Speaker: Franck Amoih

Date: Thursday 1^st of December 2022, 1:15 pm.

Abstract:
La récupération assistée du méthane des gisements houillers par injection de CO₂ (CO₂-ECBM) est largement proposée comme moyen pour la transition énergétique et pour la réduction du CO₂ atmosphérique. Dans le cadre du projet de recherche et développement REGALOR, un des axes de recherche consiste à étudier la faisabilité de l'extraction du méthane du bassin houiller lorrain par CO₂-ECBM. Les résultats expérimentaux d'un échantillon de charbon bitumineux (Box 18), riche en matières volatiles provenant de Folschviller (France) sont comparés à un échantillon de charbon subbitumineux (TH01) provenant de La Houve (France), utilisé comme référence car il a été identifié comme un bon candidat pour le CO₂-ECBM. Différentes techniques telles que les isothermes de sorption, les courbes de percée et les analyses thermogravimétriques ont été utilisées dans ce travail afin d'évaluer les quantités adsorbées de CO₂ et de CH₄ et d'étudier l'influence de l'eau et de la température respectivement. Les isothermes d'adsorption ont été obtenues par méthode volumétrique à 30°C avec des pressions allant jusqu'à 50 bars et décrites au moyen des modèles de Langmuir et de Tόth. Le Box 18 adsorbe plus de CO₂ et de CH₄ que le TH01. La même conclusion est obtenue avec les courbes thermogravimétriques et de percée pour le CO₂. Ces résultats pourraient être expliqués par le vide (%) dans chaque échantillon. En effet, la porosité par intrusion de mercure obtenue sur un échantillon cubique de charbon d'environ 1 cm³ a montré que l'échantillon Box 18 contient plus de vides (8%) que TH01 (5,6%) et que les pores dominants dans ces échantillons sont ceux de diamètre inférieur à 0,002 microns. Le modèle de Tόth s'adapte mieux aux isothermes d'adsorption expérimentales du CH₄ et du CO₂ que le modèle de Langmuir, ce qui prouve que la surface du charbon est hétérogène (n 0,2). Les affinités (αL) pour le CO₂ et le CH₄ calculées à partir des modèles de Langmuir ont montré que le Box 18 a plus d'affinité pour le CO₂ et le CH₄ que l'échantillon de référence TH01. Les enthalpies d'adsorption obtenues par analyses calorimétriques ont montré une physisorption pour les interactions gaz-charbon et les valeurs pour le CO₂ étaient plus élevées que celles pour le CH₄. Les analyses thermogravimétriques réalisées jusqu'à 85°C ont également montré que la capacité d'adsorption du CO₂ diminue avec l'augmentation de la température. Les courbes de percée réalisées à température ambiante à différents pourcentages d'humidité (0, 10 et 50%) sur 8,5 g de poudre de charbon, ont montré que l'eau a un effet néfaste sur l'adsorption du CO₂. Les premiers essais d'adsorption dans une cellule oedométrique à volume constant et à température ambiante sur de la poudre de charbon pré-compactée (TH01) ont montré que la matrice de charbon adsorbe une quantité de gaz qui est fortement influence par la température. Des tests de gonflements sur le Box 18 ont montré que celui se dilate en presence de CO₂ du fait de l’adsorption et se compacte en presence d’argon (gaz inerte) du fait du fait du couplage hydro-mécanique.