Stockage minéral souterrain du CO2 par co‑injection avec de l’eau recirculée

Transformer un problème climatique en roche souterraine

La combustion des combustibles fossiles libère d’énormes quantités de dioxyde de carbone (CO2) dans l’atmosphère, entraînant le changement climatique. Une voie prometteuse pour lutter contre ce phénomène consiste à enfermer le CO2 en toute sécurité sous terre pendant des milliers d’années. Cette étude montre comment des ingénieurs, dans l’ouest aride de l’Arabie saoudite, ont transformé une formation volcanique locale en une vaste éponge naturelle pour le CO2, en utilisant presque pas d’eau douce de surface. Leur approche indique une voie pratique pour réduire les émissions dans des régions sèches qui abritent certains des plus grands pollueurs industriels au monde.

Stocker le carbone sous forme de pierre, pas de gaz

Beaucoup de projets actuels de stockage du carbone injectent du CO2 comprimé dans des couches souterraines profondes piégées sous des roches imperméables. Mais dans certaines régions du monde, ces « couvercles » naturels font défaut, ce qui rend risqué le retour du CO2 vers la surface. Une alternative consiste à transformer le CO2 en minéraux solides à l’intérieur de roches réactives comme le basalte, une roche volcanique sombre riche en métaux tels que le calcium, le magnésium et le fer. Lorsque le CO2 est dissous dans l’eau et circule à travers le basalte, il peut réagir pour former des minéraux carbonatés stables — essentiellement des calcaires et roches apparentées d’origine humaine. Jusqu’à présent, toutefois, cette stratégie était limitée par son énorme besoin en eau, ce qui constitue un obstacle sérieux dans les déserts.

Utiliser la nappe elle‑même comme fluide de travail

Le projet pilote, situé près du complexe économique de Jizan sur la côte de la mer Rouge en Arabie saoudite, a foré un groupe de puits dans une épaisse séquence de basalte âgée de 21 à 30 millions d’années. Deux puits, distants d’environ 130 mètres, ont été utilisés en système pair : l’un pour pomper l’eau souterraine vers la surface, et l’autre pour la renvoyer après y avoir ajouté du CO2. À l’intérieur du puits d’injection, du CO2 pur a été injecté en bulles dans l’eau en circulation en profondeur de façon à se dissoudre complètement, créant une eau froide, dense et légèrement acide riche en CO2 qui ne remonterait pas par flottabilité vers la surface. La même eau souterraine a été continuellement recirculée entre les deux puits, éliminant le besoin d’apporter de l’eau externe par camion et réduisant l’accumulation de pression dans la roche.

Suivre l’eau et observer la formation de nouveaux minéraux

Dès le début de l’injection continue de CO2, l’équipe a suivi attentivement les changements de l’eau en circulation à mesure qu’elle traversait le basalte fracturé. Ils ont surveillé son acidité, son contenu en carbone et les éléments dissous tels que le calcium, le magnésium, le silicium et le fer, et ont ajouté deux traceurs chimiques inoffensifs pour tracer les chemins du fluide. À mesure que l’eau chargée en CO2 se propageait dans le sous‑sol, elle s’est enrichie en ces éléments d’origine rocheuse, montrant que le basalte se dissolvait et libérait les éléments constitutifs des nouveaux minéraux. Au fil du temps, la teneur en carbone dissous dans l’eau produite a d’abord augmenté puis diminué régulièrement, tandis que la chimie indiquait que des minéraux carbonatés tels que la calcite, l’ankérite et la sidérite atteignaient la saturation et commençaient à précipiter dans les fractures rocheuses.

Mesurer quelle quantité de carbone s’est transformée en roche

Pour aller au‑delà des inférences, les chercheurs ont utilisé les traceurs chimiques pour estimer quelles auraient été les concentrations de carbone dissous si aucune réaction n’était survenue. La comparaison de cette base « sans réaction » avec les mesures réelles a révélé un déficit croissant de carbone dans l’eau, ce qui signifie qu’il était verrouillé sous forme de nouveaux solides. Deux traceurs indépendants, la fluorescéine sodique et l’hexafluorure de soufre, ont donné des résultats cohérents : environ dix mois après le début de l’injection, approximativement 70 % des 131 tonnes de CO2 pompées dans la formation avaient été converties en minéraux solides. Des preuves physiques issues d’une pompe de fond de trou récupérée, recouverte et bouchée par de nouveaux cristaux carbonatés, ont confirmé en outre que le CO2 injecté s’était effectivement transformé en pierre.

Ce que cela signifie pour les solutions climatiques futures

En démontrant que l’eau souterraine recyclée peut transporter et minéraliser d’importantes quantités de CO2 dans du basalte fracturé, ce projet fournit une feuille de route pour le stockage du carbone dans les régions sèches dépourvues de pièges souterrains conventionnels. La méthode consomme moins d’énergie que l’injection traditionnelle de CO2 à haute pression, parce que le CO2 dissous est principalement poussé par la gravité plutôt que par des pompes puissantes, et elle évite la concurrence forte pour l’eau de surface, rare. Bien que des questions subsistent concernant la capacité à long terme et les limites d’espace dans la roche, le pilote de Jizan montre que transformer le CO2 en roche sous terre n’est pas qu’une curiosité de laboratoire — cela peut fonctionner à l’échelle industrielle, même dans des déserts étroitement liés à l’économie des combustibles fossiles.

Citation: Oelkers, E.H., Arkadakskiy, S., Ahmed, Z. et al. CO₂ subsurface mineral storage by its co-injection with recirculating water. Nature 651, 954–958 (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026-10130-5

Mots-clés: minéralisation du carbone, stockage dans du basalte, captage et stockage du carbone, Arabie saoudite, récirculation souterraine du CO2