'C'est notre coup de lune': pourquoi les scientifiques forent dans les volcans

18/10/2024 09:47

Imm dans l'un des points chauds volcaniques du monde, au nord-est de l'Islande, près du volcan Krafla.
A une courte distance, je peux voir le bord du lac du cratère des volcans, tandis que vers le sud les évents de vapeur et les piscines de boue bullent.
Krafla a éclaté environ 30 fois au cours des 1 000 dernières années, et plus récemment au milieu des années 80.
Bjorn Por Guðmundsson me conduit à une colline herbeuse.
Il dirige une équipe de scientifiques internationaux qui envisagent de forer dans le magma de Kraflas.
Nous sommes debout sur l'endroit où nous allons forer, dit-il.
Le KMT (Krafla Magma Testbed) a l'intention de faire progresser la compréhension de la façon dont le magma, ou roche fondue, se comporte sous terre.
Ces connaissances pourraient aider les scientifiques à prévoir le risque d'éruptions et à pousser l'énergie géothermique vers de nouvelles frontières, en puisant dans une source d'énergie volcanique extrêmement chaude et potentiellement illimitée.
À partir de 2026, l'équipe KMT commencera à forer le premier de deux forages pour créer un observatoire de magma souterrain unique, à environ 2,1 km (1,3 miles) sous le sol.
C'est comme notre coup de lune.
Il va transformer beaucoup de choses, dit Yan Lavelle, professeur de vulcanologie à l'Université Ludvigs-Maximllienne de Munich, et qui dirige le comité scientifique de KMT.
L'activité volcanique est habituellement surveillée par des outils comme les sismomètres.
Mais contrairement à la lave à la surface, nous ne savons pas beaucoup sur le magma sous terre, explique le Prof Lavelle.
"Wed comme pour instrumenter le magma pour que nous puissions vraiment écouter le pouls de la terre," ajoute-t-il.
Des capteurs de pression et de température seront placés dans la roche fondue.
Ce sont les deux paramètres clés que nous avons besoin de sonder, pour être en mesure de dire à l'avance ce qui arrive au magma, dit-il.
Dans le monde, on estime que 800 millions de personnes vivent à moins de 100 km de volcans actifs dangereux.
Les chercheurs espèrent que leur travail aidera à sauver des vies et de l'argent.
L'Islande possède 33 systèmes volcaniques actifs et se trouve sur la faille où les plaques tectoniques eurasiennes et nord-américaines se détachent.
Plus récemment, une vague de huit éruptions dans la péninsule de Reykanes a endommagé l'infrastructure et des vies rehaussées dans la communauté de Grindavik.
M. Guðmundsson attire également l'attention sur Eyjafjallajökull, qui a fait des ravages en 2010 lorsqu'un nuage de cendres a provoqué plus de 100 000 annulations de vols, pour un coût de 3 milliards de livres (3,95 milliards de dollars).
Si nous avions été mieux en mesure de prédire cette éruption, il aurait pu économiser beaucoup d'argent, dit-il.
Le deuxième forage de KMT=1 développera un banc d'essai pour une nouvelle génération de centrales géothermiques, qui exploitent les températures extrêmes des magmas.
Les magma sont extrêmement énergiques.
Ils sont la source de chaleur qui alimente les systèmes hydrothermaux qui conduit à l'énergie géothermique.
Pourquoi ne pas aller à la source?
Environ 65 % de l'électricité islandaise et 85 % du chauffage domestique proviennent de la géothermie, qui alimente les fluides chauds sous terre, en tant que source de chaleur pour alimenter les turbines et produire de l'électricité.
Dans la vallée ci-dessous, la centrale électrique de Krafla fournit de l'eau chaude et de l'électricité à environ 30 000 maisons.
Le plan est de forer juste en-deçà du magma lui-même, peut-être le poke un peu," dit Bjarni Pálsson avec un sourire wry.
La ressource géothermique est située juste au-dessus du corps magma, et nous pensons qu'elle se situe autour de 500-600C, a déclaré M. Pálsson, directeur exécutif du développement géothermique chez Landsvirkjun, fournisseur national d'énergie.
