正如世界气象组织2019年11月的报告所证实的那样，科学界公认是全球变暖的主要原因，大气中的CO 2含量继续飙升。
造成这种增长的主要原因是人为引起的工业和经济活动，全世界每年排放约350亿吨（35 Gt）的CO 2，我们还必须加上毁林和土地城市化的影响（每年6 Gt）。
植被和海洋确实吸收了一半以上的水而发挥了天然汇的作用，但过剩的空气仍在年复一年地累积在大气中，并导致CO2含量不断增加。
二氧化碳的地质封存
显而易见的强制性解决方案是降低我们的CO2排放量。这意味着我们将大大减少对化石燃料（石油，天然气，煤炭）的使用，同时发展替代能源和媒介（太阳能，风能，地热能，生物质能，水力发电，氢能等）。
但是，这种变化不会在一夜之间发生，需要采取相应的措施，其中之一是捕获大气中的CO2并将其存储在碳最初来自的地下深处。这项技术被称为CO2捕获和存储（CCS）。
CCS包括捕获工业厂房烟气中包含的CO2，然后通过专用井将其注入地下深处（1,000米或更长）。气态的CO2在注入前被压缩成较密的状态（但仍比水轻），因此可以大量注入。仔细选择存储地点，以使CO2始终保持被捕集状态，并且通常由多孔的储集岩组成，在包含盐水（不可饮用）的谷物（孔）之间具有空间。它被不可渗透的盖层所覆盖，可以防止向未捕获在岩石孔隙中或溶解在盐水中的CO2部分表面的任何上升。
CCS技术已经过验证，可以大规模部署。迄今为止，全世界有19个大型CCS设施在运行，每年可减少约4000万吨（40吨）CO2排放。尽管如此，CCS的发展速度实在太慢，无法达到实现全球减排目标所需的水平，尽管有40多年的运营经验，而且令人震惊的事实是，气候建模专家指望CCS贡献14％整体气候解决方案包（?OECD / IEA ETP 2017，p。31）。运营成本和安装相对较重的基础架构在一定程度上解释了这种情况以及缺乏政治支持，但是我们需要找到消除这种僵局的方法。
在过去的25年中，BRGM参与了有关CCS的多个研究项目。然而，自2013年以来，BRGM及其合作伙伴一直在研究一种新的CCS选项，该选项易于实施，成本较低且适合缩小规模，因此可在本地应用以减少“小型”工业设施的CO2排放。
为“小型”工业污染者提供解决方案
为了实现《巴黎协定》的目标，我们需要采取各种减排行动，无论规模大小。在法国，今天的CO2排放量仅占全球排放量的不到1％（即每年338 Mt CO 2），细分为工业，能源转化和废物（CCS可以解决的排放源）的31％，交通运输业占31％，农业占19％，住房占19％。
但是，法国近84％的工业排放者是“小型”的，即每年排放少于15万吨（150 kt）的CO2，平均每年38 kt的CO2。但是，将所有这些小的或非常小的排放者加起来，每年的总重量约为32 Mt CO2，这简直不可思议。
但是，这些站点遍布全国各地，使得传统CCS解决方案无法使用；为了将大量的CO2输送到单个且必然是远程的存储站点，不可能合并几个小型且昂贵的捕获单元。在当今世界中部署的CCS，每年每个站点存储的CO2数量约为100万吨，这至少是法国等小型装置的平均排放量的25倍。
二氧化碳储存与加热相结合：缺少联系
将二氧化碳溶解液，由BRGM开发，提出了一种新方法，它是完全适应这些小工业排放CCS。一个主要区别是，CO2完全溶解在深层含水层的盐水中存储，这与将CO2压缩成致密状态的常规方法相反。
为此，在生产工厂捕获的CO2溶解后，通过生产井将水从深层储层中抽出，然后再通过第二个注入井将其重新注入地下。这两个井共同构成了所谓的“双峰”，与深层地热开采中使用的双峰相同。基础设施的这种相似性使得可以同时提取从水库中抽出的水中所含的热量。
与传统的CCS相比，这种地下协同作用（存储CO2和提取热量）提高了溶解CO2的操作的经济性，前提是可以在本地利用回收的能量。为建筑物（无论是集体住房还是个人住房，服务性建筑物或公司建筑物）提供热网是利用产生的热量的一个很好的例子。这样，我们就可以在为房屋供暖的同时储存工业用的CO2，这一切都要归功于几乎无碳的能源，它取代了更传统，更不环保的供暖方式（在法国，供暖占CO2排放量的近20％）。
溶解CO 2的方式
溶解CO2的概念最初是由于其在管理存储站点方面的优势而出现的。实际上，使用常规CCS方法，由于大量注入CO2引起的储层压力增加需要对该位置进行连续监控，以确保不超过某些限制。溶解CO2的方法通过将等量的水从储层中抽出或注入储层中来避免压力增加。
类似地，通过以溶解状态而不是气态状态注入CO2的储层，我们避免了CO2自然上升的任何趋势，因此避免了任何可能的CO2向表面泄漏和使用浅层含水层污染的风险。用于饮用水供应。实际上，包含溶解的CO2的水比储层中的水稍浓，并且倾向于下沉到储层的底部。从而减少了对严格控制潜在优先逃生路线（即井和不渗透岩层）的需要。
与传统的CCS相比，另一优势在于简化的基础架构及其对本地应用的适用性，从而避免了建立管道网络以将CO2从排放工业场所运输到存储场所的需求。
案例研究：法国的真正潜力
为了将溶解CO2的技术应用于工厂，必须满足两个基本条件。
首先，工厂下方的地下必须具有必要的水文地质和热学特征，以进行地热开采。通常，泵/注入流量约为200至350 m3/ h，水温在40至90°C之间。
其次，必须不超过溶解的CO2浓度（大约50 kg CO2/ m3的水）的溶解度极限，以确保CO2保持完全溶解的形式存储（即没有气泡）。这些技术约束意味着，必须将每小时注入的CO2量保持在10至17吨以下，并且水流量值必须如上所述，这对应于每年约150 kt CO2的最大存储容量。这就解释了为什么该技术如上所述适用于小型排放者，从而为目前几乎没有其他替代方法的工业部门提供了低碳前景。
为了更好地了解在法国部署溶解CO2的技术的潜力，绘制了低CO2排放量（每年少于150 kt）的工业现场，并与具有地热潜力的深层储层区叠加（蓝色，参见地图） 。在这些分布于法国各地的站点中，有437个位于蓝色区域，因此可能与溶解CO2的方法兼容。这些场所每年总共排放约17 Mt的CO2，占法国工业排放量的12％以上。将小动作组合在一起可以产生明显的效果。
存储这些排放物不仅会大大改善这些行业的碳足迹，而且使用地热能作为取暖手段并因此替代化石燃料能源的额外优势将进一步减少环境费用。
正在进行的工作旨在准备在现有的地热双重构造中进行首次CO 2注入测试。通过特别测试注入装置和连续监测注入井水中CO 2溶解的方法，这将验证CO 2溶解概念的实质。下一步将是在工业现场实施完整技术的第一个演示者。
