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N° 3139 - Etude cinétique et thermodynamique des hydrates de gaz en milieux poreux : application aux hydrates sédimentaires et aux procédés de stockage d’énergie

Centre : Antony -  Unité de recherche : GPAN  -  Thème de recherche : SPEE
Responsables Irstea : Clain Pascal et Delahaye Anthony
Domaine d'activité : Équipements frigorifiques et chaine du froid
Discipline : Génie des procédés
Fichier descriptif


Résumé :
Les hydrates de gaz sont étudiés depuis de nombreuses années dans différents domaines. Tout d’abord considérés comme un problème par l’industrie pétrolière en raison de leur aptitude à former des bouchons dans les pipelines, les hydrates de gaz sont aujourd’hui envisagés de manière favorable. En particulier, les hydrates sédimentaires sont considérés comme un important réservoir de méthane, et donc une source potentielle d’énergie fossile, qui joue un rôle fondamental dans le cycle du carbone des océans, la stabilité des fonds marins et le développement de certains écosystèmes chimio-synthétiques. Les hydrates de gaz sont également étudiés dans le domaine des procédés, pour des applications de traitements ou de captage d’effluents gazeux ou liquides, mais aussi dans le domaine frigorifique. Parmi ces travaux, la littérature est abondante sur les hydrates de gaz en milieux poreux, avec comme application la compréhension des hydrates sédimentaires. Certaines études portent également sur les procédés de séparation de gaz, mais aucune ne concerne le stockage de froid. Par ailleurs, l’étude de la cinétique de formation des hydrates en milieu poreux a très peu été abordée dans la littérature pour les hydrates sédimentaires, et quasiment pas pour les procédés. Le sujet de thèse proposé vise à étudier de manière approfondie les processus liés à la formation des hydrates de gaz en milieux poreux, en croisant les connaissances développées dans le domaine des géosciences à l’Ifremer et du génie des procédés à Irstea afin de bénéficier de leurs apports spécifiques. L’Ifremer s’intéresse en effet aux hydrates dans les poreux afin de mieux appréhender leur distribution dans les sédiments et leur influence sur la stabilité des fonds océaniques. Irstea s’intéresse à l’étude des hydrates et des milieux poreux pour le stockage de froid. En fonction des conditions rencontrées dans les sédiments (géosciences) ou dans les réacteurs (génie des procédés), ces travaux permettront d’évaluer pour chaque objectif l’impact de la composition du milieu réactionnel et de la nature du milieu poreux sur les processus de formation et déstabilisation des hydrates. Ce travail de thèse s’appuiera sur un ensemble de dispositifs expérimentaux sous pression présents à Irstea et à l’Ifremer ; et l’ensemble des données résultantes seront utilisées pour développer un modèle qui décrira le comportement d’hydrates pendant les phases de nucléation et de croissance en milieux poreux.