La valorisation des systèmes aqueux fortement salés

Comprendre les processus thermocinétiques et physico-chimiques

L’un des objectifs du BRGM est de comprendre les processus thermocinétiques et physico-chimiques qui ont conduit à la composition de la saumure, d’appréhender l’assemblage des éléments qu’elle contient et de développer des procédés industriels d’extraction des substances recherchées.

Les saumures : un travail approfondi et indispensable de caractérisation

Les saumures, qui véhiculent la "mémoire" des systèmes rocheux traversés, constituent de bons indicateurs de la présence éventuelle de ressources minérales à proximité. L’identification et la caractérisation de ces saumures métallifères peuvent ainsi orienter l’exploration minière et ouvrir l’accès à de nouvelles ressources en métaux. Enfin, parce qu’elles peuvent aussi garder la mémoire thermique de leur parcours géologique, les saumures permettent de mettre en évidence des anomalies géothermiques.

L’expertise du BRGM et de ses partenaires

Seul dans le monde à disposer de corpus de données thermodynamiques étendues à des systèmes fortement salés, et fort de recherches sur cette thématique depuis plus de quinze ans, le BRGM accompagne le développement de procédés d’exploitation de ces ressources et de stockage en apportant notamment sa maîtrise des conditions de formation des dépôts minéraux (valorisables et/ou indésirables). Des partenariats industriels ont ainsi été développés avec de grands groupes internationaux (Total, Mitsubishi, Maroc Phosphore…).

De nouvelles voies de recherches restent à explorer

L’intégration des approches mécanistiques des perméabilités relatives (de deux fluides : mouillant/ non-mouillant) dans un milieu poreux avec les progrès réalisés sur les processus aux interfaces des phases (minéraux/eau/gaz).

L’intégration des processus capillaires et des apports des eaux confinées à côté des processus osmotiques dans ce même type de modèles.

La maîtrise accrue de la thermophysique des saumures naturelles et industrielles en intégrant l’aluminium, le fer et d’autres traces.

Réaliser un travail d’adaptation et de conceptualisation des systèmes expérimentaux

Un important travail d’adaptation et de conceptualisation des systèmes expérimentaux à différentes échelles (nanométrique, micrométrique, métrique) doit aussi être réalisé avant que des changements d’échelle puissent être opérés depuis la « molécule » jusqu’aux unités hydrogéologiques et réservoirs, Humidité relative de déliquescence (HRD) des hydrates de chlorure de lithium, LiCl:nH2O (n = 0, 1, 2) en fonction de la température. Il s’agit de l’humidité relative de l’air fixée par ces sels à l’équilibre. Les valeurs très basses de cette HRD permettent de maintenir une atmosphère très sèche favorable à la conservation d’échantillons de roches, de tissus ou d’aliments, et empêchant le développement d’une activité biologique (dont les bactéries). en passant par des échelles de laboratoires et de pilotes industriels.

Vers de nouveaux projets de recherche et une intégration des modules dans les outils numériques

Sur ces thématiques, plusieurs projets de recherche ont été récemment lancés et les partenariats renforcés sur les plans national et international. Des modules/modèles numériques sont également mis au point avec de nouvelles approches sur les eaux capillaires, la salinité des systèmes aqueux, les tensions interfaciales, les processus microbiologiques et le transport réactif des particules et nanoparticules dans le milieu poreux…

L’intégration de ces modules dans les outils numériques de modélisation du transport réactif multiphasique est prévue.