à concevoir des produits moins émetteurs en dioxyde de carbone. Une autre solution consiste à développer le recours à d autres sources d énergies comme les énergies renouvelables (solaire, éolien, hydraulique) dont la production d électricité génère de faibles émissions de CO2. Des programmes sont aussi lancés en faveur des biocarburants, qui intègrent une part de produits issus de plantes. L utilisation des énergies fossiles plus pauvres en carbone, comme le gaz naturel, est également recommandée. Enfin, des programmes s intéressent à plus long terme à des énergies de substitution aux énergies fossiles. Cependant, les émissions globales de CO2 devraient encore fortement croître d ici à 2030, en raison de l augmentation de la consommation mondiale d énergie et de la part majoritaire des énergies fossiles dans la demande. Pour concilier l utilisation des ressources fossiles et la diminution des émissions de GES, toutes ces alternatives doivent être mises en œuvre et la technologie du captage et stockage géologique du CO2 peut donc être une solution de transition. Cette technologie consiste à récupérer le CO2 dès sa source de production et à le réinjecter dans le sous-sol où il ne peut donc plus contribuer au réchauffement climatique. Panneaux solaires photovoltaïques produits par Telesol, filiale de Total et EDF. Marco Dufour Les applications du CSC et les techniques utilisées Le site de Snohvit au nord de la Norvège En raison du coût d investissement et des particularités techniques du captage et du stockage du CO2, seules les installations industrielles produisant plus de tonnes de CO2 par an peuvent être concernées par cette technologie, soit environ sites dans le monde (et en particulier les centrales électriques). Au total, la technologie pourrait traiter, d ici à 2050, de 20 à 40% des émissions mondiales de gaz carbonique. Elle comporte trois phases : le captage, le transport et le stockage. De multiples programmes internationaux testent les méthodes de captage et les sites de stockage, à des fins industrielles et/ou de recherche. Depuis le milieu des années 90, Total est engagé dans une dizaine de ces programmes dont les plus importants se situent au Canada et en Norvège. Les objectifs consistent, notamment, à établir la fiabilité et la faisabilité de l injection et du stockage pérenne de CO2, à réduire le coût et à améliorer l efficacité énergétique des procédés. En France, les capacités de stockage géologique, c est-à-dire dans le sous-sol, sont évaluées à environ 400 millions de tonnes de CO2 pour le stockage dans les gisements d hydrocarbures épuisés ou en phase de déclin (déplétés). Alternatives pour le stockages, les aquifères profonds (nappes d eau souterraines inexploitables) auraient une capacité de 1 à 25 milliards de tonnes de CO2.

4 Marco Dufour Le transport du CO 2 se fait par pipelines Le projet pilote du bassin de Lacq : les principes retenus Les objectifs du pilote Pour la première fois, un programme va tester en France la chaîne complète du processus de captage et stockage du CO2 (CSC), depuis l installation émettrice de CO2 (une chaudière), jusqu au stockage souterrain. Pour la phase de captage, la technique envisagée vise à obtenir une fumée concentrée en CO2 en amont des installations, en faisant fonctionner la chaudière avec de l oxygène pour la combustion à la place de l air (technologie dite de l oxycombustion développée avec Air Liquide). Le CO2 est ensuite transporté sur 27 km par gazoduc. Enfin, le stockage est réalisé dans un champ de gaz existant, aujourd hui déplété (c est-à-dire où la majorité du gaz a déjà été produit). Total se fixe principalement deux objectifs pour la phase de captage du CO2. Il s agit de maîtriser, à un niveau industriel, la technologie de la chaudière. L autre objectif consiste à réduire de 50% le coût des opérations par rapport aux procédés classiques existants. En ce qui concerne le stockage, il s agit de développer une méthodologie et des outils de surveillance, afin de démontrer la fiabilité et la pérennité du procédé pour des applications à long terme et à plus grande échelle. La technologie étant encore au stade expérimental, ses règles et ses modalités sont en cours d élaboration aux niveaux national et européen. En attendant, le projet sera essentiellement du ressort du Code minier pour la partie stockage. La chaudière de l usine de Lacq qui sera modifiée Station intermédiaire sur le trajet du gazoduc Tête d injection dans le réservoir de Rousse Marco Dufour

