BioREP : bioréacteurs pour environnements profonds

La plateforme BioREP (BioRéacteurs pour Environnement Profond) permet de reproduire des environnements géologiques profonds afin d’étudier ces milieux et/ou de caractériser l’effet de divers processus naturels et/ou industriels s’y déroulant.

Ses quatre dispositifs expérimentaux permettent de :

• réaliser des essais statiques et/ou dynamiques (percolation à travers des roches, transfert de fluides…) à partir de diverses matrices (carottes, cuttings, roches broyées, sols, billes ou matériaux de synthèse) ;
• travailler jusqu’à plus de 200 bars (et jusqu’à 500 bars dans certaines conditions) et 120°C (200°C dans certaines conditions) ;
• étudier les interactions entre eaux, roches, gaz et microorganismes en toute sécurité

La plateforme est composée de plusieurs réacteurs, colonnes de transfert et autres outils (pompes, capteurs…) pouvant être modulés et combinés à l’infini afin de réaliser des essais à façon. Chaque réacteur est équipé de plusieurs capteurs permettant le suivi précis des milieux (pH, Eh, pression, température, consommation des gaz, débit…). Une attention particulière a été portée sur le choix des matériaux afin de s’assurer de l’inertie du système d’un point de vue chimique et microbiologique. Des procédures de prélèvements dédiées ont également été mises en place pour pouvoir travailler en milieu anoxique, et prélever des échantillons en toute sécurité tout en limitant le risque de pollution du milieu et de létalité des microorganismes dû à la décompression.

La plateforme BioREP est notamment utilisée lorsqu’il s’agit de :

• Caractériser des matériaux (corrosion, chemin de fuite, stabilité structurelle),
• Réaliser des bilans (bio)géochimiques (précipitation, dissolution, interactions biogéochimiques),
• Etudier les paramètres d’exploitation d’un réservoir (injectivité, porosité, colmatage, indicateur de fuite…).

Domaines d’application

Stockage géologique et valorisation du CO₂

• Stockage sous diffétentes formes, minéralisée, supercritique ou dissoute, dans les roches ou les aquifères ,
• Etude de la précipitation de carbonates en présence de microorganismes lors de l’injection de CO₂ dissout dans des roches basaltiques ,
• Caractérisation du réservoir et du procédé d’injection  (Projet PilotStrategy) ;
• Etude de l’effet de l’injection du CO₂ sur les roches (réservoir, roches d’étanchéité/caprock, béton…) et les microorganismes naturellement présents dans le sous-sol (Projet CGSµLab),
• Simulation de fuites de CO₂ provenant de réservoirs de stockage géologique de CO₂.

BioREP fait partie du réseau de plateformes de l’infrastructure européenne de recherche ECCSEL, dédiée au captage, transport, utilisation et stockage géologique du CO₂ et des vecteurs énergétiques comme l’hydrogène.

Stockage géologique de l’énergie

• Production et stockage de l’hydrogène, de chaleur  ;
• Caractérisation des réservoirs de stockage ;
• Effet des cycles géothermiques sur les aquifères d’un point de vu géochimique et microbiologique ;
• Projet D2-Grid : Effet du stockage de chaleur et de froid dans un aquifère.
• Production de biogaz par un processus de biométhanation : conversion de CO₂ et d’H₂ en CH₄ en milieu sous-terrain et en présence de microorganismes pour le stockage d’énergie à grande échelle (Power-to-Gas).

Production de ressources minérales

• Exploitation de saumures pour l’extraction de métaux (lithium…) ;
• Extraction de métaux via des procédés de (bio)lixiviation in situ ;
  • Projet BioMOre : extraction du cuivre en milieu  très profond par un procédé de biolixviation in situ.
• Caractérisation de la viabilité de procédés : rendement, risque de colmatage, bilan géochimique, évolution de porosité…

Biodiversité des milieux souterrains

• Caractérisation de la biodiversité du sous-sol et des eaux souterraines ;
• Etude de l’effet de certaines conditions (température, ajout de CO₂…) sur l’évolution des communautés microbiennes ;
• Etude de bioprocédés : stockage de CO₂, "biomining"…