L'EPFL cherche à prévenir les risques sismiques liés à la géothermie

Des chercheurs de l'Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) ont développé un modèle qui, dans le contexte de la géothermie profonde, devrait fournir des informations sur les risques sismiques liés à l'injection de fluides dans le sous-sol.

Crédit image: Licya Puleio, pixabay.com, domaine public

Les forages géothermiques à grande profondeur présentent un danger potentiel de déplacement des couches rocheuses. Des tremblements de terre peuvent en résulter.

A l’heure de la décarbonisation, trouver des moyens de sécuriser l’extraction de l’énergie géothermique de grande profondeur est devenu une priorité de l’industrie. Un groupe de chercheurs dirigé par Brice Lecampion, professeur associé à l'EPFL est spécialisé dans la modélisation des divers comportements des sous-sols. Lecampion dirige le Laboratoire de géo-énergie (GEL) et la Chaire Gaznat de géo-énergie à la Faculté d'architecture, d'ingénierie civile et environnementale (ENAC). Les scientifiques s’intéressent aux implications de la géothermie, en particulier aux conséquences des interactions des écoulements de fluide dans les failles des roches. Ces domaines de recherche sont au cœur des technologies actuelles associées à l’extraction de cette énergie renouvelable. Leur dernière découverte publiée dans le journal Proceedings of the Royal Society A apporte de nouvelles pistes dans le domaine, notamment une meilleure compréhension des mécanismes physiques sous-jacents qui déclenchent les tremblements de terre pendant et après les opérations géothermiques.

Risques à ne pas ignorer
En Suisse comme ailleurs, certains sites pilotes de géothermie de grande profondeur (entre 4 et 6 km sous la surface) provoquent des tensions au sein de la population locale en raison de ces fameux risques sismiques associés et de potentielles pollutions des sous-sols. Le dernier exemple en date est le projet de Haute-Sorne dans le canton du Jura qui divise ses habitants.

Stimulation hydraulique
Les forages de moyenne profondeur ont lieu dans des sols perméables où l’eau circule facilement. En explorant des réservoirs en plus grande profondeur, les sols deviennent généralement plus imperméables. La technologie utilisée dans ce genre de cas est appelée la stimulation hydraulique. En sous-sol, il existe déjà de nombreuses fissures naturelles qui sont autant de chemins pour laisser passer l’eau. Soit les ingénieurs stimulent ces fissures existantes avec des injections de fluide, soit ils en créent d’autres artificiellement, afin d’augmenter la perméabilité des sols. Le risque majeur de la stimulation hydraulique est de déclencher des tremblements de terre. C’est ce qui s’est passé, par exemple, en 2006, lors d’un projet pilote à Bâle. Les opérations d’injection de fluide ont provoqué un séisme d’une magnitude de 3 et par conséquent l’abandon du projet.

Simulation en 3D 
Les scientifiques ont développé un modèle numérique en 3D pour expliquer comment la stimulation hydraulique peut provoquer un risque sismique pendant et après l’arrêt des injections, en favorisant la déformation retardée des fractures et le déclenchement d’un tremblement de terre.

Les recherches permettent de mieux comprendre les forces physiques en jeu. C'est un pas en avant vers la mise en œuvre d'approches fondées sur la physique pour gérer le risque sismique inhérent à ces opérations et, en fin de compte, pour libérer le grand potentiel de l'énergie géothermique. Avec pour but de faciliter la décarbonisation du système énergétique.