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Posté par Adrien le Samedi 21/10/2017 à 00:00
Stockage minéral du CO2 dans les basaltes: les bactéries du sous-sol profond s'en mêlent
Une équipe internationale comprenant des chercheurs de l'Institut de physique du globe de Paris (IPGP / CNRS / Université Paris Diderot / Université La Réunion), de l'Institut de biologie intégrative de la cellule (I2BC, Université Paris-Sud / CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) / CEA / INRA) a étudié la réactivité des micro-organismes présents dans de profondes coulées basaltiques islandaises lors d'injections de dioxyde de carbone (Le dioxyde de carbone (appelé parfois, de façon impropre « gaz carbonique ») est un composé chimique composé d'un atome de carbone et de deux atomes d'oxygène et dont la formule...) (CO2). La dissolution du basalte provoquerait un développement biologique accru qui ne serait pas sans conséquence sur le devenir du gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz tend à occuper tout le...) injecté et la capacité de la roche (La roche, du latin populaire rocca, désigne tout matériau constitutif de l'écorce terrestre. Tout matériau entrant dans la composition du sous-sol est formé par un assemblage de minéraux,...) à convertir ce gaz à effet de serre (L'effet de serre est un processus naturel qui, pour une absorption donnée d'énergie électromagnétique, provenant du Soleil (dans le cas des corps du système solaire) ou d'autres étoiles...) sous forme minérale en carbonates solides.


Champ de basaltes où le CO2 est stocké en profondeur, avec en arrière plan les gaz volcaniques relargués par la centrale géothermique d'Hellisheidi en Islande (L’Islande, (en islandais Ísland, littéralement « terre de glace »), est un État insulaire de l’océan...). © Bénédicte Ménez, IPGP
À l'heure (L’heure est une unité de mesure du temps. Le mot désigne aussi la grandeur elle-même, l'instant (l'« heure qu'il est »), y compris en...) où les solutions alternatives (Alternatives (titre original : Destiny Three Times) est un roman de Fritz Leiber publié en 1945.) de géo-ingénierie se multiplient pour pallier les émissions trop importantes de dioxyde de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.) (CO2) dans l'atmosphère dues à l'utilisation massive (Le mot massif peut être employé comme :) des combustibles fossiles (charbon, pétrole, gaz), la faculté naturelle des basaltes à minéraliser le CO2 en carbonates solides a depuis longtemps été regardée comme une voie attractive et prometteuse, permettant un stockage pérenne de ce gaz à effet de serre (Une serre est une structure généralement close destinée à la production agricole. Elle vise à soustraire aux éléments climatiques les cultures produites pour l'alimentation ou le plaisir de l'homme pour...) qui limiterait les risques environnementaux. Cette capacité de minéralisation du CO2 a récemment été évaluée in situ au sein (Le sein (du latin sinus, « courbure, sinuosité, pli ») ou la poitrine dans son ensemble, constitue la région ventrale supérieure du torse d'un...) de coulées basaltiques profondes dans le cadre du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration...) CarbFix1 (https://www.or.is/carbfix) mené en Islande sur le site pilote associé à la centrale géothermique d'Hellisheidi où 2 injections de gaz acides (CO2 ± H2S) ont été menées en 2012.

Toutefois, les basaltes de basse température (< 120°C), tels que ceux étudiés en Islande, hébergent des communautés microbiennes abondantes et diverses, à tel point qu'ils sont désormais reconnus comme l'un des habitats microbiens les plus importants sur Terre. Or, ces communautés restent méconnues pour la plupart et sont dès lors rarement prises en compte dans ces technologies visant à utiliser la sub-surface comme lieu de stockage géologique.


Filtration des eaux souterraines au niveau de la tête d'un puits foré dans les basaltes pour collecter les micro-organismes constituants les écosystèmes profonds. © Bénédicte Ménez, IPGP
Une équipe internationale a suivi, à partir de 2008, la réactivité de ces écosystèmes microbiens profonds au cours des injections de gaz acides menées en Islande. Ces chercheurs ont ainsi pu montrer que ces écosystèmes profonds répondaient très rapidement (en quelques semaines) aux injections de CO2 dissous dans les eaux souterraines. Ces eaux acides ont dissout les basaltes et ainsi libéré les nutriments et sources d'énergie (dont en particulier fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le métal de transition et le matériau ferromagnétique le plus courant dans la vie...), magnésium, calcium et composés aromatiques) nécessaires à la croissance microbienne et à l'assimilation du CO2 par les micro-organismes. Ainsi, ces chercheurs ont pu mettre en évidence la prolifération de bactéries chimiolithoautotrophes (utilisant le CO2) et ferroxydantes ainsi que de bactéries dégradant les composés aromatiques complexes. À leur tour, ces activités microbiennes ont influencé le devenir du CO2 injecté, une partie du carbone ayant été convertie en biomasse ( En écologie, la biomasse est la quantité totale de matière (masse) de toutes les espèces vivantes présentes dans un milieu naturel donné. Dans le domaine...) moins stable dans le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) que les carbonates solides. Elles ont également modifié l'état redox de l'aquifère en oxydant le fer notamment ainsi que la disponibilité des éléments nécessaires à la carbonatation, avec de probables conséquences sur les réactions de dissolution des silicates et de précipitation des carbonates et donc l'efficacité du stockage minéral dès lors amoindrie.

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Source: CNRS-INSU