L'hélium est une ressource cruciale pour la société, et les recherches menées par l'Université d'Oxford pourraient aider à remédier à la pénurie actuelle d'approvisionnement. L'étude propose une nouvelle théorie pour expliquer la formation de réservoirs riches en hélium jusqu'alors inexplorés. Cette information peut être utilisée pour révéler les réserves d'hélium non développées.
Auteur principal de l'étude, le Dr. "Notre modèle démontre l'importance de prendre en compte la haute diffusivité de l'hélium et les longues échelles de temps nécessaires pour accumuler des quantités importantes de gaz, ainsi que le fait que l'ensemble du système géologique se déplace dynamiquement pour influencer le processus", a déclaré Anran Cheng. Ce modèle offre une nouvelle perspective pour aider à identifier les situations où les gaz d'hélium ralentissent suffisamment pour s'accumuler en quantités importantes.
Ressources souterraines de gaz d'hélium
De rares sources de gaz souterraines riches en hélium sont toujours associées à des concentrations intenses d'azote gazeux. Il n'y avait aucune explication à cela jusqu'à présent. Cette nouvelle étude, qui comprend des participants de l'Université de Durham et de l'Université de Toronto, offre une solution pour la première fois.
L'équipe de recherche a développé un modèle pour expliquer ces dépôts riches en hélium, prenant en compte, pour la première fois, l'azote libéré de la croûte profonde avec l'hélium. Les auteurs ont trouvé des conditions géologiques dans lesquelles la teneur en azote s'élevait à un point tel que des bulles de gaz pouvaient se former dans l'espace poreux de la roche.
Cela peut prendre des centaines de millions d'années pour que ce processus se produise, mais une fois qu'il se produit, l'hélium impliqué s'échappe de l'eau et pénètre à l'intérieur des bulles de gaz. En raison de la flottabilité, ces bulles montent vers la surface jusqu'à ce qu'elles rencontrent un certain type de roche bloquant leur passage. Le modèle prédit que les bulles de gaz riches en hélium s'accumuleront ensuite derrière le joint, créant un champ de gaz important. Étant donné que les gaz riches en azote et en hélium ne contiennent ni méthane ni dioxyde de carbone, leur élimination n'entraîne pas d'émissions de dioxyde de carbone.
Le modèle a prédit avec précision les rapports azote/hélium réels lorsqu'il est appliqué à un système d'échantillonnage (Williston Basin, Amérique du Nord) en utilisant les valeurs de concentration d'azote attendues par les chercheurs. Le modèle peut être utilisé pour détecter des régions susceptibles d'avoir des ressources riches en hélium.
Nécessaire au fonctionnement des scanners IRM, à la fabrication de puces informatiques et de fibres optiques, ainsi qu'aux applications nucléaires et cryogéniques de pointe, l'hélium représente un marché de 6 milliards de dollars (5,3 milliards de livres sterling). Les stocks sont presque à un niveau historiquement bas en raison de la pénurie mondiale actuelle, et les prix ont considérablement augmenté ces dernières années. Le conflit en Ukraine a exacerbé le problème car il a empêché l'approvisionnement en hélium de la nouvelle usine russe d'Amur, qui devrait répondre à 35 % de la demande mondiale d'hélium.
De plus, presque tout l'hélium est aujourd'hui un sous-produit de la production de méthane ou de dioxyde de carbone à partir du gaz naturel. Cela a une empreinte carbone importante et entrave les plans visant à atteindre zéro émission nette d'ici 2050.
Tous ces facteurs réunis montrent à quel point il est important de trouver de nouvelles sources naturelles d'hélium sans carbone.
Étant donné que la radioactivité qui crée l'hélium divise également l'eau pour former de l'hydrogène, le modèle identifie également les zones souterraines où des quantités importantes d'hydrogène gazeux peuvent s'accumuler. Avec un marché mondial de 135 milliards de dollars, l'hydrogène est utilisé pour fabriquer des engrais et de nombreuses autres molécules nécessaires aux industries alimentaires, pétrochimiques et pharmaceutiques. Aujourd'hui, presque tout l'hydrogène gazeux est obtenu à partir du charbon et du gaz naturel (méthane), et ce procédé est à lui seul responsable de 2 % des émissions mondiales de CO2,3. Les dépôts souterrains à haute teneur en hydrogène pourraient être une autre source sans carbone.
Selon le co-auteur de l'étude et professeur Chris Ballentine (Université d'Oxford, Département des sciences de la Terre), la quantité d'hydrogène produite par la croûte continentale au cours du dernier milliard d'années pourrait répondre aux besoins énergétiques de la société pendant plus de 1 100.000 ans.
La co-auteure de l'étude, la professeure Barbara Sherwood Lollar (Université de Toronto, Département des sciences de la Terre), poursuit : « Mais nous savons, grâce à nos travaux sur le gaz dans les régions souterraines profondes du monde entier, qu'une partie de cet hydrogène est en effet stockée dans d'importants quantités souterraines. Une grande partie de cet hydrogène s'est échappé, a réagi chimiquement ou a été consommé par des microbes souterrains.
source : scitechdaily
Günceleme: 02/03/2023 00:55