Magma est très difficile à localiser sous terre, mais en 2009 les ingénieurs islandais ont fait une découverte par hasard.
Ils avaient prévu de faire un forage profond de 4,5 km et d'extraire des fluides extrêmement chauds, mais le forage s'est brusquement arrêté alors qu'il interceptait un magma étonnamment peu profond.
"Nous ne nous attendions absolument pas à atteindre le magma à seulement 2,1 km de profondeur," dit M. Pálsson.
La rencontre du magma est rare et ne s'est produite qu'ici, au Kenya et à Hawaii.
La vapeur surchauffée, qui mesure 452 °C, est montée alors que la chambre est estimée à 900 °C.
Vidéo dramatique montre bouffant fumée et vapeur.
La chaleur aiguë et la corrosion ont finalement détruit le puits.
Ce bien produit environ 10 fois plus d'énergie que la moyenne de bien dans cet endroit, dit M. Pálsson.
Deux d'entre eux seulement pourraient fournir la même énergie que la centrale électrique de 22 puits, note-t-il.
Plus de 600 centrales géothermiques se trouvent dans le monde entier, et des centaines d'autres sont prévues, dans un contexte de demande croissante d'énergie à faible teneur en carbone 24 heures sur 24.
Ces puits sont généralement d'environ 2,5 km de profondeur et gèrent des températures inférieures à 350°C.
Des entreprises privées et des équipes de recherche de plusieurs pays travaillent également vers une géothermie plus avancée et plus profonde, appelée roche super-chaude, où les températures dépassent 400 °C à des profondeurs de 5 à 15 km.
Pour Rosalind Archer, doyen de l'Université Griffith et ancien directeur de l'Institut géothermique de Nouvelle-Zélande, les réserves de chaleur sont plus profondes et plus chaudes.
C'est la densité d'énergie plus élevée qui est si prometteuse, explique-t-elle, car chaque forage peut produire cinq à dix fois plus de puissance que les puits géothermiques standard.
Il y a de la Nouvelle-Zélande, du Japon et du Mexique, mais KMT est la plus proche pour obtenir des forets au sol, dit-elle.
Il n'est pas facile et il n'est pas nécessairement bon marché de commencer.Le forage dans cet environnement extrême sera techniquement difficile, et nécessite des matériaux spéciaux.
Prof Lavelle est confiant qu'il est possible.
Les températures extrêmes sont également présentes dans les moteurs à réaction, la métallurgie et l'industrie nucléaire, dit-il.
Nous devons explorer de nouveaux matériaux et des alliages plus résistants à la corrosion, déclare Sigrun Nanna Karlsdottir, professeure d'ingénierie industrielle et mécanique à l'Université d'Islande.
À l'intérieur d'un laboratoire, son équipe de chercheurs teste des matériaux pour résister à la chaleur, à la pression et aux gaz corrosifs extrêmes.
Les puits géothermiques sont généralement construits avec de l'acier au carbone, explique-t-elle, mais cela perd rapidement de la force lorsque les températures dépassent 200 °C.
Nous nous concentrons sur les alliages de nickel de haute qualité et aussi les alliages de titane, dit-elle.
Le forage dans le magma volcanique semble potentiellement risqué, mais M. Guðmundsson pense le contraire.
Nous ne croyons pas que le fait de coller une aiguille dans une énorme chambre de magma va créer un effet explosif, affirme-t-il.
Cela s'est passé en 2009, et ils ont découvert qu'ils avaient probablement fait cela avant sans même le savoir.
D'autres risques doivent également être pris en considération lors du forage dans la terre comme des gaz toxiques et causant des tremblements de terre, dit le Prof Archer.
Mais l'environnement géologique en Islande rend cela très improbable.Le travail prendra des années, mais pourrait apporter des prévisions avancées et une puissance volcanique surchargée.
Je pense que tout le monde géothermique regarde le projet KMT, dit le Prof Archer.
Il est potentiellement assez transformateur.

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