Les actions du GdR Hydrogemm sont structurées autour de trois axes thématiques intimement couplés :
I. INTERACTIONS DE L’H2 AVEC L’ENVIRONNEMENT: PROCESSUS
L‘objectif de cet axe est d’étudier les interactions bio-physico-chimiques entre l’H2 et son environnement et les processus physico-chimiques à l’origine de ces interactions. Ces interactions et processus concernent aussi bien l’H2 naturel libre que celui utilisé lors d’un stockage géologique.
II. HYDROGENE NATIF
Dans cet axe on s’intéresse plus particulièrement de l’H2 natif. L’existence de flux d’hydrogène moléculaire d’origine interne soulève des questions scientifiques sur leur origine, le lieu et les processus de génération, l’intensité des flux et leur forme hydrodynamique, ainsi que le contexte géologique de l’existence éventuelle d’accumulations souterraines d’H2. Certaines hypothèses existent sur la genèse de cet hydrogène via la réaction de serpentinisation impliquant des minéraux ultramafiques ferreux ou par la radiolyse de l’eau. Certaines hypothèses associent cette genèse à des roches sédimentaires profondes, à l’altération de roches intrusives, ou même au manteau.
On s’intéresse dans cet axe : (i) de développer des méthodes d’exploration et de prospection de tels potentiels gisements d’H2 ; (ii) de comprendre les processus géologiques et hydro-physico-chimiques à l’origine de l’H2 natif ; (iii) d’identifier les processus géologiques et structuraux de migration de l’H2 depuis la source jusqu’à la surface au sein de la croûte continentale et des bassins sédimentaires ; (iv) de caractériser les interactions biogéochimiques de l’H2 dans la subsurface ; (v) de développer des techniques permettant de mesurer les flux d’émanation de l’H2 en phase gazeuse ou dissous dans l’eau, et d’en évaluer ainsi la ressource. Les chemins de passage de H2, que ce soit via les failles ou via la porosité des roches, restent aussi à étudier, ainsi que le mode de stockage dans la croûte terrestre (minéraux, inclusions fluide).
III. STOCKAGE SOUTERRAIN de l’H2
Les objectifs de cet axe seront d’analyser la faisabilité d’un stockage géologique de l’H2, les processus hydrodynamiques au sein d’un stockage et le développement des outils de modélisation numériques de haute performance. En effet, une solution technique prometteuse pour stocker l’H2 consiste à convertir l’électricité en hydrogène « vert » par électrolyse et à stocker l’H2 dans des formations géologiques, à l’état pur ou sous forme de mélanges avec d’autres gaz (CH4, CO2, CO, …). Ce H2 stocké peut être transporté via le réseau de transport de gaz (gaz naturel ou dédié hydrogène) pour être soit reconverti en électricité soit utilisé directement comme combustible (centrales thermiques) ou par l’industrie chimique. Il convient alors d’identifier et de quantifier les processus bio-géo-chimiques qui peuvent conduire à une contamination ou une consommation de l’hydrogène par conversion en H2S ou CH4 sous l’action des bactéries ainsi qu’aux induits sur la matrice minérale (dissolution et précipitation de minéraux). De fait nous allons nous intéresser au transport bio-chimico-réactif dans un stockage de H2. La complexité des structures géologiques et la prise en compte du couplage de phénomènes complexes rend indispensable l’utilisation de la simulation numérique. Ces processus de transformation de l’hydrogène ont aussi donné l’idée d’une nouvelle technologie de méthanation souterraine qui consiste à injecter un mélange d’hydrogène et de CO2 dans des réservoirs souterrains et de les transformer en CH4 par des microbes, ce qui élargira le champ de recherche aux problématiques de stockage simultané du H2 et CO2.