5 Le choix des sites de Lacq et de Rousse Le projet pilote se déroule sur deux endroits différents : à Lacq, où le CO2 sera capté dans les fumées d une chaudière existante, et sur le champ de Rousse, où le CO2 sera injecté dans le réservoir de gaz naturel déplété. Ces deux sites présentent une combinaison d avantages qui justifient leur choix. > Le site de Lacq bénéficie de conditions optimales, en termes d installations et de dispositifs de sécurité. Soumis aux normes de la Directive européenne relative à la maîtrise des dangers, Lacq est le premier site producteur d hydrocarbures liquides de l Hexagone. Injection du CO2 En outre, il accueille de nouvelles entreprises en vue d une ré-industrialisation pérenne d autres projets de recherche y sont à l étude. Dans ce contexte, le projet pilote de captage du CO2 participe à la transformation du site de Lacq en une vitrine technologique. > Pour le transport du CO2, le pilote bénéficiera des installations existantes, c est-àdire des pipelines qui transportent actuellement le gaz naturel exploité depuis trente ans du champ de Rousse vers l usine de Lacq. Le transport du CO2 s effectuera, cette fois, en sens inverse. Pilote CO2 > En ce qui concerne le champ de Rousse, le choix s est porté sur ce site après des études préliminaires, menées en 2006, sur des gisements déplétés (en fin d exploitation), gérés par Total dans la région. Sa structure géologique est très favorable et très bien connue, en termes de sécurité et de pérennité par rapport aux faibles quantités injectées: il a contenu du gaz pendant plusieurs millions d années à une pression très supérieure à celle qui sera atteinte à la fin de l opération d injection. En outre, ce champ n est directement connecté à aucun aquifère. Enfin, ce gisement comporte un seul puits, garantissant un meilleur contrôle de l intégrité du stockage à long terme. Transport du CO2 Captage du CO2 Production de gaz Compression Injection du CO2 Stockage du CO m 8 Transport du CO2 7 Purification / déshydratation du CO2 Gaz commercial Centrale utilité Chaudière-oxycombustion Vapeur d'eau 5 4 gaz naturel 3 Usine de traitement du gaz de Lacq 10 Compression 6 Unité production oxygène Arrivée du gaz naturel 2 CO2 Réservoir de Rousse Production du gaz de Lacq 4000 m 1 Réservoir de Lacq profond 3 cube Pour ce projet pilote, un Comité de suivi scientifique a été mis en place. Il rassemble les autorités publiques et les experts français parmi les plus éminents (du BRGM, de l IFP, du CNRS.) et non directement engagés dans le projet. Son rôle sera d émettre des avis, d accompagner Total dans la prise en compte des enjeux scientifiques et technologiques, en particulier au moment de la phase de stockage. De son côté, Total s est engagé à présenter régulièrement au Comité, l état d avancement du programme, des études et des résultats.

6 Marco Dufour Mesure de la tension interfaciale entre l huile et l eau dans un laboratoire du pôle R&D, Mont-Lacq. Les conditions de la mise en œuvre du pilote Les étapes du projet Pour la phase de captage, l une des cinq chaudières du site de Lacq, sera dotée de nouveaux équipements (une unité cryogénique 1 et quatre brûleurs). Le CO2 sera transporté dans des canalisations existantes sur un parcours de 27 km. Avant injection du CO2, une vérification approfondie de l état de ces canalisations, sera à nouveau effectuée. L injection du CO2 s effectuera dans l ancien réservoir de gaz naturel du champ de Rousse, à une profondeur de m. 1. Cryogénie : qui produit du froid. Usine de Lacq Le site du puits de Rousse fera, au préalable, l objet de travaux : vérification de l étanchéité du puits, remplacement des vannes de sécurité, installation d un compresseur de gaz équipé d une isolation phonique. Des travaux d aménagement amélioreront enfin l aspect visuel du site (enfouissement d une grande partie de la ligne électrique, installation de nouveaux lampadaires, notamment). Au total, tonnes de CO2 seront captées, transportées et injectées sur deux ans. Pendant le pilote, le site de Rousse fera l objet d une surveillance particulière. Ainsi, des capteurs vont être répartis à la surface et en fond de puits pour mesurer l injection, la pression, la température, la concentration en CO2. Ces méthodes ont pour but de confirmer l absence d impact de l injection en dehors du gisement. En outre, des mesures régulières des émanations naturelles de CO2 provenant du sol seront effectuées avant, pendant et après l injection. Une fois celleci terminée, le puits sera maintenu actif et la formation sera accessible pour des mesures in situ. Les mesures de garantie à prendre en fin d exploitation seront définies avec la Direction régionale de l industrie et de l environnement (DRIRE), après examen des études menées pendant et après injection, et après définition des risques résiduels et des systèmes de surveillance à maintenir. Modélisation par ordinateur de la sismique au centre scientifique et technique jean feger (CSJF) de Pau. Marco Dufour Marco Dufour

