Développement de méthode d'analyse et mesures de gaz dissous en contexte de fuite d'H2

IFP Energies nouvelles (IFPEN) est un acteur majeur de la recherche et de la formation dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement. De la recherche à l’industrie, l’innovation technologique est au cœur de son action, articulée autour de quatre priorités stratégiques : Mobilité Durable, Energies Nouvelles, Climat / Environnement / Economie circulaire et Hydrocarbures Responsables.

Dans le cadre de la mission d’intérêt général confiée par les pouvoirs publics, IFPEN concentre ses efforts sur :

• l’apport de solutions aux défis sociétaux de l’énergie et du climat, en favorisant la transition vers une mobilité durable et l’émergence d’un mix énergétique plus diversifié ;
• la création de richesse et d’emplois, en soutenant l’activité économique française et européenne et la compétitivité des filières industrielles associées.

Partie intégrante d’IFPEN, l’école d’ingénieurs IFP School prépare les générations futures à relever ces défis.

Développement de méthode d’analyse et mesures de gaz dissous en contexte de fuite d’H₂

Ce stage de Master 2 s’inscrit dans le cadre du projet de recherche financé par l’ANR PRCE HYSTOREN (IFPEN – ENSEGID – INERIS – UPPA – Université de Loraine - GLINCS).

Ce projet vise à la compréhension du comportement physico-chimique d’une fuite d’H₂ dans un système hydrocarbonaté, sa surveillance et son impact sur l'environnement. En effet, dans un contexte de transition énergétique vers des ressources décarbonées, le stockage souterrain d’H₂ (UHS) est une technologie prometteuse pour conserver l'électricité produite en excès par des sources d'énergie renouvelables intermittentes telles que le vent ou le soleil.

Compte tenu de l'explosivité du mélange H₂ et O₂, la surveillance environnementale des fuites de H₂ à la surface du sol est un enjeu majeur. L'originalité de ce projet est d'étudier les fuites d’H₂ d'un stockage d’un point de vue biogéochimique.

Le site naturel pilote de Saint-Emilion donne accès à un aquifère et à sa zone non saturée (ou vadose) servant ainsi d’analogue aux formations situées au-dessus d'un stockage d'H₂. Suite à une expérience d’injection d’eau gazéifiée contenant de l’H₂ et de l’He dans l’aquifère, un suivi biogéochimique du cycle du C et de l’H est réalisé via des mesures in situ mais également via des prélèvements et des mesures en laboratoire. 

Le travail du stagiaire consistera au développement analytique ainsi qu’à la mesure sur les échantillons issus de cette expérience de la détermination des concentrations et des compositions isotopiques des gaz dissous type CO₂, CH₄ et H₂.

La mesure des concentrations et des compositions isotopiques des gaz en C et H sont des outils puissants d’information sur l’origine des gaz et les processus biogéochimique qui peuvent les affecter (consommation/production bactérienne, diffusion, précipitation).

Actuellement l’IFPEN sait réaliser ces analyses dans une matrice gaz et l’analyse de ces gaz dans une matrice eau est en cours de développement.

Il sera demandé au stagiaire de

• (1) développer des méthodes d’analyses pour quantifier le CH₄ et H₂ dissous
• (2) tester ces méthodes sur des solutions étalon,
• (3) tester les méthodes sélectionnées sur les échantillons naturels de St Emilion
• (4) mettre en regard ces données géochimique avec les données de biodiversité et les paramètres physico-chimique de l’eau afin de comprendre l’impact et le devenir de l’H2 dans cet hydrosystème carbonaté.