Peut-on produire de l'hydrogène avec du basalte ?

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daumic
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Peut-on produire de l'hydrogène avec du basalte ?

Message par daumic » 07/02/2019 - 22:35:42

Alain Prinzhofer et Eric Deville décrivent dans leur livre « L’hydrogène naturel. La prochaine révolution énergétique ? » (1) les émissions d’hydrogène présentes à la surface de la Terre. Une des sources probables de cet hydrogène naturel est la réaction de serpentinisation. Cette réaction a lieu lorsque de l’eau entre en contact avec des péridotites.

La thèse de Benjamin Malvoisin « Conditions réductrices associées à la serpentinisation » (2) étudie cette réaction. Elle produit de l’hydrogène par oxydation du Fe2+ contenu dans la roche par l’eau. La thèse montre que deux paramètres contrôlent la cinétique de cette réaction : la température et le pH. Le pH élevé nécessaire à la réaction est créé par la forte teneur en Mg2+ des péridotites. M. Malvoisin a ensuite testé la validité des deux paramètres, température et pH, sur un autre matériau : un laitier sidérurgique. Un laitier mis en contact avec de l’eau à haute température émet du gaz hydrogène. L’eau oxyde le Fe2+ contenu dans le laitier sidérurgique. Le pH élevé nécessaire à la réaction est généré dans ce cas par la forte teneur en Ca2+ du laitier.

Je vous propose d’appliquer la réaction de serpentinisation à une autre source de Fe2+, les basaltes, pour produire de grands volumes d’hydrogène.

Les basaltes sont les roches ignées les plus abondantes à la surface de la Terre, alors que les péridotites sont peu présentes dans la croûte terrestre. La teneur en Fe2+ de ces deux types de roches est similaire (3) mais les basaltes n’ont pas la forte teneur en Mg2+ des péridotites. La concentration en Mg2+ des basaltes ne permet pas à ces roches de réagir au contact de l’eau comme les péridotites. Pour produire de l’hydrogène avec de l’eau et du basalte il faut augmenter le pH par un moyen extérieur.

Pour exploiter le Fe2+ contenu dans les basaltes, la séquence pourrait être la suivante :
- forage vertical pour atteindre une couche souterraine de basalte,
- forage horizontal dans la couche de basalte suivi d’une fracturation hydraulique,
- envoi dans le puits d’un lait de chaux.

Le lait de chaux est la base la moins chère et confère à l’eau en contact avec le basalte un pH de plus de 12 (4). Ce devrait être un pH suffisant pour permettre l’oxydation du Fe2+ de la roche. Les ions OH- apportés par le lait de chaux n’étant pas consommés, l’entretien de la réaction devrait se faire par un ajout régulier d’eau dans le puits.

L’autre paramètre contrôlant la réaction, la température, est déterminé par la profondeur du puits. Si la couche de basalte forée est à plus de 5000 mètres de profondeur, la température de la roche devrait être supérieure à 200°C. Selon la cinétique établie dans la thèse de M. Malvoisin, cette température devrait permettre une vitesse de réaction suffisante d’autant que cette chaleur est fournie gratuitement par la Terre.

Un autre élément pourrait être favorable à l’entretien de la réaction dans le puits : la réaction de serpentinisation transforme l’olivine et le pyroxène contenus dans la roche en serpentine et magnétite. Comme cela est montré dans la thèse de M. Malvoisin, ce passage d’un minéral à l’autre produit un gonflement et génère une pression de cristallisation de 300 MPa. Cette pression est supérieure à la pression lithostatique jusqu’à des profondeurs de 10 km. Cette situation pourrait rendre le puits autofracturant.

La courbe de production d’hydrogène pourrait être similaire à celle d’un puits de gaz de schiste et donc durer plusieurs années. Après la fin de la production, le puits reste utilisable pour le captage de CO2 ou pour la géothermie.

(1) Alain Prinzhofer et Eric Deville, « L'hydrogène naturel. La prochaine révolution énergétique ? », éditions Belin
(2) https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00934238
(3) http://www.geolalg.com/chabou/cours4.pdf
(4) https://fr.wikipedia.org/wiki/Eau_de_chaux

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Re: Peut-on produire de l'hydrogène avec du basalte ?

Message par cisou9 » 08/02/2019 - 10:51:27

______________ :_salut:
Cette situation pourrait rendre le puits autofracturant.
Hou là là; c'est pas dangereux ce truc là ??
Comment collecter l'H2 ?? ______ :_grat2: _______
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Re: Peut-on produire de l'hydrogène avec du basalte ?

Message par daumic » 09/02/2019 - 22:02:44

cisou9 a écrit :
08/02/2019 - 10:51:27
______________ :_salut:
Cette situation pourrait rendre le puits autofracturant.
Hou là là; c'est pas dangereux ce truc là ??
Comment collecter l'H2 ?? ______ :_grat2: _______
Bonjour cisou9.

La réaction d'oxydation du Fe2+ par l'eau est contrôlée par le pH et la température. Une élévation lente du pH de l'eau injectée dans le puits devrait permettre de contrôler la réaction et donc l'autofracturation.

