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Des fluides géothermaux dans des conditions supercritiques

La plupart des processus géologiques de la croûte et du manteau supérieur surviennent dans des conditions de température et de pression aux alentours du point critique de l'eau. Des scientifiques financés par l'UE ont conçu un modèle de composants dissous dans de l'eau pure, pour comprendre les interactions survenant entre le fluide et la roche dans ces conditions supercritiques.
Des fluides géothermaux dans des conditions supercritiques
Pour prévoir les conséquences de ces interactions, il faut calculer avec exactitude les propriétés thermodynamiques des solutions aqueuses. Les équations d'état du modèle HKF (Helgeson, Kirkham et Flowers) conviennent jusqu'à 600 degrés Celsius et 4 kilobars.

Cependant, la comparaison entre les données expérimentales et les valeurs calculées pour des électrolytes aqueuses a révélé des écarts. Les prévisions des propriétés thermodynamiques observables se sont avérées trop élevées lorsque la pression et la température approchent le point critique de l'eau. Le projet FLUIDEQ (A new equation of state for solutes in high-temperature fluids), financé par l'UE, voulait revoir le modèle HKF.

Les scientifiques ont appliqué une approche de mécanique statistique pour concevoir un cadre théorique reliant les processus à l'échelle moléculaire avec les propriétés thermodynamiques macroscopiques. Les informations obtenues peuvent aussi servir de base au développement d'une nouvelle équation d'état couvrant des conditions actuellement inaccessibles.

Les scientifiques ont ainsi conduit de nombreuses simulations de solutions aqueuses (électrolytes ou non) dans des conditions proches du point critique de l'eau. Ils ont associé les résultats avec des données expérimentales sur les propriétés thermodynamiques de divers solutés ainsi que sur divers paramètres structuraux (comme les volumes molaires partiels des solutions).

Pour comprendre la chimie et le transport des fluides géothermaux, il faut combler certaines lacunes dans les connaissances. Les équations d'état décrivent le système hydrothermal. Les modèles géochimiques peuvent être obtenus à partir des paramètres thermodynamiques pour divers minéraux et fluides. Le projet FLUIDEQ a éliminé quelques-uns des obstacles les plus conséquents à une telle modélisation complète des systèmes géothermaux.

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Mots-clés

Géothermal, conditions supercritiques, interactions entre fluide et roche, solutés aqueux, modèle HKF, FLUIDEQ
Numéro d'enregistrement: 181112 / Dernière mise à jour le: 2016-04-26
Domaine: Technologies industrielles