7 Le réseau de transport de gaz fait l objet d une surveillance quotidienne. Les impacts du projet et leur maîtrise Les impacts potentiels du projet du bassin de Lacq sur l environnement ont trait essentiellement à l air et à l eau. En ce qui concerne la qualité de l air, le captage a un impact positif puisque les émissions de CO2 de la chaudière sont, pour l heure, rejetées dans l atmosphère. Quant à l eau, le réservoir de Rousse n apparaît pas comme étant en contact avec un aquifère. Les nappes phréatiques sont en effet beaucoup moins profondes que le réservoir, et séparées de la formation par plus de m de couches d argile et de marnes étanches. Les quantités de CO2 remises dans le réservoir viendront remplacer une partie du CO2 extrait en même temps que le gaz naturel : la pression en fin d injection sera très inférieure à la pression initiale du réservoir. Enfin, il faut noter que le pilote n augmente pas l emprise des installations industrielles sur la région car il n utilise que des sites existants. Collecter des données expérimentales indispensables à l amélioration de cette technologie LA maîtrise DES RiSqUES Si le CO2 est un gaz non inflammable et non toxique, il peut néanmoins présenter un risque pour l homme, en cas de concentrations élevées dans l air. Dans le cadre du stockage géologique du CO2, encore au stade expérimental, le seul risque significatif découle donc d une fuite massive dans des conditions bien spécifiques (absence de vent, concentration de la fuite, cuvette géographique ) entraînant, à l endroit de la fuite, une concentration anormale. Selon les études de risque préliminaires, menées en 2006, les sites choisis présentent les garanties de sécurité maximales pour une expérimentation de cette taille, limitée dans le temps, en pression et en volume injecté. Cependant, si la roche, très peu perméable, empêche une fuite massive, un cheminement du CO2 à travers une faille encore non détectée ou une rupture de l étanchéité du puits sont des risques extrêmement faibles, mais qui doivent être pris en compte lors de la surveillance à mettre en place. D autres études sont en cours de révision. Elles figureront, avec les autres études d impact, dans le dossier réglementaire qui sera soumis à la DRIRE en fin d année 2007 et mis à la disposition du public. LES RETOmbÉES SOCiO-ÉCOnOmiqUES ET SCiEnTifiqUES Le pilote du bassin de Lacq contribuera au développement des connaissances et de la technologie du CSC en France et dans le monde. Il va permettre de collecter des données expérimentales indispensables à l amélioration de cette technologie et de développer une méthodologie essentielle pour les opérations futures de grande taille en France et à l étranger, dans les zones potentielles de stockage. Les retombées économiques à long terme du projet dépendent de ses résultats. Les applications potentielles de l oxycombustion sont très importantes dans le traitement de fumées des chaudières d unités industrielles et dans la réduction des émissions de gaz à effet de serre. Le chantier pour la construction et l installation des nouveaux équipements va s étaler sur neuf mois et nécessiter le travail d environ 100 personnes, issues d entreprises locales. Le pilote lui-même occasionnera la visite de nombreux scientifiques et industriels sur le site, au profit de l économie locale.

8 Le calendrier prévisionnel du projet pilote et la suite Le lancement du projet a été annoncé par Total le 8 février Au terme de deux années d études, de concertation, et une fois obtenues les autorisations administratives, les premières injections de CO2 devraient intervenir à la fin 2008 et durer deux ans. La suite du projet n est pas définie à ce stade. La chaudière peut revenir à une utilisation normale ou bien faire l objet d une nouvelle phase d essais. En ce qui concerne le stockage, un système de surveillance à long terme est prévu. Une prolongation de l injection est également possible car la capacité théorique du réservoir de Rousse est au moins cinq fois plus importante que la quantité de CO2 qu il est programmé d injecter dans le cadre du pilote. D autres réservoirs de stockage pourraient aussi être envisagés. Dans tous les cas, si une suite est donnée au pilote, elle nécessitera d autres études, une concertation, le lancement d un nouveau projet, et les autorisations administratives requises. ÉTAPES DU PROJET Études conceptuelles et d avant-projet Accord interne Total 12/12/2006 Étape d information publique Concertation Études d ingénierie Contruction de l unité d extraction d oxygène Contruction de l unité de captage/compression/ transport du CO2 Intervention sur puits injecteur du CO2 Consultations/préparation du dossier réglementaire Demande d autorisation d exploiter Enquête publique (date à confirmer) Autorisation administrative Démarrage injection du CO2 Planning du Pilote de captage et stockage géologique de CO 2 dans le bassin de Lacq Total S.A. Siège social : 2, place de la Coupole La Défense Courbevoie Capital social : ,50 euros RCS Nanterre J F M A M J 2006 J A S O N D 2007 J F M A M J J A S O N D 2008 J F M A M J J A S O N D Crédit photo : Mireille Gaspard, Photothèque Total, Marco Dufour, Frederic Atlan, Marc Roussel, Philippe Schaff, (DR. Tous droits réservés Total), Statoil Coordination : Guy Zahan, Direction de la communication - Rédaction : C&S Conseils - Conception-réalisation : Parimage Total S.A. - Octobre Imprimé avec des encres végétales sur papier recyclé sans chlore.