Etude de la cristallisation d'hydrates de CO2 par microfluidique

IFP Energies nouvelles (IFPEN) est un organisme public de recherche, d’innovation et de formation dont la mission est de développer des technologies performantes, économiques, propres et durables dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement. 

IFPEN met à disposition de ses chercheurs un environnement de recherche stimulant, avec des équipements de laboratoire et des moyens de calcul très performants.

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.

Etude de la cristallisation d’hydrates de CO2 par microfluidique

Depuis plusieurs années, IFPEN a investi dans un laboratoire dédié aux développements de techniques microfluidiques innovantes appliquées au secteur de l’énergie. Le département Physico-Chimie des Interfaces et Fluides Complexes d’IFPEN-Rueil maîtrise ces techniques microfluidiques pour explorer divers systèmes physico-chimiques essentiels pour réaliser la transition énergétique (catalyse, stockage de l’énergie,…).

Le stockage du dioxyde de carbone (CO₂) dans des réservoirs de pétrole et de gaz déplétés est envisagé comme une solution industrielle pour réduire les émissions de gaz à effet de serre et lutter contre le réchauffement climatique. Le succès d'un tel stockage dépendra de divers facteurs parmi lesquels l'efficacité de l'injection de CO2, en particulier dans la région proche du puits où les débits sont élevés.

Dans cette zone, une diminution de la pression proche de la condition adiabatique peut entraîner des effets de refroidissement Joule-Thomson et induire la formation d'hydrates de CO2. Cette formation d'hydrates peut réduire considérablement l'injectivité et compromettre les opérations d’injection et donc le stockage.

Il est donc crucial d’étudier la cinétique de formation de ces hydrates de CO2 dans des conditions de hautes pressions et basses températures.

L’objectif principal du stage est d’étudier par microfluidique la formation d’hydrates de CO2 dans les conditions du stockage géologique. Des travaux récents ont déjà porté sur l’étude de la cristallisation d’hydrates de cyclopentane (Dehghani et al., Science and Technology for Energy Transition, 2023) et d’autres études sont en cours sur les hydrates de CO2 dans notre département.

Le stage permettra de poursuivre les travaux déjà réalisés sur la cinétique de formation des hydrates de CO2.

Les points suivants seront abordés :

• Prise en main du dispositif expérimental (banc microfluidique HP/LT) ;
• Etude de l’effet d’impuretés dans le système en phase gazeuse et/ou en phase liquide ;
• Des voies de remédiation (i.e. solutions pour dissocier des hydrates) seront également explorées.

Profil recherché : 

Ce stage de niveau ingénieur/master 2 (d’une durée de 6 mois à partir de février 2025) offre l’opportunité pour le/la stagiaire de travailler sur un banc microfluidique Haute Pression/Basse Température et d’acquérir ainsi une expérience dans un domaine en plein essor appliqué au domaine de l’énergie.

Contacts :

Eric Lécolier et Anne Sinquin
IFP Energies Nouvelles, Département Physico-chimie des matériaux et fluides complexes
92852 Rueil-Malmaison Cedex

IFPEN met à disposition de ses chercheurs un environnement de recherche stimulant, avec des équipements de laboratoire et des moyens de calcul très performants.

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