Projet EquipeX PlaneX




PlaneX - Projet EquipeX 2011 - sélectionné 20/12/2011

Fiche PlaneX et Carte sur le site du Ministère sur le site du Ministère.

Le projet PlaneX est soutenu par le CNRS et l'Université d'Orléans, le BRGM et l'ENSCP Chimie Paris Tech.

This project is closely related to the ECXTREM LabeX project.

coordinateur / coordinator :   Bruno Scaillet (ISTO)  
Partenaires du projet / Partners of the project
ISTO ISTO  UMR6113 Institut des Sciences de la Terre d'Orléans - Orléans
OSUC   Observatoire des Sciences de l'Univers - Centre - Orléans
CEMHTI  UPR3079 Conditions Extrêmes et Matériaux : Haute Température et Irradiation - Orléans
TGIR-RMN-THC
LPC2E  UMR6115 Laboratoire de Physique et Chimie de l'Environnement et de l'Espace - Orléans
OSUC   Observatoire des Sciences de l'Univers - Centre - Orléans
GREMI  UMR6606 Groupe de Recherche sur les Milieux Ionisés - Orléans
BRGM   Bureau des Recherches Géologiques et Minières - Orléans
CRPG CRPG  UPR2300 Centre de Recherches Pétrographiques et Géochimiques - Nancy
LECIME LECIME  UMR7575 laboratoire d’électrochimie, chimie des interfaces et modélisation pour l’énergie - ENSCP Chimie Paris Tech

The PlaneX 2011 LabeX project (under review) is proposed to the Investissement d'Avenir EquipeX call.

Abstract of the project

PLANEX aims at developing a high pressure high temperature (HP-HT) experimental and analytical platform allowing to perform (1) in situ chemical, structural and isotopic analyses, on fluids (molten silicates and salts, hydrous fluids and gases) and (2) simulation of fluid transfer processes in geomaterials or their synthetic equivalents. To reach this goal it gathers the expertises of 7 laboratories : ISTO (experimentation on silicate liquids HP-HT), CEMHTI (HT in situ spectroscopies on silicate liquids and molten salts), LPC2E (gaz spectroscopy, isotopes), GREMI (Xray flash source), CRPG (isotopic analysis via ion probe), BRGM (simulations of fluid transfers in reactive media) and LECIME (molten salts and fuel cells).

The scientific goals are : (1) a better understanding of the processes of fluid transfer or storage in the Earth’s crust (of natural or anthropic origin), (2) a better quantification of geothermal processes of high enthalpy, (3) the development of improved thermodynamic models of silicate liquids and molten salts rich in volatile elements, (4) a better comprehension of nucleation/crystallisation processes in geological or industrial fluids, (5) the determination of isotope fractionation factors in volatile rich systems with coexisting molten/gas/fluid phases

This will be achieved via the measurement of key physico-chemical properties of fluids/melts/gases, and of their host, either at the microscopic scale (speciation), via the implementation of spectroscopic tools, or macroscopically by direct determination of transport properties (permeability, emissivity, conductivity). This will allow to propose rigorous models of the various measured properties, which in turn will allow to derive sound physico-chemical bulk models with real predictive power for either natural or industrial systems involving fluid storage, transfer or production, hence allowing the optimisation of industrial processes

The research activities will have a direct impact on the following socio-economic fields : (1) In terms of risk management, a better definition of volcanic catastrophe risks, owing to a better description of the properties the silicate liquids and gases, (2) the exploitation of geothermal resources in volcanic fields, (3) an improvement of industrial processes producing high added value consumer goods (glasses, ceramics, gases) or involving molten salts (fuel cells), (4) the industry oriented toward energy storage through H2 or Air storage underground, as well as that directly involved in CO2 mitigation technology

Le projet EquipeX 2011 PlaneX (en cours d'évaluation) est proposé dans le cadre des appels à projet Investissement d'Avenir - EquipeX. 

Résumé du projet

PLANEX se propose d'élaborer une plateforme expérimentale haute pression et haute température (HP-HT) permettant de réaliser (1) des analyses chimiques, structurales, isotopiques in-situ sur les fluides (silicates et sels fondus, fluides hydratés, gaz) ainsi que (2) de simuler des processus de transfert de fluides dans les géomatériaux ou leurs équivalents synthétiques. Il associe pour cela les compétences de 7 laboratoires: ISTO (expérimentation liquides silicatés HP-HT), CEMHTI (spectroscopie in situ HT liquides silicatés et sels fondus), LPC2E (spectroscopie des gaz, isotopes), GREMI (source RX flash), CRPG (analyse isotopique par sonde ionique), BRGM (simulations des transferts réactifs) et LECIME (sels fondus et piles à combustible).

Les objectifs scientifiques sont (1) une meilleur compréhension des processus de stockage et transfert de fluides naturels ou d’origine anthropique dans la croûte terrestre, (2) une meilleure quantification des processus géothermiques de haute enthalpie, (3) le développement de modèles thermodynamiques des silicates et sels fondus riches en éléments volatils, (4), la compréhension des processus de nucléation/crystallisation dans les liquides/fluides géologiques ou industriels, (5) la détermination des fractionnements isotopiques dans les systèmes comportant des matériaux fondus/fluides HP-HT riches en éléments volatils.

Ceci se fera au travers de la mesure de plusieurs propriétés physico-chimiques de la matière, à la fois au niveau microscopique (spéciation), via les outils de spectroscopies vibrationelles (ex IR-Raman), et au niveau macroscopique, par des mesures directes (insitu) des propriétés de transport (perméabilité, émissivité, conductivité), et de leur évolution au cours du temps. L’ensemble de ces données permettra d’aboutir, d’une part, à une modélisation rigoureuse des dites propriétés, et donc à l’élaboration de modèles multi-échelle de transfert/transformation/ production de fluides à reel pouvoir prédictif, et, d’autre part, à l’optimisation des procédés industriel associés.

Les recherches auront un impact direct dans les domaines socio-économiques suivants : (1) une meilleure définition du risque lié à l’activité volcanique résultant d’une description plus rigoureuse des matériaux impliqués (liquides silicatés riches en volatils), (2) la gestion et l’exploitation de la resource géothermique de haute température notamment en contexte volcanique, (3) l’amélioration de procédés industriels faisant intervenir des liquides silicatés (verres, céramiques) ou des sels fondus (piles à combustible) à haute valeur ajoutée, (4) les filières industrielles de production d’énergie utilisant les couches terrestres profondes comme stockage provisoire d’excès d’énergie (H2, air comprimé) ou celles impliquées dans la réduction directe des gaz à effet de serre (CO2)