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Subsurface Microbial contribution to Dark CO2 fixation in geological storage sites. Community structure and dynamics

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Capture et stockage souterrain du carbone dans les basaltes de basse température

Des chercheurs ont exploré la faisabilité du stockage et de la minéralisation du carbone dans les basaltes à basse température afin de freiner le changement climatique généré par les fortes émissions de CO2 dans l’atmosphère. Ils ont étudié comment les communautés microbiennes du basalte pouvaient affecter l'environnement local dans lequel ce stockage serait réalisé.

Technologies industrielles

La capture et le stockage du carbone (CSC) dans les roches profondes semble une solution prometteuse pour réduire les émissions anthropiques de CO2 dans l'atmosphère. Les chercheurs ont évalué l'efficacité de ce processus sur le site pilote d'injection de CO2 appelé CARBFIX1, associés au groupe géothermique Hellisheidi dont le consortium CARBFIX étudie le stockage du CO2 dans les roches mafiques (riches en magnésium et en fer). Le projet DARK ENERGY (Subsurface microbial contribution to dark CO2 fixation in geological storage sites. Community structure and dynamics) financé par l’Union européenne, a été mis en place afin de mieux comprendre le fonctionnement des communautés microbiennes planctoniques de la nappe phréatique en fonction des cycles de carbone, de soufre, du fer et d’azote et afin d’évaluer leur réactivité lorsqu'elles sont confrontées aux injections de gaz. L'équipe de recherche a également étudié la structure et la dynamique des biofilms de ces communautés et s'est efforcée de décrire les interactions bactéries-roches lors de la dissolution minérale et la précipitation potentielle du gaz CO2. L'équipe avait déjà observé l’existence de communautés bactériennes abondantes et bien diversifiées avant les injections. Ils ont découvert une large proportion de Protéobactéries et d'Actinobactéries, ainsi que des microorganismes appartenant au phylums des Nitrospirae, Bacteroidetes ou Chlorobi. Les chercheurs ont montré que les écosystèmes profonds répondaient rapidement aux opérations d’injections de CO2. Les eaux souterraines acidifiées par le CO2 entraînent une diminution marquée de la richesse microbienne tandis que les protéobactéries litho-autotrophes oxydant le fer et celles capables de dégrader les composés aromatiques s’épanouissent, influant sur l’état redox de la nappe phréatique et le devenir du carbone. Ils ont montré en particulier que la dissolution du basalte était primordiale pour la libération des nutriments et de l’énergie nécessaires aux bactéries autotrophes et hétérotrophes, dont la croissance stimulée par les injections de CO2 pourra ainsi influer sur le stockage des minéraux. Les partenaires du projet ont étudié les communautés microbiennes des eaux souterraines et constaté que les microorganismes étaient également présents sous forme de biofilms à la surface des roches. Le projet a ainsi montré que les biofilms formaient des communautés complexes et diverses susceptibles de fixer le CO2 et d’affecter directement l'ensemble du système. Cette initiative a permis de montrer que les communautés microbiennes des environnements basaltiques étaient fortement affectées par les injections de gaz et par les activités de stockage et de capture du CO2 avec des conséquences possibles sur l'efficacité du stockage minéral à long terme. Ces résultats contribueront au développement des technologies de fixation du CO2 au sein de l'Union européenne. La contribution des microorganismes au stockage du carbone n'avait jamais été prise en compte et intégrée par les modèles prédictifs des géochimistes avant la réalisation de ces travaux. Ils fournissent donc des informations précieuses quant au potentiel microbien de fixation directe ou indirecte du CO2 qui devront maintenant être intégrées dans les futures recherches.

Mots‑clés

Changement climatique, émissions de CO2, capture et stockage du carbone, DARK ENERGIE, communautés microbiennes, puits de vie

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