La sécurité d’un stockage géologique de CO2 fait appel à un processus itératif de gestion des risques* tout au long de la vie d’un stockage, du choix initial du site*
jusqu’au transfert de responsabilité à l’Etat. Ce processus repasse successivement par les mêmes étapes : acquisition de données, évaluation du risque, prévention, surveillance*, et si besoin ajustement ou correction. Il repose sur le cumul des mesures de maîtrise des risques* : barrières physiques, mesures de prévention et mesures de correction. Il a pour but de faire la preuve de la sécurité du stockage pendant la phase opérationnelle, mais aussi de montrer que le site évolue vers une situation de stabilité à long terme, et que sa sécurité est assurée de manière passive au-delà d’une période ne pouvant excéder 300 ans.
5.1.1. Conception initiale
Le choix de l’implantation d’un site de stockage est déterminant pour la sécurité. Il s’agit avant tout de choisir un réservoir* et une couverture* associés, aptes à recevoir et confiner le CO2 à long terme. La roche hôte* et la couverture doivent faire l’objet d’une caractérisation attentive de leurs propriétés géométriques, lithologiques, pétrophysiques, hydrologiques, chimiques et mécaniques, afin de pouvoir étudier leur réponse à l’injection de CO2. La présence de failles* et l’état de fracturation de la couverture doivent être examinés. L’environnement souterrain et en surface du stockage doivent également être caractérisés. Les interférences possibles avec d’autres usages du sous-sol ne doivent pas porter atteinte à leur sécurité respective.
Les principaux critères de choix d’implantation d’un stockage sont résumés à la Section 5.2.1.
La connaissance des propriétés des formations* géologiques doit conduire à une conception appropriée des puits et des opérations d’injection, en termes notamment de surpression admissible, de mouvement du CO2 et de réactivité minérale (voir Sections 5.2.2, 5.2.3 et 5.2.4). Dès la conception initiale du stockage, il faudra dégager une vision claire du système et des mécanismes sur lesquels reposera le confinement du CO2 et des substances annexes injectés, c’est-à-dire :
- bien délimiter une portion du sous-sol qui constitue, avec les ouvrages, le complexe de stockage ;
- évaluer les différents modes de piégeage, et leur efficacité respective au cours du temps.
5.1.2. Maîtrise technique : modélisation, surveillance et mesures de maîtrise des risques
Au-delà des dispositions prises pour le choix et la conception du site, la maîtrise de la sécurité se traduit par l'application d'un ensemble de mesures fondées sur une analyse de risques* exhaustive. Cinq fonctions de sécurité* sont définies :
− FS-1 : Assurer le confinement, dans une partie spécifiée du sous-sol, du fluide injecté ;
− FS-2 : Prévenir un relâchement, massif ou diffus, de gaz à la surface du sol ou en proche surface susceptible d’affecter la santé des travailleurs et du public ;
− FS-3 : Prévenir un déplacement de fluides ou de substances dissoutes susceptible d’effets indésirables sur l’écosystème ou les ressources, notamment en eau potable ;
− FS-4 : Limiter les perturbations d’ordre mécanique, hydraulique et chimique apportées aux formations géologiques à l’échelle régionale ;
− FS-5 : Favoriser l’évolution vers une situation de stabilité à long terme.
L'opérateur doit s’y référer pour démontrer, notamment à l'administration lors de rendez-vous réguliers (Illustration 1.5-1, p. 28), comment les risques sont maîtrisés sur le site de stockage considéré.
L'analyse de risques consiste à distinguer et évaluer des scénarios d’évolution normale ou altérée. Elle se nourrit du retour d’expérience* existant dans le monde (à commencer par l’expérience propre à l’exploitant) et est mise à jour régulièrement.
L’évaluation des risques repose sur l’élaboration de modèles :
- statique, pour représenter la géologie et les propriétés du complexe de stockage ; - dynamiques, pour simuler les différentes évolutions potentielles.
