Changements de pH autour d’un suintement de CO2 en utilisant des sondes robustes de pH dans les sédiments

Client / Type de client :

Institut Max Planck de microbiologie marine, Groupe des microcapteurs, Brême, Allemagne

Problématique / Besoin :

Le but de l’expérience était de détecter l’impact de l’évolution du pH autour d’un suintement de CO2, créant de l’acidité. Un transect de sédiments a été mesuré avec des sondes pH robustes de PyroScience et des électrodes de pH pour comparaison. 

Méthode utilisée / Réponse apportée :

Les sédiments ont été obtenus sur un site de la mer du Nord où, dans le futur, du CO2 pourrait être pompé dans un réservoir de gaz vide à 3 km de profondeur. L’objectif était de découvrir comment une éventuelle fuite pourrait être détectée, quels en sont les effets et quelle est l’étendue des effets de la fuite. Des expériences in situ ont été réalisées avec des fuites de CO2 artificielles, en pompant du gaz CO2 à travers un tuyau jusqu’à 3m sous la surface des sédiments. Nous avons été surpris de voir à quel point les effets étaient faibles et locaux. Nous avons donc répété l’expérience en laboratoire, avec les mêmes sédiments dans un aquarium avec une entrée de gaz au fond, reliée à une bouteille de CO2.

Les transitoires de la dynamique du pH dans les sédiments le long de transects à partir de l’évent ont été positionnés dans les sédiments à différentes distances de l’évent de gaz (0cm, 2cm, 4cm et 8cm de distance). L’évent peut être utilisé pour introduire du gaz N2 ou CO2 dans le sédiment et ainsi induire un changement de pH.

Tout d’abord, le suintement a été rincé avec du N2, afin de localiser l’évent. Ce rinçage induit une augmentation du pH. Après une heure, du CO2 a été injecté, ce qui a induit une diminution instantanée du pH dans les évents, et beaucoup plus tard à distance des évents.

Comme on peut le voir sur la Fig. 2, il est visible que plus le capteur est proche de l’ensemencement, plus la valeur du pH chute rapidement jusqu’à pH 6,0. Le capteur le plus éloigné de l’évent présente des valeurs de pH stables pendant toute la durée de la mesure.

Après l’expérience d’une semaine, on a vérifié la dérive de l’optode et de l’électrode. Les optodes ont montré une dérive d’environ 0,13 unité vers le haut alors que les électrodes ont dérivé d’au moins 0,5 unité. Après la stabilisation du pH, une série de profils de pH ont été mesurée à travers l’évent, à partir desquels des courbes de niveau ont été construites (voir Fig. 2). Ces mesures ont montré un schéma d’acidification légèrement ramifié, les trajectoires des bulles étant légèrement sinueuses. Plus important encore, l’effet du pH est localisé dans les canaux de CO2 et ne se propage pas dans la zone environnante. Cela peut être prédit par des règles d'ingénierie, en supposant que le canal de CO2 est un cylindre dans un milieu infini. L’acidification devrait être limitée à une distance d’environ 3 diamètres du canal de ventilation. C’est effectivement le cas.

Autres informations :

Scientifiques concernés : Prof. Dirk deBeer

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