Pour récupérer l'hydrogène produit, la meilleure configuration me semble celle adoptée pour la géothermie : deux puits verticaux connectés à la zone fracturée où se produit la réaction. L'eau est injectée par l'un des puits. L'autre puits collecte l'eau qui n'a pas réagi et l'hydrogène.

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Re: Peut-on produire de l'hydrogène avec du basalte ?

Message par Victor » 10/02/2019 - 9:50:27

sauf que H² est un gaz très réactif qui est aussi explosif en présence d'oxygène donc difficilement manipulable
En ce qui concerne la recherche en sciences, Je dirais : Cherche encore !

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Re: Peut-on produire de l'hydrogène avec du basalte ?

Message par daumic » 11/02/2019 - 23:19:49

Victor a écrit :
10/02/2019 - 9:50:27
sauf que H² est un gaz très réactif qui est aussi explosif en présence d'oxygène donc difficilement manipulable
Le méthane est un gaz aussi réactif que l'hydrogène et il s'en produit actuellement des milliards de m3 par fracturation hydraulique. En fait, l'extraction du charbon est bien plus dangereuse. Les mines de charbon génèrent chaque année des centaines de morts dans le monde entier.

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Re: Peut-on produire de l'hydrogène avec du basalte ?

Message par cisou9 » 12/02/2019 - 10:52:52

daumic a écrit :
11/02/2019 - 23:19:49
Le méthane est un gaz aussi réactif que l'hydrogène et il s'en produit actuellement des milliards de m3 par fracturation hydraulique.
C'est de plus un un gaz à effet de serre bien plus puissant que le CO2 !!! ___ :jap: ____
Un homme est heureux tant qu'il décide de l'être et nul ne peux l'en empêcher.
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Re: Peut-on produire de l'hydrogène avec du basalte ?

Message par Victor » 12/02/2019 - 11:39:41

Daumic, ce que vous dites, ce n'est pas vérifié, le méthane, il est assez courant dans la nature avec une certaine stabilité, cela même s'il est basiquement un combustible, l'hydrogène comme gaz dans la nature, il est assez rare, vu qu'il réagit quasi instantanément aux divers produits qui l'entourent
En ce qui concerne la recherche en sciences, Je dirais : Cherche encore !

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Re: Peut-on produire de l'hydrogène avec du basalte ?

Message par daumic » 13/02/2019 - 23:53:08

cisou9 a écrit :
12/02/2019 - 10:52:52
daumic a écrit :
11/02/2019 - 23:19:49
Le méthane est un gaz aussi réactif que l'hydrogène et il s'en produit actuellement des milliards de m3 par fracturation hydraulique.
C'est de plus un un gaz à effet de serre bien plus puissant que le CO2 !!! ___ :jap: ____
En plus d’être un combustible sale et dangereux à extraire, le charbon génère par sa combustion une grande quantité de CO2, le gaz responsable de la plus grande partie de l’effet de serre.
Le remplacement du charbon par le gaz naturel pour la production électrique est un progrès car la combustion du méthane libère deux fois moins de CO2 pour la même quantité d’énergie produite. Mais il y a encore production de CO2 et comme le souligne cisou9 la moindre fuite de méthane génère un effet de serre encore plus puissant que celui du CO2.
Le remplacement du gaz naturel par l’hydrogène pour la production électrique serait un progrès supplémentaire contre l’effet de serre car il n’y a plus de production de CO2.

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Re: Peut-on produire de l'hydrogène avec du basalte ?

Message par daumic » 14/02/2019 - 21:58:32

Victor a écrit :
12/02/2019 - 11:39:41
Daumic, ce que vous dites, ce n'est pas vérifié, le méthane, il est assez courant dans la nature avec une certaine stabilité, cela même s'il est basiquement un combustible, l'hydrogène comme gaz dans la nature, il est assez rare, vu qu'il réagit quasi instantanément aux divers produits qui l'entourent
Victor, je maintiens que la réactivité de l'hydrogène est similaire à celle du méthane. Par exemple, on peut voir sur la page web (1) que les limites d'explosivité de ces deux gaz sont voisines. Autre exemple, la page web (2) montre que la température d'auto-inflammation de l'hydrogène est supérieure à celle de beaucoup d'hydrocarbures. Enfin, pour des plongées particulièrement profondes, le mélange respiratoire utilisé est l'HYDROX, un mélange d'hydrogène et d'oxygène (3).

(1) https://fr.wikipedia.org/wiki/Limite_d% ... ivit%C3%A9
(2) https://fr.wikipedia.org/wiki/Point_d%2 ... flammation
(3) https://fr.wikipedia.org/wiki/Hydrox

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Re: Peut-on produire de l'hydrogène avec du basalte ?

Message par Victor » 14/02/2019 - 22:29:11

Avec entre parenthèses de wikipédia "des sources pas sûres"
Je sais par des expériences de labo que l'hydrogène il n'est pas facile à utiliser
En ce qui concerne la recherche en sciences, Je dirais : Cherche encore !

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