En évolution normale, le CO2 doit être parfaitement confiné à long terme et aucun impact* significatif ne doit être attendu. Cette démonstration doit être assortie de marges de sécurité confortables. L’étude des scénarios d’évolution altérée cherche à en estimer la vraisemblance* et la gravité*, en tenant compte des incertitudes existantes. Cette estimation peut, selon le volume et la nature des données disponibles, être quantitative ou qualitative, tout en étant rendue la plus objective possible. Les résultats de l’évaluation des risques sont transcrits dans un registre des risques, mis à jour régulièrement. L'analyse des risques conduit à définir de manière cohérente un plan de surveillance et un plan de mesures préventives et correctives.
La conduite des opérations doit assurer que le niveau de sécurité obtenu est conforme aux dispositions de conception. L’emploi des meilleures techniques disponibles est exigé pour parvenir à la meilleure performance.
Le plan de surveillance doit nécessairement combiner plusieurs méthodes pour : - Suivre le comportement dans le réservoir ;
- Vérifier le comportement mécanique du complexe et l’intégrité des puits ; - Détecter les fuites* ;
- Identifier les émissions de CO2 et des substances associées au niveau des
éléments vulnérables* et leurs impacts.
Le plan de maîtrise du risque doit privilégier autant que possible les mesures préventives, et donner la priorité aux mesures passives, notamment pour les phénomènes susceptibles de survenir après la phase d’exploitation. Toute mesure corrective prévue doit faire l’objet d’une argumentation de faisabilité technique et économique. Indépendante du phénomène à enrayer, une mesure de maîtrise du risque doit présenter des niveaux de performance et de robustesse les plus élevés possibles, qui devront être maintenus durant la durée jugée nécessaire, et qui pourront être appréciés à l'aide du retour d'expérience disponible.
5.1.3. Transparence et suivi: le dialogue entre l'exploitant et l'administration
Le maintien du CO2 à long terme dans le milieu géologique, impliquant le transfert de responsabilité à l’Etat, impose un dialogue régulier entre l’exploitant et l’administration.
La réglementation prévoit des comptes rendus et des inspections de routine annuels, une mise à jour tous les cinq ans du dossier d’évaluation et de gestion de la sécurité, ainsi qu’une information immédiate en cas d’incident, accident ou irrégularité du comportement du stockage. Les exploitants sont encouragés à aller au-delà de ces strictes exigences réglementaires pour adopter une politique de communication fréquente sur les aspects techniques et opérationnels de leur projet. La commission de suivi de site, créée dès l’ouverture de travaux d’essais d’injection, constitue l’organe privilégié de dialogue avec l’administration, mais aussi la société civile. L’exploitant y fera part des bilans de ses opérations mais aussi des développements de l’état de l’art au niveau international, et recueillera les réactions et interrogations de ses interlocuteurs.
L’attention des exploitants est attirée en particulier sur la détermination des seuils de risque admissibles : dans les cas où la réglementation ou l’état de l’art ne définissent pas la limite du niveau de risque acceptable, il est recommandé que les seuils vis-à-vis desquels ils doivent évaluer le résultat des calculs de risque fassent l’objet d’une concertation entre les parties prenantes.
De plus, il apparaît indispensable que chaque projet de captage et stockage géologique de CO2 alimente le retour d’expérience mondial sur cette technologie. Pour cette technologie émergente, et compte tenu de l'urgence requise par les évolutions climatiques, le partage d’informations permettra de constituer des références et de renforcer les bonnes pratiques. La communication des exploitants devra donc favoriser
une mise en commun des expériences, notamment en termes d’incidents rencontrés (voire d'accidents) et d’efficacité des mesures de traitement du risque, et des résultats obtenus. Une structuration de ce partage d’expérience devrait être mise en place au niveau européen, voire international.
5.2. PRINCIPALES DISPOSITIONS TECHNIQUES A ENVISAGER POUR