Des réserves profondes de métaux apportent une chaleur renouvelable et des matières premières précieuses à la surface de la Terre
La chaleur totale produite par la Terre est immense, pourtant son exploitation est jusqu’à présent restée limitée aux zones peu profondes proches de la surface dont la chaleur est transportée via les eaux souterraines. Plus en profondeur dans la croûte terrestre, la température augmente en moyenne de 25 ºC par km. Le projet CHPM2030, financé par l’UE, a mis au point une technologie pour exploiter cette énergie géothermique profonde et extraire des métaux précieux à partir du fluide géothermique, chose qui n’avait jamais été entreprise auparavant.
Une idée géniale qui progresse à plein régime
La technologie des systèmes géothermiques perfectionnés (EGS) repose sur l’injection d’eau froide par un trou de forage à haute pression à 4 ou 5 km de profondeur, «améliorant» ainsi les fractures naturelles. Lorsqu’elle passe à travers les fractures de la roche chaude l’eau augmente en température puis ressort à la surface par un autre trou de forage sous forme de vapeur qui est récupérée pour produire de la chaleur et de l’énergie. Les principaux obstacles à l’adoption des EGS sont l’efficacité de l’échangeur de chaleur sous‑terrain et les coûts d’investissement et de fonctionnement. Éva Hartai, coordinatrice du projet, explique: «L’extraction combinée de chaleur, d’électricité et de métal à partir du fluide géothermique rendra les EGS plus attractifs sur le plan économique. Afin d’y parvenir, nous avons identifié les gisements profonds enrichis en métaux à travers l’Europe qui peuvent être pertinents pour la technologie d’extraction combinée de chaleur, d’électricité et de métal, puis nous avons démontré l’applicabilité de ce concept et enfin nous avons établi une feuille de route pour sa mise en œuvre.» Le concept de CHPM2030 repose sur un échangeur de chaleur souterrain efficace qui utilise la dissolution lente des minéraux métalliques pour ouvrir davantage les fractures naturelles. Selon Mme Hartai: «Aucune stimulation par haute pression n’est requise puisqu’elle s’effectue par le biais du processus de lixiviation lui‑même. Elle accroît aussi graduellement le débit et la puissance thermique des puits au fil du temps. De plus, l’électrolyse à puissance déwattée utilisant la saumure géothermique à salinité élevée génère de l’électricité supplémentaire afin que le rendement énergétique total d’une installation d’extraction combinée de chaleur, d’électricité et de métal soit même supérieur à celui obtenu avec une installation EGS classique.» Parmi les résultats les plus prometteurs figuraient les expérimentations sur l’étude de la récupération de métal à l’aide d’une électroprécipitation et d’une électrocristallisation à diffusion gazeuse brevetées (GDEx, gas-diffusion electroprecipitation and electrocrystallisation). Comme l’explique Mme Hartai, la technologie «GDEx représente une solution innovante pour récupérer des métaux à partir de solutions diluées. Elle a permis de collecter la quasi-totalité des métaux pertinents présents. Les expérimentations GDEx sont améliorables et les calculs préliminaires de faisabilité économique montrent des résultats positifs».
Un impact considérable et en profondeur
«Un modèle mathématique de sous‑systèmes d’ingénierie permet aux parties prenantes de simuler différents scénarios et d’optimiser les systèmes», indique Mme Hartai. Un outil d’aide à la décision évaluant la faisabilité économique sur la base des sources de revenus provenant de la production d’énergie et de l’extraction des métaux restera disponible sur le site web de MinPol (Agency for International Minerals Policy), une entreprise privée ayant pris part au projet. Comme le suggère le nom du projet, CHPM2030 a identifié quatre sites pilotes après avoir examiné les ceintures minérales de l’Europe sur la base de leur potentiel EGS, puis a établi une feuille de route pour l’extraction combinée de chaleur, d’électricité et de métal (CHPM) afin de les exploiter d’ici 2030. Des actions, des cibles et des étapes majeures ont également été définies pour 2050. Une campagne de sensibilisation ambitieuse a fait passer le mot par le biais de nombreux matériaux multimédia, des réseaux sociaux et des canaux de diffusion de la Fédération européenne des géologues, partenaire du projet. La combinaison de cette technologie innovante avec de vastes activités d’information et des feuilles de route claires pourrait garantir son adoption à grande échelle. Cela augmentera l’indépendance énergétique et renforcera la compétitivité économique avec une extraction locale des matières premières stratégiques utiles à l’industrie.
Mots‑clés
CHPM2030, chaleur, géothermique, énergie, électricité, métaux, extraction, électroprécipitation et électrocristallisation à diffusion gazeuse, GDEx, système géothermique perfectionné, EGS, échangeur de chaleur, minéraux, électroprécipitation, électrocristallisation